數(shù)字技術(shù)在傳統(tǒng)建筑保護中的應(yīng)用研究

目前，一些傳統(tǒng)建筑因自然風(fēng)化、人為破壞、缺乏有效維護等因素所影響而日益破損，這在一定程度上就會給傳統(tǒng)建筑的保護帶來較大壓力?；诖?，要想改善現(xiàn)狀，滿足城市發(fā)展需求，當(dāng)務(wù)之急就是要積極運用數(shù)字技術(shù)，不斷加強對傳統(tǒng)建筑的保護和修繕，如3D掃描、虛擬現(xiàn)實等數(shù)字技術(shù)，以此發(fā)揮出傳統(tǒng)古建筑在城市發(fā)展中具有的獨特文化傳承作用和社會功能。

一、傳統(tǒng)建筑三維掃描與模型構(gòu)建中的應(yīng)用

3D掃描技術(shù)是傳統(tǒng)建筑保護中一種比較常見的數(shù)字技術(shù)之一。在具體應(yīng)用時，主要通過利用高精度三維激光掃描儀，來對古建筑的三維空間信息進行獲取和分析，以便在此基礎(chǔ)上生成高精度的三維數(shù)字模型，從而將古建筑的原貌和結(jié)構(gòu)細節(jié)等進行全面展示，為后續(xù)修繕設(shè)計、虛擬展示等提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。例如，黔東南某苗寨有著獨特的歷史文化淵源，包括苗族文化、傳統(tǒng)文化風(fēng)俗、中國民間藝術(shù)等，其原生態(tài)的建筑結(jié)構(gòu)不僅層次豐富，繁雜多變，而且還具有一定的藝術(shù)鑒賞價值和文化傳承意義，很適合數(shù)字技術(shù)介入。在實際應(yīng)用時，首先要利用有RTK模塊的無人機進行傾斜攝影，對木質(zhì)吊腳樓建筑群體的整體風(fēng)貌信息進行全面收集；其次，單體建筑風(fēng)貌信息要運用無人機貼近飛行測量，和圖像拍攝技術(shù)進行采集；最后，根據(jù)特征點匹配，運用實景三維重建系統(tǒng)還原黔東南傳統(tǒng)建筑真實風(fēng)貌，生成完整的建筑模型。

二、傳統(tǒng)建筑形變情況檢測中的應(yīng)用

數(shù)字技術(shù)對傳統(tǒng)古建筑物變形和損壞情況可以進行全方位的展現(xiàn)，以此為后續(xù)古建筑修繕措施的合理制定提供可靠的參考依據(jù)，從而最大化提高傳統(tǒng)建筑的保護效率。例如，在對某古村落木雕樓建筑物墻體進行檢測時，通過數(shù)字技術(shù)的有效利用，可以將其墻體表面存有的病害問題、平整度、垂直度等充分顯現(xiàn)出來。在具體應(yīng)用時，相關(guān)工作人員首要任務(wù)就是要將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到 Trimble RealWorks 等數(shù)字處理軟件中，然后再運用剪切工具切出待檢測墻體，并經(jīng)由基準面擬定、網(wǎng)格設(shè)置、限差設(shè)置等一系列流程后獲得墻體檢測結(jié)果。最后，還要通過彩虹圖偏差進行分析，以此形成清晰、完整的圖表，這樣才能為后續(xù)建筑修繕工作的開展提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。

三、傳統(tǒng)建筑修繕設(shè)計中的應(yīng)用

對于傳統(tǒng)建筑而言，定期的修繕對于延長其使用壽命，推動古建筑文化傳承等都有著重要的作用。在具體執(zhí)行時，為了確保修繕方案設(shè)計的合理性，相關(guān)工作人員可充分利用虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)來實現(xiàn)這一目標。首先，要將3D掃描技術(shù)構(gòu)建的數(shù)字模型導(dǎo)入到VR系統(tǒng)中，進以讓方案設(shè)計人員更好的觀察和體驗傳統(tǒng)建筑物空間，對其整體結(jié)構(gòu)特點和存在的維修問題等予以全面了解，這樣才能有利于修繕方案的模擬優(yōu)化，做出完善可行的修繕決策。例如，在修繕某古村木雕樓建筑之前，相關(guān)設(shè)計團隊就要積極運用VR技術(shù)對各個建筑單元進行沉浸式模擬設(shè)計。這樣設(shè)計師就可全面、直觀的觀察和分析建筑物的結(jié)構(gòu)特點，并在虛擬環(huán)境中對各種修繕方案的可行性展開仿真測試,，以此通過擇優(yōu)選取，制定出更具針對性與合理性的修繕策略，最大化發(fā)揮木雕樓建筑獨有的文化傳承作用和社會功能。另外，在在修繕設(shè)計過程中，除了3D掃描技術(shù)和AR技術(shù)的運用，還要重視數(shù)字化建模技術(shù)應(yīng)用的重要性，即利用該數(shù)字技術(shù)對建筑物的數(shù)字模型進行仿真分析，以便實現(xiàn)對不同修繕方案的對比評估，確保最終修繕決策的可行性和效果。如在對某古村木雕樓建筑進行結(jié)構(gòu)加固時，為提高修繕設(shè)計效率，工作人員可利用有限元分析法等數(shù)字化手段，對預(yù)先制定的加固方案進行全面模擬，進而對建筑物的整體荷載分布情況及關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)等展開全方位了解和評估，這樣才能以此為依據(jù)優(yōu)化設(shè)計方案，確保修繕效果。

四、傳統(tǒng)建筑虛擬漫游展示中的應(yīng)用

傳統(tǒng)建筑數(shù)字化保護工作實施開展的前提就是要做好相應(yīng)的展示，即遵循“以展促保”的原則，利用適宜的虛擬漫游展示手段來促進傳統(tǒng)建筑的活態(tài)傳承。一般情況下，虛擬漫游展示手段主要分為數(shù)字云虛擬漫游和 VR 虛擬漫游兩種模式。在運用時，必須以點云數(shù)字模型構(gòu)建為基礎(chǔ)，再通過虛擬引擎和相關(guān)硬件設(shè)備的輔助，才能達讓游覽人員通過 3D 實景漫游了解傳統(tǒng)建筑構(gòu)造、空間布局、風(fēng)貌特色等，從而真正到對傳統(tǒng)建筑遺產(chǎn)實體全方位展示的目的。例如，某古村木雕建筑虛擬漫游展示過程中，相關(guān)工作人員首先要運用3D激光掃描技術(shù)構(gòu)建木雕建筑群和單體建筑的點云模型，然后再使用 Scene VR軟件直接導(dǎo)出建筑全景圖，并通過數(shù)字云軟件對獲取的全景掃描照片進行虛擬漫游制作。這樣游覽人員就可根據(jù)自身需求，通過虛擬漫游全景掃描圖片就可直觀的近距離觀看木雕樓建筑單體的木雕結(jié)構(gòu)或壁畫紋樣等特點，從而在增強自身體驗感的同時，更好的了解傳統(tǒng)建筑文化，形成良好的古建筑保護修繕意識。

五、結(jié)語

綜上所述，隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，對于傳統(tǒng)建筑遺產(chǎn)保護工作也提出了較高的要求。為了滿足這種高要求，相關(guān)工作人員就要積極促進數(shù)字技術(shù)和傳統(tǒng)建筑保護修復(fù)工作的有機結(jié)合，從而通過在傳統(tǒng)建筑三維掃描和建模以及修繕設(shè)計、虛擬漫游展示、形變檢測等方面的應(yīng)用，更好的提高傳統(tǒng)建筑遺產(chǎn)保護工作效率和質(zhì)量，進而為傳統(tǒng)建筑文化的良好傳承打下良好基礎(chǔ)。

文章來源：  《安徽科技報》   http://www.12-baidu.cn/w/qt/35317.html