古建筑保护与数字化应用

古建筑保护与数字化应用

鲁加飞

中铁十七局集团电气化工程有限公司 江苏 扬州 225002

摘要：近年来，经济快速发展，社会不断进步，古建筑遗产是历史遗留的精神财富、物质财富，是代表一个国家和城市的建筑，古建筑遗产保护逐渐成为社会发展的关键内容，在传承传统文化的过程中发挥着重要作用，严禁私自拆除、破坏古建筑。在科学技术水平快速提升的大背景下，数字化技术在古建筑保护中的重要性日益显现出来，在贯彻落实古建筑保护政策、弘扬社会主义核心价值观方面具有重要意义。论文主要针对数字化在古建筑保护中的有效应用进行了分析。

关键词：古建筑；保护；数字化；应用

引言

随着计算机相关技术的发展，我国古建筑保护领域也发生了翻天覆地的变化。特别是各类计算机技术和数字化技术的深入应用，使得古建筑保护各项工作进展都非常迅速。对于各个古建筑研究来说，都必须要在保护的基础上展开各类工作，因此古建筑保护相关的数字化技术探讨尤为重要。在我国五千年文明史上，具有丰富价值和意义的古建筑有很多，并且容易受到外界环境的影响而发生损伤。本文也在数字化时代的背景下，深入探究了基于古建筑保护的各类数字化技术，借以推动我国古建筑保护领域的进展。

1数字化的特征与优势

与传统的保护技术相比，数字化技术在多方面都有独特的优势。数字化技术在信息处理的过程中效率较高。在古建筑保护工作中利用数字化技术，能够深层次和计算机结合在一起，利用高速运算的计算机提升工作效率。在处理信息的过程中效率也得到了提高，从而更好对古建筑进行保护。此外，在数字化技术应用过程中还能使保护工作变得更加细致。而过去传统的保护古建筑做法是，主要依靠技术人员的经验以及主观判断。而判断较为粗糙，其结果可能会出现误差。现如今，如果利用数字化技术，就能掌握古建筑的全部信息，并在此基础上突出其精细化特征的探究。

2古建筑保护与数字化应用

2.1三维激光扫描技术的应用

传统的测绘方式是利用钢尺和水准仪来量取建筑物的平面、立面或剖面特征点的位置和相关特征线的距离等，然后根据所量数据和几何关系绘出线性特征图，这种传统的测量方式耗费人力物力，并且耗时长，得到的数据不能保证其精确度。数字化信息技术的发展，古代建筑的测绘技术也随之发展，运用GPS、全站仪、测量机器人和近景摄影测量等技术改进传统的手工测量手段，但还不能满足对古建筑高精度的要求。地面三维激光扫描技术与传统测量技术的区别在于，它能够深入到任何复杂的现场环境中，并且能够快速完成建筑物表面数据点的扫描测量工作，从而获取精准的三维坐标点云数据。通过将这些不系统的三维数据传输到电脑中，就能构建出建筑物表面的三维模型。并且这些数据能够为古建筑保护研究工作提供完整、精确、永久的数字资源，并通过数据的记录能够为古建筑保护和修复提供可靠依据，更重要的是能够在已有数据的基础上还原应经不存在的古建筑。

2.2全站仪和GPS技术的应用

全站仪在古建筑保护过程中发挥着重要作用，既能够测量古建筑形状、大小、空间、位置，又可以绘制古建筑的平面图、立面图、剖面图，很多先进全站仪中会配置马达，可以自动照准目标，测距光束在自然表面反射的情况下，直接测量距离和坐标。在古建筑测绘过程中，立面测绘是其中的主要难题，而免棱镜全站仪可以安置在任意点中，将棱镜高度设置为零，可以瞄准古建筑特征进行高度测量，将获取的高度标注在草图上。GPS的主要组成是终端用户设备、空间卫星、地面控系统，具有全天候、高精度、全球性等优势，可以及时、准确地进行导航、定位，利用GPS动态定位方式、静态定位方法，将GPS仪器和摄影仪进行连接，随后安装惯性导航系统，利用GPS和惯性导航系统可以获取摄影中心的空间位置、摄影仪状态，其在古建筑保护中发挥着重要作用，在很大程度上简化了摄影测量户外控制工作，可以及时、有效地处理各项数据。

2.3数字化保存

通过各种数字化仪器提高了建筑物测量的效率，也保证了数据的高精度，而这些数据还需要精确真实的数字化保存与存档技术。激光扫描技术是数字化摄影有效结合的产物，通过激光扫描能够捕捉到肉眼难以察觉的细节，记录激光从发出到被物体反射或折射的时间，利用软件加以计算和处理，就能得到建筑物的角度、材质和位置，从而形成三维图像。数字化保存是指将先进的二维三维扫描和数字摄影以及三维建模与图像处理等得出的古建筑图形结构和纹理等信息的高精度获取和保存。利用计算机建立的数字模型，为文物信息保护、修复、研究等提供精确的数字信息。建立古建筑数据库能够加强对古建筑的管理，能够使古建筑在有利于古建筑保护的基础上增加数据的利用价值，能够为政府部门的管理工作提供数据支持，还能满足行业研究机构和博物馆数据的需求，真正实现技术层面实现古建筑的数字化监管，从而最大限度地发挥古建筑数据库的作用。

2.4实现数字化监管

图像处理技术的基础上产生了图像之间的对比技术，这项技术主要是根据图像的颜色特点、形状和纹理特征等对图像进行比较，并根据这些统计特征对图像之间的相似度做出评价。在对古建筑信息进行数字化保存的基础上，可以对古建筑定期检查，结合图像处理中的图像匹配度，将最新采集的图像数据和已经保存的图像数据进行全面比较，所得出的数据在通过专家的研究后，及时发现古建筑中某部位腐烂或损坏等信息，有利于保护工作及时开展，减少不必要的损失。通过精准的仪器对古建筑进行现场采集数据后，经过对信息的整理和处理，实现古建筑资料的数字化，数字化测绘图是虚拟模型建构的基本依据。通过多种仪器得到的图像数据，只有数字图片还是不够的，比如古建筑的立剖面和构件的大小等，要反映这些实物信息，还应借助一定的绘图软件技术，如CAD技术。

2.5病害无损/微损检测技术的应用

在文物保护科学研究过程中，文化遗产无损/微损检测技术是其中的重要研究方式，也是保护过程中的重要前期工作，其具有快速、自动化、大面积扫描、多通道等优势。在文化遗产保护日益严峻的大背景下，病害无损/微损检测技术应用可以减少人为因素带来的影响。技术人员可以将应力波仪、微钻阻力仪进行配合使用，准确地判断古建筑木结构的内部病害情况，获取的各项数据、信息可以预测木构件的弹性模量、抗压抗弯强度等各项力学性能，确保木结构评价的安全性。

2.6计算机摄影和测量技术

计算机摄影和测量技术主要是用来采集古建筑保护中的各类信息。特别是三维激光测量技术，能够利用激光来扫描物体，无需直接接触就能够获取物体的各类信息，测量的精准度非常高。在使用这类测量技术的时候，能够对建筑本身的各类数据信息进行量化，给数字化技术系统的建立提供了相对详细全面的信息支撑。在实际使用的时候，还可以对建筑破坏比较严重的区域进行单独扫描，获取建筑破坏情况的详细信息，并在物理形态上进行精度测量，便于后续修复工作的展开。

结语

数字化技术为古建筑保护工作带来了新的途径，能够真正意义上实现古建筑的完好保存和复原，并为现代建筑设计提供了技术上的支持。通过对古建筑保护重要性的认识，利用地面三维激光扫描技术、全站仪、GPS、GIS等数字化技术完成古建筑保护工作，挽救濒临消失的古建筑。同时呼吁社会人民，爱护当地古建筑，爱护我国灿烂的文化遗产。

参考文献

[1]管斌.信息化测绘技术在古建筑保护中的应用研究[D].广州大学，2012，02（04）：56-57

[2]谭洁，汪梦林，王建华.参数化设计在古建筑保护中的应用研究———以清代官式建筑为例[J].四川建筑科学研究，2011，03（09）：266-268.

[3]金澄宇，王琴.数字化技术在乡村古建筑保护中的应用探讨[J].计算机时代，2013，01（01）：20-22.