虛擬仿真技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的研究與實(shí)踐

姚美康 ，吳 堯

（1. 順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528300；2. 澳門(mén)城市大學(xué)城市管理學(xué)院，澳門(mén) 999078）

1 虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)，就是利用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)創(chuàng)建一種體驗(yàn)式虛擬世界，實(shí)際上也就是生成了一種虛擬化的系統(tǒng)環(huán)境，用來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)狀況，綜合多源信息，形成交互式的三維動(dòng)態(tài)視景與實(shí)體行為，讓體驗(yàn)用戶仿佛置身于真實(shí)的情境中[1-4]。

2 虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

(1)多感知性。計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠讓參與者從聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)以及動(dòng)感等諸方面獲得感知，也就是說(shuō)，幾乎人類(lèi)所有能夠感覺(jué)到的功能都可以通過(guò)VR虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)[5-6]。

(2)存在感。也叫臨場(chǎng)感，可以理解成為真實(shí)感，指用戶作為虛擬情境中的主角，在體驗(yàn)的過(guò)程中能夠真實(shí)地感受到虛擬環(huán)境，一個(gè)成功的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境能夠讓體驗(yàn)者難辨真假，就好像置身在真正的環(huán)境中一樣。

(3)交互性。主要指在虛擬環(huán)境中，用戶對(duì)物體的可控性和操作性的掌控程度，用戶可以從虛擬環(huán)境獲得真實(shí)的反饋結(jié)果，即實(shí)時(shí)反饋。例如，用戶可直接抓取環(huán)境中的物體，此時(shí)，體驗(yàn)者會(huì)有手里握著東西的感覺(jué)，能夠感覺(jué)到物體的質(zhì)量，而且視覺(jué)中的物體也會(huì)隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。

(4)自主性。主要指在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境當(dāng)中，環(huán)境中物體能夠根據(jù)物理學(xué)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的自主性程度，如在外力作用下，物體會(huì)向作用力方向移動(dòng)，類(lèi)似樹(shù)葉隨風(fēng)搖擺，海水漲落，都是自主性的體現(xiàn)。

3 建筑遺產(chǎn)保護(hù)的意義

我國(guó)數(shù)千年歷史孕育了深厚的精神財(cái)富與物質(zhì)財(cái)富，給全世界人民帶來(lái)了寶貴的精神食糧，其中建筑遺產(chǎn)有著不可小覷的重要地位，其保護(hù)對(duì)于國(guó)家、民族文化的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。保護(hù)古建筑與歷史街區(qū)實(shí)際上也是在保護(hù)城市的記憶，保護(hù)城市文化和城市血脈。建筑遺產(chǎn)的保護(hù)并非拆與不拆的問(wèn)題，單純聽(tīng)從專家意見(jiàn)，或單一從建筑遺產(chǎn)保護(hù)技術(shù)角度出發(fā)也不全面。類(lèi)似故宮、天壇、古羅馬斗獸場(chǎng)這樣的遺產(chǎn)是獨(dú)一無(wú)二的，而能夠真正成為著名旅游景點(diǎn)的建筑遺產(chǎn)其實(shí)很少。需要保護(hù)的不一定是荒廢的遺址，也可以是有生命的，上海的老街坊和弄堂就是如此。這些歷經(jīng)歲月洗禮保存下來(lái)的遺址未來(lái)究竟何去何從，才是所要思考和研究的課題。

隨著科技水平提升，應(yīng)用高新科技手段修復(fù)殘缺破損的古代建筑物成為一種趨勢(shì)，它可以降低后期維護(hù)難度和成本，減少對(duì)古建筑的破壞，避免建筑遺產(chǎn)的歷史價(jià)值和文化價(jià)值受到人為破壞。其中，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)搶眼，如何更好地應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)修復(fù)與保護(hù)建筑遺產(chǎn)已成為熱點(diǎn)話題。當(dāng)前，我國(guó)VR虛擬現(xiàn)實(shí)建筑遺產(chǎn)保護(hù)技術(shù)發(fā)展水平還存在很多不足，但相信通過(guò)不斷努力，VR虛現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)發(fā)揮出更多作用和價(jià)值，更好地完成保護(hù)與修復(fù)歷史建筑遺產(chǎn)的任務(wù)。

4 當(dāng)前建筑遺產(chǎn)保護(hù)中存在的問(wèn)題

我國(guó)建筑遺產(chǎn)資源豐富，擁有許多享譽(yù)國(guó)內(nèi)外的歷史名勝古跡，盡管各級(jí)地方政府都加強(qiáng)了對(duì)歷史建筑遺產(chǎn)的多重保護(hù)力度，投放大量資金對(duì)破損的建筑進(jìn)行修復(fù)，并且建造了地方博物館讓人們有機(jī)會(huì)一睹中國(guó)古代文明的璀璨之光，不過(guò)在實(shí)際工作中，仍然存在諸多問(wèn)題。

其一，建筑遺產(chǎn)項(xiàng)目在保護(hù)過(guò)程中會(huì)受到自然災(zāi)害或者人為破壞，造成建筑物構(gòu)件的損毀，部分游客素質(zhì)亟待提高。而且，展示過(guò)程中也不可避免會(huì)被游客有意或無(wú)意地破壞，嚴(yán)重地影響了建筑物的壽命。

其二，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)建筑遺產(chǎn)保護(hù)技術(shù)還有很大提升空間，總體來(lái)說(shuō)，保護(hù)方法與技術(shù)手段還比較落后，單純依靠傳統(tǒng)人工保護(hù)的方式已不能滿足保護(hù)要求，同時(shí)人工修復(fù)還會(huì)對(duì)建筑物造成一定傷害，修復(fù)周期較長(zhǎng)，工人工作的危險(xiǎn)系數(shù)高。

其三，我國(guó)已開(kāi)放了大量博物館、名勝古跡，隨著更多建筑遺產(chǎn)逐步對(duì)公眾開(kāi)放，如管理和保護(hù)措施不到位，會(huì)加速建筑遺產(chǎn)的衰敗速度。

5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用[7-29]

5.1 保護(hù)建筑遺產(chǎn)

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)中具有很多突出優(yōu)勢(shì)。例如可避免建筑遺產(chǎn)長(zhǎng)期裸露在外，避免遭受自然災(zāi)害，防止建筑物外墻墻體風(fēng)化、褪色，同時(shí)可減少運(yùn)輸過(guò)程中給建筑物帶來(lái)的破壞，避免部分游客隨意涂鴉和破壞周邊環(huán)境。很多大型建筑群已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用該技術(shù)設(shè)計(jì)立體模擬景區(qū)，讓游客身臨其境地感受建筑遺產(chǎn)的魅力。

5.2 增加展示頻率

因?yàn)閂R虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種專業(yè)數(shù)字化的保護(hù)手段，不受時(shí)間與空間的限制，因此會(huì)有更多發(fā)展空間，展示功能也更強(qiáng)大。它可以讓建筑遺產(chǎn)展示轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂杏^賞性的活動(dòng)影像，提高展示效果的同時(shí)也為人們帶來(lái)極大的便利。例如，參觀者可以通過(guò)VR影像身臨其境地參觀某些地處偏遠(yuǎn)、不易到達(dá)的建筑遺產(chǎn)。所以VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以大幅提升展示頻率，讓更多游客有機(jī)會(huì)近距離觀賞建筑遺產(chǎn)。

6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例

6.1 香港天壇大佛

香港天壇大佛坐落在我國(guó)香港地區(qū)大嶼山木魚(yú)峰頂，是當(dāng)今世界上最大的露天青銅坐像，大佛由202塊青銅焊接而成，重達(dá)250 t，佛身高23 m，蓮花座與基座高34 m。天壇大佛依照佛經(jīng)如來(lái)三十二相設(shè)計(jì)，面相是龍門(mén)石窟的盧舍那佛，衣紋、頭飾是釋迦牟尼佛像，所以香港天壇大佛有隋唐佛教時(shí)期的藝術(shù)造像特色。

香港天壇大佛的設(shè)計(jì)參照了唐朝建筑群的布局思想和格式，采用了唐朝建筑型制，嚴(yán)格依照三進(jìn)三出的平面規(guī)劃布局。在利用虛擬仿真技術(shù)及三維信息系統(tǒng)對(duì)大佛進(jìn)行保護(hù)時(shí)，首先需經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確精細(xì)的實(shí)地測(cè)量，獲得每一個(gè)構(gòu)件的三維模型數(shù)據(jù)，然后整理形成建筑三維數(shù)字化檔案庫(kù)，再加工單一構(gòu)件，最后對(duì)多個(gè)構(gòu)件進(jìn)行整體組裝，整個(gè)過(guò)程都需要監(jiān)控和質(zhì)量把控。

(1)數(shù)據(jù)獲取。香港天壇大佛建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建造要求高，需通過(guò)人工測(cè)量、儀器測(cè)量以及攝影測(cè)量、激光掃描的方式，獲得建筑遺產(chǎn)保護(hù)的整體規(guī)劃方向和航拍影像。

(2)三維建模。通過(guò)前文所提及的各種數(shù)據(jù)采集的手段，就建筑物的某個(gè)特定部位構(gòu)建模型，并對(duì)單位部件進(jìn)行組合。通常，一個(gè)整體的建筑構(gòu)件會(huì)由復(fù)雜的多個(gè)小的構(gòu)件組成，需要對(duì)每一個(gè)構(gòu)件完成三維立體建模。

(3)建造工藝的數(shù)字化轉(zhuǎn)化。關(guān)于建造工藝的數(shù)字化的傳承，大致表現(xiàn)在整體構(gòu)件組裝和部分構(gòu)件組裝兩部分。比如對(duì)斗拱部分的組裝，是在實(shí)際模型的觀測(cè)和數(shù)據(jù)庫(kù)研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)展對(duì)虛擬組裝的研究，這樣在建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)施工過(guò)程中，工藝規(guī)劃管理與質(zhì)量監(jiān)督就更科學(xué)、便捷、高效。

(4)工程監(jiān)理。工程監(jiān)理指依據(jù)建筑數(shù)據(jù)庫(kù)資源和建筑遺產(chǎn)保護(hù)專業(yè)知識(shí)，通過(guò)三維建模，對(duì)歷史建筑文化遺產(chǎn)的建筑風(fēng)格、構(gòu)造作法，展開(kāi)全面的監(jiān)督管理。在管理的過(guò)程中，采用現(xiàn)代遙感、高精度的測(cè)量技術(shù)，構(gòu)建傳統(tǒng)歷史文化建筑構(gòu)件的三維立體模型，集成數(shù)據(jù)庫(kù)以及三維數(shù)字檔案，為今后的維修保護(hù)提供參考依據(jù)。

(5)虛擬漫游。虛擬漫游是虛擬仿真系統(tǒng)技術(shù)的一部分，對(duì)于建筑遺產(chǎn)而言，是通過(guò)三維數(shù)據(jù)庫(kù)資料，建立一種浸入式的瀏覽體驗(yàn)方式。打破時(shí)間空間的限制和束縛，更全面、更系統(tǒng)地展示中國(guó)古代傳統(tǒng)文化以及優(yōu)秀建筑文化的工藝特點(diǎn)。通過(guò)提供API接口的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)空間限制上的突破，同時(shí)漫游系統(tǒng)還可以很好地滿足游客的各種需求，完成對(duì)建筑物歷史信息的完整存儲(chǔ)與數(shù)字檔案管理，從而更好地促進(jìn)地方旅游業(yè)的快速發(fā)展。

6.2 數(shù)字敦煌——莫高窟

敦煌莫高窟位于甘肅省敦煌市境內(nèi)，有著西千佛洞的美稱，居我國(guó)四大石窟之首，同時(shí)也是世界上現(xiàn)存規(guī)模最大，保存最完好的佛教藝術(shù)圣地。1987年12月，敦煌莫高窟被聯(lián)合國(guó)教科文組織評(píng)為世界文化遺產(chǎn)。莫高窟開(kāi)鑿在鳴沙山東麓的斷崖上，南北長(zhǎng)度為1 600多m，上下5層,高低錯(cuò)落、鱗次櫛比。不過(guò)，由于年代久遠(yuǎn)，風(fēng)沙、崖體坍塌及地震等自然原因?qū)е履呖呤軗p。另外，人為刻畫(huà)、偷盜以及旅游項(xiàng)目的過(guò)度開(kāi)發(fā)，也造成了嚴(yán)重的破損和病害，彩塑損壞和壁畫(huà)退化速度十分迅速。

隨著信息時(shí)代的來(lái)臨，數(shù)字化信息革命的浪潮正在波及各個(gè)領(lǐng)域，城市及建筑管理也逐步進(jìn)入數(shù)字化管理時(shí)代，敦煌作為我國(guó)著名的歷史文化名城，率先實(shí)施了數(shù)字化管理，特別是在敦煌建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中，植入了數(shù)字化管理技術(shù)，將壁畫(huà)、洞窟、彩塑等敦煌各類(lèi)建筑文化遺產(chǎn)及文物加工制作，收集整理成高品質(zhì)、智能化的數(shù)字圖像，充分收集分散在全球各地的敦煌文獻(xiàn)材料，再對(duì)各類(lèi)素材進(jìn)行數(shù)字化處理，建立系統(tǒng)的電子檔案，通過(guò)近景攝影、航空拍攝、激光掃描的技術(shù)手段，收集莫高窟外部和內(nèi)部的雕塑、壁畫(huà)、地貌環(huán)境、地形，多角度、全方位地展開(kāi)影像數(shù)據(jù)和三維數(shù)據(jù)的處理，構(gòu)建敦煌莫高窟的正射影像模型、數(shù)字地面模型和三維可視模型，以便更好地凸現(xiàn)莫高窟內(nèi)的三維場(chǎng)景，保護(hù)現(xiàn)存的雕塑、壁畫(huà)等具有珍貴歷史文化價(jià)值的人類(lèi)遺產(chǎn)，同時(shí)也能夠滿足游客通過(guò)虛擬仿真的技術(shù)手段全面欣賞莫高窟。

對(duì)于莫高窟某個(gè)點(diǎn)模型最終成果，先進(jìn)行高精度的數(shù)據(jù)獲取，包括室內(nèi)掃描、室外獲取，然后制作正射影像與等值線圖，一同集成到三維數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用測(cè)量手段獲取的三維信息模型，完成多點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)絡(luò)，建立三維灰度模型，并在紋理拼接和映射后形成完整的三維模型。

6.3 建筑遺產(chǎn)復(fù)原

6.3.1 數(shù)字化復(fù)原方案設(shè)計(jì)

為確保復(fù)原工程的順利開(kāi)展，做到可靠性與科學(xué)性統(tǒng)一，首先要完成復(fù)原方案設(shè)計(jì)，即對(duì)需要復(fù)原的建筑文化遺產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行整體策劃設(shè)計(jì)。具體做法可分為4個(gè)步驟：首先利用虛擬仿真技術(shù)的表達(dá)方法，將復(fù)原所需要的三維體驗(yàn)?zāi)Ｊ郊皥D片模式進(jìn)行整合；其次，確定復(fù)原系統(tǒng)的形式，是采用數(shù)字博物館還是虛擬實(shí)驗(yàn)室，不同形式對(duì)應(yīng)不同的設(shè)計(jì)方案；再次，合理安排時(shí)間，建筑遺產(chǎn)復(fù)原過(guò)程復(fù)雜，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理規(guī)劃和安排；最終確定復(fù)原系統(tǒng)大小、清晰度、分辨率以及虛擬仿真復(fù)原結(jié)果的系統(tǒng)參數(shù)等。

6.3.2 實(shí)踐路徑

數(shù)字化復(fù)原的實(shí)踐路徑中，首先，應(yīng)當(dāng)對(duì)需要復(fù)原的建筑文化遺產(chǎn)有初步了解和調(diào)查，再進(jìn)行實(shí)地實(shí)物考察與勘測(cè)，統(tǒng)計(jì)、勘測(cè)具體的數(shù)據(jù)信息和指標(biāo)。其次，在考察勘測(cè)過(guò)程中，要針對(duì)建筑物本體、周邊環(huán)境以及殘余建筑物進(jìn)行全面拍攝，盡可能選擇像素較高的拍照設(shè)備。最后，根據(jù)拍攝所得資料構(gòu)建三維模型，并對(duì)三維模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在技術(shù)上，應(yīng)爭(zhēng)取用最少的面來(lái)表現(xiàn)，以便后期完成場(chǎng)景制作。在制作過(guò)程中，需要對(duì)VR虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和兼容性都能夠達(dá)到建筑文化遺產(chǎn)復(fù)原的需求。

6.3.3 圖片優(yōu)化技術(shù)和貼圖烘焙

歷史建筑文化遺產(chǎn)數(shù)字化復(fù)原過(guò)程中，圖片優(yōu)化技術(shù)和貼圖烘焙手法是整個(gè)設(shè)計(jì)與復(fù)原過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。由于不同的圖片格式適用于不同數(shù)據(jù)模型，所以貼圖烘焙處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足原圖片的格式要求，采取不同的格式呈現(xiàn)方式。另外，為確保復(fù)原的真實(shí)性以及后期復(fù)原場(chǎng)景呈現(xiàn)的系統(tǒng)流暢性，還要對(duì)模型進(jìn)行分類(lèi)處理，并利用虛擬仿真系統(tǒng)自帶的圖片優(yōu)化軟件，優(yōu)化貼圖文件，適當(dāng)壓縮圖片，以減少內(nèi)存的占用量。

6.3.4 交互設(shè)計(jì)與編譯輸出

在通常情況下需要借助攝像機(jī)，最終以交互式場(chǎng)景的形式，完成場(chǎng)景復(fù)原設(shè)置，在交互設(shè)計(jì)和編譯中，需應(yīng)用程序模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)編程控制，操作攝像機(jī)。在交互式設(shè)計(jì)過(guò)程中，要將人物角色載入到虛擬場(chǎng)景中，結(jié)合實(shí)際情況把控人物比例，要特別注意人物尺度與場(chǎng)景的一致性。另外，在場(chǎng)景中要設(shè)定角色動(dòng)作，按操作指令完成動(dòng)作，以達(dá)到最真實(shí)的人物仿真效果。最終，利用編譯手段，通過(guò)格式轉(zhuǎn)換輸出的方式實(shí)現(xiàn)模型和指令的輸出，在虛擬狀態(tài)下完成對(duì)歷史建筑文化遺產(chǎn)的復(fù)原。

6.4 建筑遺產(chǎn)保護(hù)施工過(guò)程

6.4.1 施工方案設(shè)計(jì)

為更好地實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的沉浸性和交互性，保護(hù)方案的設(shè)計(jì)者應(yīng)參與到情境的計(jì)算過(guò)程中，對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案給予動(dòng)態(tài)化的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)解，通過(guò)可視化的虛擬模型結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。因此，建筑遺產(chǎn)保護(hù)施工方案設(shè)計(jì)的優(yōu)化流程是：在VR環(huán)境中，利用CAD設(shè)計(jì)制圖軟件建立對(duì)象的實(shí)體模型，在模型中的有限元分析軟件ANSYS中完成幾何信息的輸入，建立三維可視化的有限元分析模型，然后展開(kāi)計(jì)算分析，把有限元模型數(shù)據(jù)與分析結(jié)果分別存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成圖形文件轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維可視化虛擬環(huán)境中模型的沉浸，整個(gè)優(yōu)化過(guò)程結(jié)合設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，由計(jì)算機(jī)操作完成。

6.4.2 施工人員培訓(xùn)

在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中是交互式操作，用戶具有主觀能動(dòng)性，且操作可重復(fù)，這一特性為建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程施工人員的培訓(xùn)提供了一種理想的培訓(xùn)方式。即前期在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)，參與施工組織管理，由于虛擬環(huán)境中的交互方式同現(xiàn)實(shí)世界完全一致的，所以在經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員的引領(lǐng)下，缺少經(jīng)驗(yàn)的人員能很快熟悉施工方法。另一方面，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)建筑遺產(chǎn)保護(hù)施工方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，參與者可隨意選擇觀察點(diǎn)和觀察角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)漫游，從這個(gè)角度上講，VR虛擬仿真技術(shù)是一種有趣的、高效的培訓(xùn)工具。

在建筑遺產(chǎn)保護(hù)的實(shí)際施工過(guò)程中，工序之間彼此的協(xié)調(diào)配合并非易事，而在VR虛擬環(huán)境中，能夠非常直觀地觀察到操作對(duì)象之間的相互作用及空間關(guān)系，能對(duì)方案進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，獲得參數(shù)，更有利于后期施工方案的實(shí)施。當(dāng)然，過(guò)程中有可能產(chǎn)生有干擾對(duì)象，要提醒施工人員在實(shí)際施工過(guò)程中加以注意與提防。

6.4.3 施工組織管理中的實(shí)踐

建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程的施工組織與管理千頭萬(wàn)緒，而且是動(dòng)態(tài)變化的，這類(lèi)工程一般都是比較大型的項(xiàng)目，施工周期長(zhǎng)，工程量大，資金投入大，涉及多個(gè)工種的協(xié)調(diào)配合，施工材料的調(diào)度安排，設(shè)備機(jī)械的管理和分配，還有施工工期、成本控制、質(zhì)量監(jiān)控、后期服務(wù)、合同等項(xiàng)目的管理，虛擬仿真技術(shù)能夠高效實(shí)施全過(guò)程的施工組織管理。

為了保證有效整合建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)工程項(xiàng)目的信息，進(jìn)一步落實(shí)對(duì)施工過(guò)程的集成化、信息化、智能化、可視化的控制與管理，建立4D項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)。4D模型是在三維模型基礎(chǔ)上延伸而來(lái)的，需要附加時(shí)間/成本因素，作為一種可視化媒介，這種技術(shù)合成能夠使用戶清晰地看到物體變化過(guò)程中的模擬圖形，提高現(xiàn)場(chǎng)操作的安全性，并優(yōu)化與控制整體變化過(guò)程，還能模擬施工時(shí)間進(jìn)度，精確計(jì)算與控制工期，方便統(tǒng)籌規(guī)劃和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑保護(hù)施工過(guò)程的交互式可視化與信息智能化管理。

6.4.4 應(yīng)用展望

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬施工目前在我國(guó)尚沒(méi)有形成一套完整的理論體系，雖然現(xiàn)階段在西方國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始了這方面的研究，但學(xué)術(shù)界和技術(shù)界并沒(méi)有明確的關(guān)于虛擬建筑遺產(chǎn)施工保護(hù)的界定，所以要加強(qiáng)對(duì)建筑施工理論的探索和研究，力求在建筑施工理論上獲得突破。

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能否在建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域中得到更多的推廣與應(yīng)用，取決于計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)的發(fā)展。就目前而言，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求比較高，要在專業(yè)的工作站或?qū)嶒?yàn)室中完成，而且國(guó)內(nèi)還沒(méi)有完善的自主開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，必須向國(guó)外進(jìn)口VR虛擬可視化軟件、建模軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件以及網(wǎng)絡(luò)接口軟件等。因此要努力建立虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)發(fā)出一套能夠面向工程項(xiàng)目施工的專用集成性軟件系統(tǒng)，減少單項(xiàng)工程的造價(jià)，加快VR虛擬軟件的普及，使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域中得到更多的推廣應(yīng)用。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，VR虛擬仿真技術(shù)對(duì)于歷史建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)工程具有重大的實(shí)用價(jià)值和歷史意義，它能提前模擬建筑文化遺產(chǎn)修復(fù)后的情景，不但有利于修復(fù)手段、修復(fù)技術(shù)的可行性研究，而且有利于有序規(guī)劃安排修復(fù)整理過(guò)程中各個(gè)步驟，縮短工期，還能夠大幅提修復(fù)后的建筑耐久性。

此外，VR虛擬仿真技術(shù)通過(guò)影像采集數(shù)據(jù)，建立實(shí)物三維模型和數(shù)據(jù)庫(kù)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑文化遺產(chǎn)信息存檔及永久性保存，為可持續(xù)修復(fù)和保護(hù)文化遺產(chǎn)提供了支撐，達(dá)到了對(duì)瀕危歷史建筑遺產(chǎn)的科學(xué)、精準(zhǔn)與永久性的保存之目的。VR虛擬仿真技術(shù)突破了時(shí)空限制，通過(guò)建立虛擬博物館，向全世界傳播中華文化，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史建筑文化遺產(chǎn)資源的最大化保護(hù)、利用、傳承和發(fā)展。

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