梅智，任君，王菁菁，李涵笑，王藝嫻，李歡歡

（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，河南 鄭州 450000）

0 引言

傳統(tǒng)村落傳承著中華民族的記憶，寄托著中華各族兒女的鄉(xiāng)愁。現(xiàn)代化的快速發(fā)展，使傳統(tǒng)村落遭到破壞的狀況日益嚴(yán)峻，帶來了居住需求與傳統(tǒng)建筑保護(hù)的矛盾、審美與復(fù)原的平衡關(guān)系、維修重建細(xì)節(jié)把握不好等諸多問題，給鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑文化的保護(hù)也帶來了種種困難。

基于貫徹保護(hù)弘揚(yáng)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的精神和加大傳統(tǒng)村落保護(hù)力度的背景，本文聚焦河南省內(nèi)傳統(tǒng)村落，經(jīng)過近一年的探索研究，設(shè)計(jì)出鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑基因庫。該庫可以留存鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑多維度信息，使傳統(tǒng)建筑文化遺產(chǎn)得以復(fù)興。

1 國內(nèi)外研究綜述

從文藝復(fù)興時(shí)起，西方在實(shí)體模型的發(fā)展中有了初步成就，例如阿爾伯蒂的《建筑論》，他的一生都從事于古建筑的修復(fù)工程。克里斯·米爾斯的《設(shè)計(jì)結(jié)合模型》一書著重強(qiáng)調(diào)了實(shí)體模型的制作過程、制作工藝，目前所出版的相關(guān)著作和學(xué)術(shù)研究更強(qiáng)調(diào)實(shí)體模型技術(shù)與涉及材料的研究。我國最早的建筑模型是一種產(chǎn)生于漢代的“明器”——“陶樓”，由土塊燒制而成，外觀與同時(shí)期建筑造型類似，但它僅用于祭祀隨葬。最經(jīng)典的是由“樣式雷”家族制作的古建燙樣，是建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)體模型，也是實(shí)際建筑的縮微。實(shí)體建筑模型（沙盤），在古代最早是對(duì)軍事方面起研究指導(dǎo)作用，按照實(shí)際地形圖，用多種材料按比例制作而成，這種方式一直延續(xù)至今。在現(xiàn)代，建筑模型被廣泛用于軍事、歷史復(fù)原、城市規(guī)劃、休閑娛樂等各領(lǐng)域。

國外的數(shù)字化信息模型技術(shù)在古跡復(fù)原方面有重大進(jìn)展。名為“羅馬重生”的工程重現(xiàn)了公元320年的羅馬古城，美國的維吉尼亞大學(xué)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)再現(xiàn)了城內(nèi)30座建筑的內(nèi)部場(chǎng)景，“高度精確”地恢復(fù)了那些幾乎已完全毀壞的建筑，例如維納斯羅馬神廟。眾所周知，2019年巴黎圣母院發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)造成近800年歷史的箭形塔尖倒塌，玫瑰窗口損壞，但好在專家學(xué)者早已完成了對(duì)巴黎圣母院的掃描工作，其運(yùn)營網(wǎng)站上包含教堂各個(gè)角度的建筑全景、3D模型和細(xì)節(jié)圖片。這場(chǎng)大火過后，損毀的巴黎圣母院將在數(shù)字世界里復(fù)原并永存。我國國內(nèi)相關(guān)學(xué)術(shù)研究中，大多涉及利用數(shù)字化信息及相關(guān)技術(shù)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)建筑的虛擬三維模型，且取得部分成就。例如在河西建筑信息化研究中，基本實(shí)現(xiàn)了河西斗栱譜系研究的可視化；在思南路古建筑改造項(xiàng)目中，創(chuàng)建了保留原始數(shù)據(jù)完整性的Revit模型；在江西師范大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院的實(shí)際教學(xué)過程中，采用激光雕刻機(jī)進(jìn)行材料切割，方便實(shí)體模型的搭建，開展融合VR、Lumion等先進(jìn)技術(shù)與3D打印的“虛擬+實(shí)體”雙向拓展的新教學(xué)模式。

2 河南省村落傳統(tǒng)建筑現(xiàn)狀

傳統(tǒng)村落是我國數(shù)千年農(nóng)耕文化的結(jié)晶，具有悠久的歷史和深厚的文化底蘊(yùn)，是我國五千年文明的基礎(chǔ)和縮影。河南省內(nèi)有著豐富多變的地形地貌特征、悠久的農(nóng)耕文化傳統(tǒng)以及繁榮的商貿(mào)活動(dòng)，形成了類型豐富、數(shù)量眾多的傳統(tǒng)村落。

2.1 物質(zhì)形態(tài)現(xiàn)狀

①空間格局。傳統(tǒng)村落所呈現(xiàn)的平面布局、空間形態(tài)較為豐富，包括平面形狀、方位軸線、道路骨架、河網(wǎng)水系等。平面布局形態(tài)分為團(tuán)狀、帶狀、環(huán)狀、散點(diǎn)狀。結(jié)構(gòu)形態(tài)主要分為十字型、網(wǎng)狀型、魚骨型、自由型。院落形態(tài)分合院式、一字型、窯房混合式。

②自然環(huán)境。包括重要地形、地貌、田野、山川樹木特征。河南省地勢(shì)西高東低，村落分布于丘陵地區(qū)最多，平原地區(qū)次之，最少的是山地地區(qū)。

③民居建筑。它是構(gòu)成村落實(shí)體的主要要素。當(dāng)前鄉(xiāng)村大部分民居建筑以磚結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)為主，純木結(jié)構(gòu)少見。建筑立面因結(jié)構(gòu)不同，其豐富程度受門頭、窗框影響。

2.2 存在問題

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，大量傳統(tǒng)村落被劃入城市建設(shè)范圍，成為城市改造更新的目標(biāo)，而交通偏遠(yuǎn)的傳統(tǒng)村落，由于經(jīng)濟(jì)落后，村民大量進(jìn)城務(wù)工，只有老年人和兒童留守或者已無人居住，許多房屋無人修繕，致使村落風(fēng)貌衰敗。另一種變相的衰敗則是由于村民缺乏保護(hù)意識(shí)，盲目建設(shè)，導(dǎo)致村落格局的無序發(fā)展，破壞了傳統(tǒng)村落樸實(shí)的風(fēng)貌。

2.2.1 風(fēng)貌特色流失

傳統(tǒng)村落歷經(jīng)歲月變遷，依然遺留著豐富的文化歷史遺產(chǎn)，有其形成和發(fā)展的歷史痕跡。在鄉(xiāng)村建設(shè)活動(dòng)中，不少已是舊貌換新顏。幾處重要的傳統(tǒng)建筑年久失修，建筑結(jié)構(gòu)老化，有不同程度的損毀，還有部分民居建筑常年荒置，缺乏維修和養(yǎng)護(hù)。村民原地翻修建筑現(xiàn)象普遍，自建行為缺乏引導(dǎo)，因此改建后的建筑在體量、材質(zhì)和色彩上與村落風(fēng)貌不協(xié)調(diào)。

2.2.2 建筑缺乏生機(jī)美感

①建筑單一雷同。村莊在局部出現(xiàn)了行列式的建筑布局形態(tài)，破壞了傳統(tǒng)村莊依山就勢(shì)、錯(cuò)落有致的風(fēng)貌格局。

②與環(huán)境不協(xié)調(diào)。新建建筑平面照搬城市建筑功能和布局，局部體量過大，缺乏地方特色，與整體風(fēng)貌缺乏統(tǒng)一性。

③刻意仿古。村民自建房屋做成仿古風(fēng)格，建筑裝飾仿照其他地域圖案和色彩，加上挑檐或大坡屋頂，失去了村莊的文化和特色。

2.2.3 忽視鄉(xiāng)村色彩環(huán)境

①新型材料的出現(xiàn)導(dǎo)致人工色彩比例不斷增大，村落色彩的原生態(tài)特性減弱。

②為旅游配套而建的民宿作為新建建筑，其色彩大多取灰白顏色，使用水泥以及玻璃材質(zhì)，與村莊氣質(zhì)不符。

③人們審美價(jià)值的變化與文化意識(shí)的欠缺使傳統(tǒng)建筑逐漸廢棄，村落空房年久失修，墻體有部分損壞嚴(yán)重。

3 研究策略提出

以數(shù)字化信息模型+實(shí)體模型的方式留存鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑多維度信息，提出搭建鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑基因庫策略，幫助傳統(tǒng)建筑修繕、維護(hù)與更新，解決目前傳統(tǒng)文化不斷流失的瓶頸問題，使傳統(tǒng)建筑文化遺產(chǎn)得以復(fù)興。通過文獻(xiàn)查閱、實(shí)地調(diào)研、分析歸納與定量分析得到相關(guān)傳統(tǒng)建筑信息，利用3D掃描技術(shù)、無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)等方法獲取傳統(tǒng)建筑細(xì)部具體特征的信息數(shù)據(jù)，通過進(jìn)一步地識(shí)別、對(duì)比、量化與存儲(chǔ)，利用BIM根據(jù)建筑詳細(xì)尺寸構(gòu)建建筑三維模型。

鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑基因庫以數(shù)字化信息模型+實(shí)體模型的方式留存?zhèn)鹘y(tǒng)建筑多維度信息，包括兩部分：一是鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑記憶庫，二是鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑構(gòu)件工具庫。

3.3.1 鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑記憶庫

鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑記憶庫外殼主要為硅膠材料，顯示屏主要為金屬鋼化玻璃材質(zhì)。鄉(xiāng)村建筑記憶庫是一種具有掃描以及存儲(chǔ)功能的裝置，包括建筑信息庫，用于存儲(chǔ)村落建筑文字信息以及圖片信息（主要包括村落的基礎(chǔ)建筑、影像等信息，其中矢量庫包括建筑尺寸、構(gòu)件尺寸等）；掃描模塊，用于掃描鄉(xiāng)村傳統(tǒng)構(gòu)件工具庫上的二維碼。圖像圖形庫包括建筑CAD圖紙、三維模型等；屬性庫包括河南省傳統(tǒng)村落名目等。在搜尋整理現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)村落建筑信息階段，利用無人機(jī)傾斜勘測(cè)和GIS等技術(shù)，將勘測(cè)信息轉(zhuǎn)化為各類數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查檢驗(yàn)，之后將成果數(shù)據(jù)導(dǎo)入庫中，以備搜索、對(duì)比和驗(yàn)證。在后期數(shù)據(jù)信息處理階段，把傳統(tǒng)建筑構(gòu)件的數(shù)據(jù)信息利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，生成二維碼。

圖1 鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑記憶庫

3.3.2 鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑構(gòu)件工具庫

鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑構(gòu)件工具庫主要材質(zhì)為高密度板。內(nèi)含目錄和柜體，目錄依據(jù)鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑等級(jí)來對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類。抽開各個(gè)柜體可看到其內(nèi)部參照目錄置有對(duì)應(yīng)的構(gòu)件，構(gòu)件選型參考傳統(tǒng)村落特色建筑構(gòu)件，按比例縮放做成實(shí)體模型，將其固定于柜體中，既能減少構(gòu)件的磨損，又可供人反復(fù)觀察。各構(gòu)件旁邊均附有二維碼，通過記憶庫掃描功能掃描二維碼即可迅速獲取對(duì)應(yīng)構(gòu)件的詳細(xì)信息，方便快捷。

圖2 鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑構(gòu)件工具庫

3.3.3 鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑基因庫使用方法

見圖3。

圖3 鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑基因庫使用方法

3.3.4 創(chuàng)新點(diǎn)

①數(shù)字化信息數(shù)據(jù)方面：基于大數(shù)據(jù)技術(shù)支持建設(shè)關(guān)于傳統(tǒng)村落建筑的數(shù)據(jù)庫，里面包含了傳統(tǒng)村落建筑模型信息、建筑細(xì)部構(gòu)造信息、各個(gè)構(gòu)造使用方式等較為詳細(xì)的信息數(shù)據(jù)。

②實(shí)體模型方面：為鄉(xiāng)村建筑的細(xì)部構(gòu)件制作按比例縮小的實(shí)體模型，為每個(gè)模型創(chuàng)建二維碼用來存儲(chǔ)此模型相關(guān)信息，整理為比較全面的鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑構(gòu)件工具庫，可配合鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑記憶庫使用，更加全面直觀地分析傳統(tǒng)建筑，為保護(hù)修繕和更新提供詳實(shí)、可操作的實(shí)踐資料。

當(dāng)前研究中，僅有關(guān)于古建筑和歷史建筑信息化資源庫的構(gòu)想，但是關(guān)于傳統(tǒng)村落建筑的多維度信息系統(tǒng)還未有領(lǐng)域涉及。數(shù)字化技術(shù)為使用者提供精確的數(shù)據(jù)信息，讓用戶對(duì)實(shí)際建筑具有客觀理性的認(rèn)識(shí)，可以做出精細(xì)化的調(diào)整，而實(shí)體模型為使用者提供直觀生動(dòng)的信息，拓寬視角，幫助使用者做出更為準(zhǔn)確的判斷。兩者相輔相成，共同使建筑保護(hù)方案更加科學(xué)化。

4 結(jié)論

基于鄉(xiāng)村文化遺產(chǎn)保護(hù)的多維基因庫系統(tǒng)，以數(shù)字化信息模型+實(shí)體模型的方式留存鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑多維度信息，它同時(shí)為使用者提供精確的數(shù)據(jù)和直觀生動(dòng)的實(shí)體模型，能拓寬視角，輔助鄉(xiāng)村傳統(tǒng)建筑研究與修繕。為建筑保護(hù)與修繕施工的合作提供橋梁，幫助使用者做出更為準(zhǔn)確的判斷，使建筑保護(hù)方案更加科學(xué)化。同時(shí)還能避免資源浪費(fèi)，利用電腦模擬在實(shí)體模型上進(jìn)行多次設(shè)計(jì)演練，將實(shí)體保護(hù)與虛擬保護(hù)結(jié)合，減少不可更新實(shí)體模型的制作和成本輸出，對(duì)傳統(tǒng)建筑的修復(fù)具有積極意義。