摘要：在歐洲乃至全球范圍內(nèi)，鄉(xiāng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)的小鎮(zhèn)在邁向可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的過程中面臨巨大壓力和挑戰(zhàn)。在過去的幾十年，山區(qū)的村莊和小鎮(zhèn)呈現(xiàn)出人口明顯減少和經(jīng)濟(jì)衰退的趨勢。新冠疫情期間，隨著近郊旅游的興起，小鎮(zhèn)迎來新的發(fā)展機(jī)遇，一些小鎮(zhèn)的歷史中心得以完整保留，當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)生活方式為人們提供了一種新的可能性，這為如何在山區(qū)小鎮(zhèn)研究與應(yīng)用全新的保護(hù)與振興政策創(chuàng)造了條件。為了推動這些歷史中心的戰(zhàn)略性發(fā)展，需要制定新的保護(hù)政策為未來工作提供思路、指明方向，這需要跨學(xué)科的合作。數(shù)字技術(shù)在調(diào)查和記錄建筑遺產(chǎn)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。本文以意大利北部阿爾卑斯山區(qū)奧索拉山谷的沃戈尼亞歷史中心為例，介紹激光掃描、無人機(jī)攝影、360?全景攝影等數(shù)字測繪技術(shù)的應(yīng)用。采用跨學(xué)科的方法，通過歷史分析、先進(jìn)測繪技術(shù)、非破壞性檢測、材料與病害分布繪制等方式對主街附近的不同建筑進(jìn)行研究。以意大利設(shè)計歷史中心保護(hù)方案的基本原則為標(biāo)準(zhǔn)，展示所取得的知識性成果，強(qiáng)調(diào)城市公共與私人建筑的關(guān)系對建筑遺產(chǎn)未來的使用與提升所具有的獨(dú)特價值。

關(guān)鍵詞：建筑遺產(chǎn)；360?全景攝影；三維激光掃描；無人機(jī)攝影；數(shù)字技術(shù)

沃戈尼亞（Vogogna）位于意大利西北部的皮埃蒙特（Piemonte）大區(qū)，是一個擁有約1750名居民的小型市鎮(zhèn)（commune）②。

本項(xiàng)研究源自米蘭理工大學(xué)建筑、建成環(huán)境和建造工程學(xué)院與沃戈尼亞市政廳之間的一項(xiàng)合作。根據(jù)合作協(xié)議，筆者所主持的碩士必修課《保護(hù)設(shè)計工作坊》（Architectural Preservation Studio）以該鎮(zhèn)為場地，在實(shí)地調(diào)研基礎(chǔ)上，經(jīng)過專門的方法訓(xùn)練后，學(xué)生分組對選定的不同歷史建筑（部分）進(jìn)行研究、評估保護(hù)現(xiàn)狀，制定具體的保護(hù)設(shè)計方案，以保護(hù)所研究對象的建筑特征，并提出再利用策略。這個工作坊持續(xù)兩個學(xué)年。沃戈尼亞小鎮(zhèn)已被列入“意大利最美村莊（I Borghi piùbelli d'italia）”③名錄，但面臨嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)衰退和人口流失的危機(jī)，市政廳正在參與基于提升其中世紀(jì)歷史中心價值的活化政策研究。

沃戈尼亞與當(dāng)?shù)氐臍v史和自然環(huán)境緊密相連，在一個自然保護(hù)區(qū)內(nèi)：該保護(hù)區(qū)位于奧索拉山谷（Ossola），有河流穿過，山腳是一片樹林，小村莊散落其間。作為設(shè)計課程的一個真實(shí)案例，其復(fù)雜程度較大，要求學(xué)生從物質(zhì)、非物質(zhì)角度來考察這個歷史中心的價值。小鎮(zhèn)根據(jù)意大利文化遺產(chǎn)保護(hù)法規(guī)，保護(hù)設(shè)計必須遵守一系列基本步驟：深入了解歷史建筑，從其幾何特征、與環(huán)境的關(guān)系、建筑技術(shù)、保存狀況入手，確定干預(yù)修復(fù)措施，最后提出再利用和價值提升的方案。

這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是利用先進(jìn)的數(shù)字化測繪技術(shù)來建立歷史建筑的幾何模型，并將其他信息與幾何模型聯(lián)系起來：首先是整合無人機(jī)攝影、三維激光掃描和360?全景攝影等技術(shù)和方法來獲取建筑物的幾何信息并建立整體的數(shù)字模型；然后分析其材料和病理的構(gòu)成與分布特征；最后進(jìn)行保護(hù)設(shè)計。同時，此測繪結(jié)果也為建筑遺產(chǎn)保護(hù)修復(fù)方案提供思路，使其得到持續(xù)的保護(hù)管理。

一、沃戈尼亞案例研究：歷史和病害分析

沃戈尼亞小鎮(zhèn)因其歷史建筑的質(zhì)量和與自然環(huán)境的融洽呈現(xiàn)出一種令人愉悅的場所感，還因?yàn)榕c倫巴第大區(qū)及其主要城市米蘭的許多重要?dú)v史事件息息相關(guān)而獨(dú)具特色。這里保留了輝煌且豐富的歷史遺跡，見證了人類充分利用當(dāng)?shù)刭Y源進(jìn)行生產(chǎn)生活的歷史，形成了和諧的山區(qū)景觀。如今，新的城鎮(zhèn)發(fā)展模式出現(xiàn)，傳統(tǒng)歷史中心無論在就業(yè)還是居住方面都已失去吸引力，該小鎮(zhèn)與社會、文化、經(jīng)濟(jì)傳統(tǒng)之間的平衡發(fā)生了變化，這導(dǎo)致人們不斷搬遷到小鎮(zhèn)的新區(qū)。這樣的復(fù)雜背景使得沃戈尼亞成為這門保護(hù)設(shè)計工作坊課程的絕佳案例。課程的目標(biāo)就是訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)對歷史中心的復(fù)雜性，綜合考慮空間形態(tài)和建筑類型，重點(diǎn)關(guān)注選定對象，提出不同尺度的高度專業(yè)化的干預(yù)措施，這構(gòu)成保護(hù)設(shè)計的主要內(nèi)容。此外，該項(xiàng)目還將探索如何將新功能引入歷史建筑，提出如何對其建筑知識、歷史、轉(zhuǎn)型、特征等內(nèi)容進(jìn)行推廣的最佳方案。換句話說，該工作坊的主要目標(biāo)之一是應(yīng)用更先進(jìn)的數(shù)字測繪方法，促進(jìn)歷史建筑的價值提升。

沃戈尼亞小鎮(zhèn)的歷史中心以中世紀(jì)建筑為特色，由住宅、教堂和一座城堡組成（圖1）。一條狹窄的自西向東的主干道穿過中心，中間是主廣場，廣場上有市政廳、中世紀(jì)地方行政官的府邸和圣瑪爾塔（St. Marta）教堂，這座教堂也曾被用作犯人服刑前的看守所。市政廳通過階梯與位于高處的城堡相連，城堡與既存的城墻構(gòu)成了這座小鎮(zhèn)的防御體系。這些建筑的一致特征是：磚石墻壁，外面涂帶顏色的抹灰，有些也起到裝飾作用，屋頂?shù)慕ㄔ靹t采用山區(qū)傳統(tǒng)材料——石瓦。沿著主街北側(cè)的敞廊是一條古老的商業(yè)街，它連通市政廳一層的公共集市廣場和位于歷史中心西邊邊界的主教堂及廣場。

小鎮(zhèn)在1348年成為重要的行政中心，這得益于當(dāng)時諾瓦拉（Novara）地區(qū)的大主教喬瓦尼·維斯康蒂（Giovanni Visconti）——未來的米蘭地區(qū)領(lǐng)主，將該鎮(zhèn)設(shè)置為奧索拉山谷南部地區(qū)的首府并對其進(jìn)行了改造[1]。這個區(qū)域的其他幾個地標(biāo)還包括托塞（Toce）河以及羅馬人修筑的連接米蘭和阿爾卑斯山辛普朗山口（Simplon pass）的軍用公路。城堡也在同一時期建成，它與分散在山谷主峰上的瞭望塔構(gòu)成了更大范圍的防御系統(tǒng)，小鎮(zhèn)后山上的城堡遺址就是重要的見證。

如今，沃戈尼亞小鎮(zhèn)歷史中心已具商業(yè)功能，其商業(yè)活動已轉(zhuǎn)移到沿著辛普朗路的新區(qū)。同時，也因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐用窀矚g近郊的舒適新型住宅，歷史中心的常住人口也在進(jìn)一步減少。對此，市政廳也在尋找新的戰(zhàn)略，以期在其完全荒廢前重獲吸引力。例如，一些文化功能被置入：維斯孔特奧城堡（Visconteo Castle）被改造成了地方歷史博物館，部分公共和私人的建筑在一些時間段被藝術(shù)家用來舉辦文化活動。最近，市政廳獲得文化部資助，對府邸背后連接城堡的臺地花園進(jìn)行修復(fù)，這進(jìn)一步提升了從歷史中心進(jìn)入城堡的便利性。我們的保護(hù)設(shè)計工作坊也是這些戰(zhàn)略中的一環(huán)，以先進(jìn)的測繪技術(shù)獲得數(shù)字化模型，作為項(xiàng)目不同階段的技術(shù)支撐，以期提出歷史中心再生的新方案。

（一）市政廳

根據(jù)歷史檔案，市政廳建于1348年[2]。大主教喬瓦尼·維斯康蒂為了加強(qiáng)作為米蘭領(lǐng)主對奧索拉地區(qū)的控制，建立了山谷防御系統(tǒng)抵御來自瑞士的頻繁進(jìn)攻。他重新對領(lǐng)地的行政區(qū)進(jìn)行劃分， 將沃戈尼亞設(shè)為奧索拉山谷南部地區(qū)的首府，多莫多索拉（Domodossola）為北部地區(qū)的首府，并圍繞小鎮(zhèn)修建城墻，在高處修建城堡。

市政廳是倫巴第（Lombardia）地區(qū)中世紀(jì)的一種典型建筑：底層是架空的敞廊，用作公共集會活動的空間，二層則是更加私密的官員們開會的場所。對照歷史圖像，我們可以發(fā)現(xiàn)這座市政廳的主要特征一直得以延續(xù)：具有序列感的哥特樣式拱券落在巨大的支柱上，它們是整座建筑的主要結(jié)構(gòu)，并且限定了一層的敞廊空間；屋頂則是具有地方特色的石板屋面。建筑經(jīng)歷的主要變化在于通向二層的樓梯：根據(jù)1855年繪制的名為《CatastoRabbini》的地籍圖，當(dāng)時市政廳的二層與其西北側(cè)的一座官員府邸直接相連。這也是此類型建筑的一個典型特征，即出于防御目的，建筑二層不能直接通過街道進(jìn)入，它的主入口往往設(shè)置在附近建筑中，經(jīng)由天橋才能到達(dá)。

市政廳的一層敞廊和二層會議室內(nèi)部有一些壁畫的遺存，其中較為完整的是代表博羅梅奧（Borromeo）家族的盾形紋章圖案：見證了1446年維塔利亞諾·博羅梅奧（Vitaliano Borromeo）從米蘭的維斯康蒂手中買下這座建筑，成為此地新領(lǐng)主這一歷史事件[3]。

市政廳一些其他方面的變化是通過熱成像儀發(fā)現(xiàn)的。這項(xiàng)基于紅外線輻射的非破壞性檢測技術(shù)以溫度分布的形式呈現(xiàn)建筑表面的輻射圖像[4]。熱成像檢測的原理是不同材料，例如密室的石頭和多孔的燒制材料（實(shí)心磚等），輻射能量值不同，因此在熱成像儀上顯示的溫度值不同。建筑構(gòu)件溫度受到外部涂層背后的結(jié)構(gòu)元素的影響，熱成像檢測顯示了一些隱藏的建筑砌體結(jié)構(gòu)以及一些建造痕跡，可以用作歷史分析和幾何測繪的重要補(bǔ)充。例如通過對東南立面的熱成像檢測，我們可以識別出一些被后期使用者封閉的開窗形式；同時，不同部位的砌體結(jié)構(gòu)使用的不同材料也得以識別：不規(guī)則石塊和卵石砌筑的承重墻、規(guī)則石塊砌筑的拱券和磚塊砌筑的平拱（圖3）。市政廳西南立面的熱成像測試結(jié)果顯示，在拱廊上方有成序列排布的矩形圖案。這些矩形區(qū)域溫度較高，不同于石砌體較低的溫度，這表明涂層背后隱藏著不同的材料和構(gòu)造。而這些區(qū)域形狀規(guī)則、排列有序，極大地暗示了這里曾經(jīng)有一組構(gòu)件插進(jìn)墻面。這一猜測被歷史檔案證實(shí)：這一側(cè)曾經(jīng)有一座木結(jié)構(gòu)的覆頂長陽臺。作為教學(xué)練習(xí)，該組的學(xué)生綜合歷史檔案、幾何測繪和熱成像分析，將這座消失的木構(gòu)復(fù)原出來（圖4）。

（二）比拉吉府邸

市政廳所在的主廣場被一些重要的府邸建筑圍合，這些建筑的外立面頗有紀(jì)念性，見證著各個大家族的興衰。其中，比拉吉府邸曾屬于小鎮(zhèn)最具影響力的貴族比拉吉·羅塞蒂（BiraghiLossetti），它保留了諸多貴族府邸的典型特征。這座府邸是一個綜合體，由中世紀(jì)原有的不同建筑拼貼而成。其歷史可以追溯到1650年[5]，隨著時間的推移，最初的核心部分不斷擴(kuò)張，最終達(dá)到了39個房間的規(guī)模，分布在不同的樓層和不同的體量中。

府邸的主立面靠近市政廳的西南角（ 圖5a）。從主入口進(jìn)入，經(jīng)過一段有裝飾的筒形拱頂通道，就可以到達(dá)中心庭院（圖5b）。庭院的四面并不對稱：通道正對的是連接一二層的外部樓梯（圖5c）；北側(cè)是兩跨的羅馬風(fēng)裝飾的拱頂敞廊；其他兩面則是封閉的墻面，墻面上有拱形裝飾和開窗，在形式和比例上與拱廊呼應(yīng)。在二層，一個通風(fēng)的涼廊和陽臺將四面的空間連通（圖5d）。地下室通過不同拱頂結(jié)構(gòu)支撐，這也證明各個體量修建的時期不一。

1915年和1944年，現(xiàn)代主義建筑師保羅·維埃蒂·維奧利（Paolo Vietti Violi）對這組建筑進(jìn)行了重要的改造[6]。如今，這里被用作瓦爾格蘭德國家公園（Parco Nazionale della Val Grande）的辦公場所。在府邸東南翼的二樓，一組連通的房間構(gòu)成的公共區(qū)域得以保留，里面雕塑裝飾的壁爐頗具特色。三層過去是夏季和冬季的臥室，現(xiàn)在這些空間都被翻新以適應(yīng)新的用途。維埃蒂·維奧利在加建中新增的一個工作室，現(xiàn)在也被改造成國家公園的辦公區(qū)。

市政廳曾獲得一筆公共資助來修復(fù)這座府邸的后花園。這個花園是臺地花園的一個典型案例，它連接了府邸和位于歷史中心最高位置的維斯孔特奧城堡。歷史上，這兩座建筑在20世紀(jì)初產(chǎn)生了緊密的聯(lián)系，因?yàn)楫?dāng)時羅塞蒂家族從沃戈尼亞市政廳租用了這座城堡[7]，作為后花園浪漫的背景。

比拉吉府邸由不同的單元組成：圍繞中心庭院的主體部分和分別位于東西兩側(cè)的兩個次要單元。西側(cè)單元與一旁的圣瑪爾塔教堂相連，過去住在府邸的家庭成員可以從教堂中殿高處通道進(jìn)入?yún)⒓幼诮袒顒?。這種復(fù)雜的建筑體量組合，包括各個樓層復(fù)雜的內(nèi)部空間組織，需要先進(jìn)的測繪技術(shù)來精確確定各個體量單元。例如，通過熱成像調(diào)查，可以提升對于建筑各部分不同構(gòu)造系統(tǒng)的認(rèn)知，如墻體內(nèi)部的不規(guī)則石塊。此外，不同砌體結(jié)構(gòu)的改造和修復(fù)部分也得以清晰識別，如同樣使用磚的拱頂構(gòu)造和垂直的墻體構(gòu)造（圖6）。精確識別混合建造技術(shù)中的不同材料及其不同的機(jī)械性能，如石砌和磚砌技術(shù)，是進(jìn)行準(zhǔn)確的保護(hù)干預(yù)設(shè)計的重要任務(wù)。因?yàn)檫@些材料本身成分不同，耐久性不同，需要在保護(hù)設(shè)計中區(qū)別對待處理。

（三）劇院之家

第三個案例是一座廢棄的建筑，名為“劇院之家（Casa Teatro）”（圖7）。這座建筑建于1773年，當(dāng)時作為一座新的公共檔案館[8]。它建在一座舊房之上，這片區(qū)域之前有城墻，后來因?yàn)槌鞘袛U(kuò)張而被拆除。市政廳的歷史檔案對這座建筑記載：底層有4個房間和走道，二層有2個房間；這些房間被用作存放法律檔案室、辦公室和宿舍。1819年，沃戈尼亞不再是地區(qū)首府，因此檔案館不再發(fā)揮作用。隨后建筑被改造成劇院，一層用于演出，它的名字由此而來。

1931年，這座建筑被法西斯組織用作男童教育基地。1952年，市政府將其租給一家制造商，他們在里面安裝了切割石塊的機(jī)器。五年之后，這座建筑又被市政府收回，他們接受當(dāng)?shù)匚奈锉Ｗo(hù)部門的建議，決定引入一些生產(chǎn)性的活動。合同終止后，它又被用作一些地方組織的聚會場所。1996年，該建筑的保護(hù)設(shè)計方案完成。但在2018年，它的屋頂坍塌，盡管2019年建造了臨時屋頂，但整座建筑仍處于廢棄狀態(tài)?，F(xiàn)在，市政廳正在努力使這座建筑發(fā)揮新的作用，通過有關(guān)文化景觀和建筑遺產(chǎn)保護(hù)的不同項(xiàng)目，計劃將其用于為社區(qū)和可持續(xù)旅游服務(wù)。

根據(jù)這一愿景，保護(hù)設(shè)計必須基于對其受損結(jié)構(gòu)的分析，這需要結(jié)合幾何測繪和其他技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的測繪。例如熱成像調(diào)查被用來確定石膏剝落的區(qū)域和面積，其原理是含水率越高，記錄到的溫度就會越低（圖8）。這種分析有助于繪制詳細(xì)的病害分布圖，用于確定修復(fù)方案。此外，由于屋頂坍塌產(chǎn)生的持續(xù)影響，其結(jié)構(gòu)可能遭遇變形，垂直結(jié)構(gòu)也有傾斜的風(fēng)險，這些都能夠通過更先進(jìn)的測繪技術(shù)發(fā)現(xiàn)。

二、測繪技術(shù)

前文提到，建筑的幾何信息是調(diào)研的首要關(guān)鍵，是進(jìn)一步分析和介入的基礎(chǔ)。歷史建筑具有極為復(fù)雜的不規(guī)則幾何形狀，與其經(jīng)歷的歷史變化相關(guān)（例如兩個獨(dú)立的單元合并成一個新的單元）。因此，準(zhǔn)確記錄這些非規(guī)則的變化特征是一大關(guān)鍵，并需要將這些變化與建筑的歷史、建造技術(shù)和材料緊密關(guān)聯(lián)。細(xì)致的幾何調(diào)查對于修復(fù)項(xiàng)目中的其他專業(yè)人員也很重要，例如結(jié)構(gòu)工程師。因?yàn)檫@種詳細(xì)的幾何實(shí)錄涉及不同方面，例如形狀、尺寸和肌理，所以沃戈尼亞案例整合了多種測繪技術(shù)：三維激光掃描獲取了建筑的點(diǎn)云模型，可以生成平立剖面圖；無人機(jī)用于完成無法從地面直接測繪到的區(qū)域，如屋頂和塔樓頂部；地面攝影調(diào)查融合傳統(tǒng)的相機(jī)和新的360?傳感器，可以生成帶有表面紋理的模型并進(jìn)一步導(dǎo)出正射影像圖。

（一）激光掃描

激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)徹底改變了對建筑遺產(chǎn)的測繪方式[9]。的確，在當(dāng)代的建筑保護(hù)和修復(fù)領(lǐng)域，激光掃描已經(jīng)成為一種不可或缺的工具，它徹底改變了我們理解、分析和保護(hù)建筑遺產(chǎn)的方式。這個領(lǐng)域的任何重要項(xiàng)目都離不開這項(xiàng)技術(shù)來捕獲建筑的幾何形式。激光掃描的原理是利用激光技術(shù)，并與專用的傳感器結(jié)合，精確記錄建筑表面的大量數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而生成高度精細(xì)的點(diǎn)云模型。它囊括了掃描對象的幾何屬性，是對其可靠的數(shù)字呈現(xiàn)。其結(jié)果不僅是一組測量數(shù)據(jù)，更是一幅全面的建筑“肖像”。實(shí)際上，激光掃描與傳統(tǒng)測量方法的區(qū)別在于，它能夠捕捉到后者通常無法捕捉到的細(xì)節(jié)。建筑的裝飾、紋樣、結(jié)構(gòu)及各種其他構(gòu)成要素，連同不易被察覺到的不規(guī)則變化都能得到完整記錄，形成一個虛擬的數(shù)據(jù)庫。這種精細(xì)程度不僅能夠使建筑歷史學(xué)家和保護(hù)工作者從中獲取新的信息，也增進(jìn)了建筑師和工程師對結(jié)構(gòu)形式和實(shí)質(zhì)的理解，為修復(fù)和保護(hù)工作提供支撐。激光掃描不僅是數(shù)據(jù)獲取的過程，還能利用獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成建筑和場地的平面、立面和剖面圖等各種建筑“產(chǎn)品”。

在保護(hù)工作坊中，學(xué)生們既要學(xué)習(xí)激光掃描的原理，也要求在CAD或BIM軟件中處理點(diǎn)云，以獲得保護(hù)設(shè)計需要的基礎(chǔ)圖紙。在沃戈尼亞案例中，學(xué)生們在老師的指導(dǎo)下，使用Faro FocusX13 和 Leica BLK這兩種不同的儀器對不同的建筑進(jìn)行了掃描和分析。使用這兩種儀器進(jìn)行教學(xué)是為了向?qū)W生展示不同解決方案在信息獲取策略和點(diǎn)云質(zhì)量方面的差異。

（二）無人機(jī)攝影

在街道狹窄的歷史中心，不可能僅僅從地面測繪就能獲取有關(guān)建筑物幾何形狀的所有信息。因此，無人機(jī)測繪對于獲取建筑物的屋頂結(jié)構(gòu)或塔樓頂部的信息就十分重要[10]。隨著無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)（UAV technology）的迅速發(fā)展，無人機(jī)測繪比其他測繪技術(shù)所需的人力資源更少，從而節(jié)省了成本。此外，即便是入門級或者消費(fèi)級的產(chǎn)品也配備了高分辨率的相機(jī)，可以捕捉到清晰的圖像，能對地面測繪忽略的一些精細(xì)復(fù)雜的特征和細(xì)節(jié)進(jìn)行有效的補(bǔ)充。無人機(jī)拍攝的圖像可以與地理信息系統(tǒng)（GIS）和攝影測量軟件平臺無縫兼容，進(jìn)行可視化的綜合分析，從而實(shí)現(xiàn)了對大面積場地、地形和建筑的全面測繪，這些都難以通過簡單的地面測繪直接實(shí)現(xiàn)。各國在航空法規(guī)、空域限制和無人機(jī)飛行許可方面有著不同的規(guī)定，但歐盟國家是一致的。沃戈尼亞地區(qū)位于瓦爾格蘭德國家公園范圍內(nèi)，需要申請?zhí)囟ǖ脑S可才能飛行。此外，輕型無人機(jī)（有效載荷lt;250克）可用于城市地區(qū)飛行，受到的限制較少（無需提前告知飛行范圍內(nèi)的人群）。在工作坊中，無人機(jī)主要被用于獲取研究區(qū)域詳細(xì)的正射影像圖（分辨率/地面采樣距離1厘米），并生成建筑屋頂?shù)娜S模型。

（三）360?全景攝影

在建筑層面，表皮肌理是需要分析的一個基本內(nèi)容，包括材料以及病害的類型和分布。大量案例證明，攝影測量（Photogrammetry）對于保護(hù)工作者是一種超越傳統(tǒng)記錄和保護(hù)方法的工具[11]。通過攝影測量，我們可以創(chuàng)建高精度的三維模型，捕捉到不同對象（如文化遺址、人工制品和物品）的復(fù)雜細(xì)節(jié)、紋理和尺寸。這種記錄有助于識別和分析病害情況，并進(jìn)一步地幫助設(shè)計師確定需要采取干預(yù)措施的區(qū)域。攝影測量不僅在研究和分析方面發(fā)揮重要作用還可以應(yīng)用到教育和推廣。通過攝影測量創(chuàng)建的三維模型可以讓公眾、研究人員和學(xué)生以一種更便捷的方式接觸文化遺產(chǎn)。虛擬游覽、互動展覽和網(wǎng)絡(luò)平臺讓任何地方的任何人都有機(jī)會探索和了解歷史遺跡和文物，從而提高文化意識和教育水平。因此，在工作坊中，學(xué)生利用傳統(tǒng)相機(jī)拍攝的照片通過軟件處理生成建筑立面的照片模型和正射投影圖，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行材料和病害的分類及分布研究。此外，新的傳感器技術(shù)也在攝影測量中使用，例如360?全景攝像。在不斷升級迭代的數(shù)字成像和三維建模領(lǐng)域，360?全景攝影技術(shù)成為一個新的研究方向。全景攝像機(jī)超越了傳統(tǒng)攝影的局限性，能夠從各個角度捕捉并重建拍攝對象的全景模型，不論是小的物體還是大的環(huán)境。全景攝像機(jī)配備了一組形成陣列的魚眼鏡頭，用以獲取設(shè)備周圍的圖像，這些圖像隨即被合并成獨(dú)特的全景圖像。全景攝像機(jī)捕捉設(shè)備四周各個角度數(shù)據(jù)的能力，使其在狹窄的場景中格外有效[12][13]。它與傳統(tǒng)的攝像機(jī)結(jié)合，可作為重建建筑完整幾何模型的輔助工具。

三、調(diào)查結(jié)果

以下內(nèi)容呈現(xiàn)了沃戈尼亞案例的一些調(diào)查結(jié)果，這些建筑位于歷史中心，相距僅幾十米。

（一）市政廳

工作坊對市政廳的調(diào)查成果要求包括：（1）建筑的平、立、剖面圖；（2）四個立面的正射影像圖；（3）建筑立面的材料及病害分類及分布圖。我們的三維掃描使用的是 Faro Focus X130型號機(jī)器，共完成了16站，包括外立面、一層敞廊和二層會議廳。學(xué)生根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制了建筑的平、立、剖面圖。此外，他們還利用傳統(tǒng)相機(jī)對建筑進(jìn)行了攝影測繪；然后使用AgisoftMetashape軟件，按照典型的攝影測繪工作流程（圖像定向、通過圖像匹配生成高密度點(diǎn)云、創(chuàng)建表面網(wǎng)格和生成正射影像）對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（圖9）。正射影像圖是繪制材料和病害分布圖的底圖（圖10）。

（二）比拉吉府邸

比拉吉府邸的成果要求與市政廳類似（圖11）。但是，由于府邸由多個建筑體拼合而成，情況特殊（圖12），工作坊特別要求學(xué)生繪制一張橫剖面圖，以體現(xiàn)各個樓層之間的聯(lián)系，這也為下一步的介入設(shè)計作準(zhǔn)備。生成這張橫剖面圖，需要整座建筑的點(diǎn)云模型。我們對整座府邸一共進(jìn)行了150站的三維掃描。因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生們分組負(fù)責(zé)不同部分。整個過程使用了兩種不同的激光掃描儀：Faro Focus X13和Leica BLK。

無人機(jī)的使用讓我們更好地測繪了府邸的另外兩個特征：屋頂?shù)男问胶蜆?gòu)造以及府邸與后花園和毗鄰的市政廳的關(guān)系。我們使用了大疆Mini2型號的無人機(jī)，采用了典型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)對整個區(qū)域進(jìn)行了拍攝。拍攝高度分別設(shè)置為15米和35米（圖13）。前者以府邸為主要目標(biāo)，后者覆蓋了包含三個對象的整個區(qū)域。我們進(jìn)一步使用 AgisoftMetashape 軟件對圖像進(jìn)行了處理， 并利用周邊的一些地面控制點(diǎn)（GroundControl Points， GCPs）作為坐標(biāo)參照，得到該區(qū)域的最終正射影像圖（圖14）。

（三）劇院之家

對劇院之家的測繪，有效地驗(yàn)證了360?全景攝像技術(shù)與無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)是否能有效結(jié)合。測繪分為兩個階段。首先，地面的數(shù)據(jù)采集是利用全景攝像機(jī)拍攝5k分辨率（5760×2880）的視頻。拍攝視頻的優(yōu)勢在于采集過程快捷。操作員將攝影機(jī)安裝在自拍桿上，在周圍環(huán)境中移動，視頻的記錄方式可以自動確保連續(xù)幀之間固有的重疊度。隨后通過設(shè)置幀速率（例如每秒1幀）從錄制的視頻中提取特定幀的畫面。值得注意的是，雖然通?？梢员ＷC所提取的幀之間有重疊，但地面采樣距離（Ground Sampling Distance，GSD）可能會因?yàn)槲矬w的幾何形狀、操作者的行走速度和提取連續(xù)幀的時間間隔等因素發(fā)生變化。因此，建議在幾秒鐘內(nèi)保持幀之間的采樣率，以增強(qiáng)圖像定位，完成密集的重建工作。攝像機(jī)的完整視角使其能夠捕捉完整的場景，這有利于場景的整體重建。此外，因?yàn)槿S空間中投影射線的交點(diǎn)并不完全可靠，因此需要特別注意相機(jī)與拍攝對象的相對位置；同樣，在不同空間的交界處，例如門的位置，速度應(yīng)減慢。依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，我們使用Insta OneX2全景相機(jī)對劇院之家的室內(nèi)外進(jìn)行了測繪，拍攝視頻時長分別約為5分10秒和4分30秒。隨后，我們使用大疆Mini 2無人機(jī)進(jìn)行了航拍，這個無人機(jī)配備了 1/2.3英寸的CMOS圖像傳感器，分辨率為1200萬像素，視場角為83?。我們設(shè)置了兩個不同的采集路徑：一個是常規(guī)路徑機(jī)身與建筑平行，鏡頭旋轉(zhuǎn)90?朝向地面，沿著兩條平行路徑拍攝圖像；另一個路徑則傾斜35?或更小角度，以獲取斜向視角圖片。如參考文獻(xiàn)[14]所述，無人機(jī)和全景相機(jī)結(jié)合測繪技術(shù)與無人機(jī)和激光掃描結(jié)合測繪相比，精度略低，但能保持在2.0厘米的誤差范圍內(nèi)（圖15）。但想要快速測繪歷史城鎮(zhèn)中心，這不失為一種低成本的選擇。

四、結(jié)語

小型歷史中心是意大利國土景觀中一類非常典型的建筑遺產(chǎn)。在阿爾卑斯山區(qū)，這類遺產(chǎn)的處境尤為脆弱，它們與山區(qū)的地理環(huán)境、歷史淵源和社會背景密切相關(guān)。一方面，它們要面臨山區(qū)中固有的一系列環(huán)境隱患；另一方面，它們也遭受城市化、基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)張以及商業(yè)化的巨大壓力。此外，從經(jīng)濟(jì)的角度來看，這些小鎮(zhèn)規(guī)模較小，缺乏經(jīng)濟(jì)韌性。它們依賴諸如農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)和傳統(tǒng)手工業(yè)等特定產(chǎn)業(yè)，容易受到市場需求甚至是季節(jié)變化的影響。與此同時，這些歷史中心卻有著豐富的建筑遺存，但保存這些歷史建筑和城市肌理必然是昂貴且復(fù)雜的，并且往往需要專業(yè)的技能和額外的資源。因此，如何平衡保護(hù)和現(xiàn)代化的迫切需求是一個難題，需要縝密的思考、慎重的處理。

在這樣的背景下，數(shù)字技術(shù)作為推動建筑遺產(chǎn)保護(hù)與振興的一大有效工具，其作用日漸明顯。地理信息系統(tǒng)（GIS）、建筑信息建模（BIM）、三維掃描和虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化方案，為記錄、分析和管理這些脆弱的歷史中心提供了前所未有的機(jī)遇。這些技術(shù)被整合進(jìn)文化遺產(chǎn)管理計劃之中，為利益相關(guān)者提供了有效的工具，使他們能夠應(yīng)對文化遺產(chǎn)保護(hù)、城市規(guī)劃以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的復(fù)雜關(guān)系，進(jìn)行綜合的分析，做出明智的決策。

數(shù)字技術(shù)的變革性不局限于建筑遺產(chǎn)保護(hù)，更在于促進(jìn)公眾參與、教育和旅游。虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使公眾能夠跨越時空、沉浸過去、暢想未來。這種參與感不僅能夠提升公眾對文化遺產(chǎn)的欣賞能力，還增強(qiáng)了公眾的責(zé)任感和歸屬感，激發(fā)公眾對遺產(chǎn)保護(hù)的集體使命感。

將數(shù)字技術(shù)整合到可持續(xù)的城市規(guī)劃中，能夠降低這些地區(qū)的脆弱性，有助于管理者制定促進(jìn)經(jīng)濟(jì)多元化、鼓勵年輕人留在當(dāng)?shù)?、增?qiáng)社區(qū)參與的策略，從而提升這些地區(qū)的韌性。

同時，我們也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，數(shù)字技術(shù)并非萬能，它只是綜合保護(hù)策略的一個方面。這種技術(shù)干預(yù)必須與法律法規(guī)、社區(qū)參與和可持續(xù)城市規(guī)劃完美結(jié)合，這樣才能確保其能夠能真正觸及并有效解決社會、經(jīng)濟(jì)和文化結(jié)構(gòu)的癥結(jié)。

我們通過這篇文章展示了沃戈尼亞案例中的一些經(jīng)驗(yàn)。狹窄蜿蜒的街道和密集的建筑仍能讓人們想起其曾經(jīng)作為中世紀(jì)要塞的那段歷史；沿著鵝卵石鋪地的主要干道，我們可以看到一些重要的建筑，例如中世紀(jì)防御性的磚石建筑和20世紀(jì)初建筑師對其進(jìn)行的再設(shè)計。這種歷史環(huán)境使之成為保護(hù)設(shè)計工作坊的一個理想基地。與市政廳討論之后，我們一致認(rèn)為綜合的數(shù)字測繪技術(shù)——激光掃描、無人機(jī)和全景相機(jī)調(diào)查，會突破傳統(tǒng)測繪保護(hù)方法的局限，帶來更多的可能性。

文化遺產(chǎn)的數(shù)字化已經(jīng)不再只是單純的技術(shù)創(chuàng)新，它改變了我們對遺產(chǎn)價值的認(rèn)知和管理方式。激光掃描和攝影測量（無人機(jī)和全景相機(jī)）的巧妙融合展現(xiàn)了真實(shí)再現(xiàn)建筑幾何構(gòu)成和表皮肌理的杰出能力。這些技術(shù)重新定義了文化遺產(chǎn)的記錄方式，有助于更加深入地了解不同元素之間的關(guān)系及其在幾何形式上的體現(xiàn)。此外，這也有利于文化遺產(chǎn)研究結(jié)果的普及，增強(qiáng)公眾的認(rèn)知能力、教育水平和參與程度。

然而，在面對新技術(shù)時，我們也必須承認(rèn)這項(xiàng)技術(shù)在遺產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用所固有的挑戰(zhàn)和倫理問題。我們必須遵守嚴(yán)格的法規(guī)和倫理準(zhǔn)則，尊重文化差異、隱私權(quán)和生態(tài)環(huán)境。此外，對于技術(shù)精確度的追求，需要與傳統(tǒng)的測量方式平衡，和專業(yè)知識的內(nèi)在價值適應(yīng)，才能確保新舊方法的兼容統(tǒng)一。

（致謝：沃戈尼亞市政廳、瓦爾格蘭德國家公園和比拉吉府邸的工作人員為本研究和學(xué)生課程提供了極大便利，在此一并致謝。）

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（責(zé)任編輯：劉瑛楠）