數(shù)字技術(shù)在武漢里份建筑傳保護(hù)與傳承中的應(yīng)用探索

劉 星

（武昌理工學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖北武漢 430223）

隨著城市發(fā)展，城市中的典型建筑必然會(huì)經(jīng)歷衰落乃至消亡的命運(yùn)。民居作為不同地區(qū)人類棲居場(chǎng)所，實(shí)際上既承載了城市發(fā)展的歷史、保留了人類適應(yīng)自然的痕跡，又孕育了人類特定階段的文化。可以說是人類物質(zhì)與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的雙料寶庫。近年來我國不斷加大對(duì)于各地傳統(tǒng)民居的保護(hù)力度，從政策以及政府工作層面來看，傳統(tǒng)民居保護(hù)工作已經(jīng)提升到了刻不容緩的高度。

1 武漢里份民居建筑保護(hù)與傳承的相關(guān)工作進(jìn)展

居住區(qū)特別是傳統(tǒng)居住區(qū)作為城市居民生活方式的載體，應(yīng)該代表一個(gè)城市、代表一個(gè)階層去思考更新和改造的問題，居住環(huán)境和居住品味的定位實(shí)際上是城市價(jià)值的導(dǎo)向。系統(tǒng)重疊和可持續(xù)發(fā)展的人類住區(qū)規(guī)劃、精心建設(shè)優(yōu)越的生活環(huán)境，會(huì)迅速增強(qiáng)該區(qū)域的價(jià)值，使該地區(qū)的居住風(fēng)格多元化以及復(fù)合的人居理念來引導(dǎo)武漢城市文化的復(fù)興。里份民居屬于傳統(tǒng)街區(qū)，是有著悠久的建造歷史，空間富有地域文化特色，管理比較開放，鄰里關(guān)系密切，守望相助、富有人情味的城市居住區(qū)。居住在傳統(tǒng)街區(qū)的居民，多為低收入人群和老年人，在物質(zhì)社會(huì)高度豐裕的今天，關(guān)注社會(huì)弱勢(shì)群體，關(guān)注社會(huì)弱勢(shì)群體的生活逐漸成為社會(huì)共識(shí)。在里份這樣的傳統(tǒng)居住區(qū)內(nèi)，居民對(duì)居住更新的要求更為迫切與廣泛。

2 典型里份“輔堂里”民居建筑現(xiàn)狀分析

漢口輔堂里就是武漢典型的里份建筑群之一。位于漢口中山大道西北側(cè)的友益街和車站路上，原法租界北端的輔堂街。其北為京漢街，南為友益街，其東為車站路，其西毗鄰新成里。輔堂里現(xiàn)有住宅102棟，占地2187㎡。目前整體格局保存較好，居住環(huán)境外鬧內(nèi)靜。內(nèi)部是純住宅，大部分沒有獨(dú)立衛(wèi)生間。整體居住環(huán)境相對(duì)簡單，居住密度較高。總體布局呈規(guī)整長方形，是典型的主次巷型結(jié)構(gòu)的里份住宅。輔堂里建筑為單元聯(lián)排式布局，形成大門入口—前天井—堂屋—后天井—廚房—后門的空間序列。為了適應(yīng)武漢冬冷夏熱的氣候和地形狹長等特點(diǎn)，采用了“小開間、大進(jìn)深、高天井”的單體建筑形式。輔堂里具有一般里份住宅的特點(diǎn)，也是將傳統(tǒng)民居的“四合院”環(huán)境核心與近代西方住宅的“聯(lián)排”環(huán)境相融合，演變?yōu)椤爸形鹘Y(jié)合”的近代早期風(fēng)格的居住環(huán)境。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，里份中常有門不閉戶之情況，居住安全性較高。石門、木窗、磚檐口、木欄桿的細(xì)部處理上簡潔明了，墻面水泥砂漿粉刷，體現(xiàn)了早期漢口租界建筑的傳統(tǒng)特色。輔堂里有鮮明的人文特色，除了日常外出以外，居民經(jīng)常在巷道里進(jìn)行各種社交活動(dòng)如聊天、喝茶、打麻將、下棋等。

3 以“輔堂里”為研究對(duì)象的歷史建筑數(shù)字化保護(hù)策略

3.1 信息收集、處理和數(shù)據(jù)庫建立

輔堂里建筑群的虛擬復(fù)原過程，首先通過調(diào)研和走訪收集歷史文獻(xiàn)，確定整個(gè)建筑群在城市總體布局中的定位和周邊環(huán)境；其次研究組群中單體建筑的規(guī)模、形制，參考該地區(qū)相同或相近時(shí)期建筑的做法，來確定建筑使用的模數(shù)尺寸；再次確定建筑構(gòu)造；最后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪的數(shù)據(jù)和已有研究資料繪制平、立、剖面圖及三位空間模型，制圖成果包括可視化建筑從基礎(chǔ)到屋頂?shù)纳蛇^程，各個(gè)環(huán)節(jié)的虛擬復(fù)原都能清晰的表達(dá)，以數(shù)字化的方式存儲(chǔ)準(zhǔn)確完整的輔堂里建筑的信息數(shù)據(jù)。

3.2 三維激光掃描儀的運(yùn)用

三維激光掃描技術(shù)能夠有效地采集空間數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確、快速地獲取反映客觀事物實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化和真實(shí)形態(tài)特征的數(shù)據(jù)信息。由于歷史建筑的形制和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣性，傳統(tǒng)測(cè)量方法的局限性導(dǎo)致對(duì)歷史建筑特征的獲取不夠準(zhǔn)確和詳細(xì)，以三維激光掃描技術(shù)為代表的先進(jìn)測(cè)繪儀器恰恰彌補(bǔ)了這些不足。將三維激光掃描系統(tǒng)應(yīng)用于歷史建筑的調(diào)查研究，將其與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，相互補(bǔ)充，提出一種以“采集—分類—建模”為驅(qū)動(dòng)的差分迭代測(cè)量建模技術(shù)，極大地提高了歷史建筑測(cè)量建模的精度。

3.3 虛擬仿真復(fù)原

虛擬仿真復(fù)原利用數(shù)字技術(shù)，在數(shù)據(jù)提取和數(shù)字化得到的原始數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地建立三維空間模型，能夠全方位、多層次地展示歷史建筑形態(tài)，在輔堂里虛擬復(fù)原研究中，模型的建構(gòu)分為四個(gè)部分：

（1）復(fù)原建筑構(gòu)件。單體建筑包含大量的構(gòu)件，如結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和裝飾構(gòu)件等。它們有機(jī)地結(jié)合在一起，形成了單體建筑的內(nèi)部框架體系和表面特征。

（2）復(fù)原建筑整體。將每一個(gè)組成部分和每一個(gè)構(gòu)件進(jìn)行整合來呈現(xiàn)建筑單元的整體形象。

（3）復(fù)原建筑組群整體。根據(jù)測(cè)繪的總體布局，結(jié)合建筑單體，運(yùn)用附屬院墻、道路等，完成整個(gè)院落的復(fù)原模型。

（4）復(fù)原周邊環(huán)境。在構(gòu)建模型基礎(chǔ)上，能夠顯示不同的視角，為了達(dá)到視覺藝術(shù)效果，可以在畫面輸出前對(duì)模型進(jìn)行虛擬氛圍調(diào)整。建筑群體的周邊環(huán)境，如水體、植物等，根據(jù)歷史檔案、資料、建筑判斷等作為整體原貌進(jìn)行建模，作為建筑復(fù)原的環(huán)境要素。

3.4 環(huán)境氛圍渲染及數(shù)據(jù)信息后期處理

構(gòu)建的虛擬模型利用3DMAX和VR中的材質(zhì)編輯器進(jìn)行復(fù)合材質(zhì)與貼圖，將模型的色彩和紋理經(jīng)過處理，增強(qiáng)建筑群體的空間藝術(shù)感。建筑模型的材質(zhì)來源，可以是實(shí)物照片的提取，以恢復(fù)歷史原貌為標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)置色彩和材質(zhì)，能夠體現(xiàn)輔堂里建筑細(xì)節(jié)的裝飾，以及建筑群體的和諧統(tǒng)一。虛擬復(fù)原的數(shù)據(jù)信息成果主要有：應(yīng)用CAD技術(shù)獲取的圖紙文件；應(yīng)用Sketchup技術(shù)構(gòu)建三維模型文件；掃描和模型渲染得到的圖像文件；以及Lumion技術(shù)渲染的動(dòng)畫視頻。部分成果應(yīng)用PhotoShop軟件和它強(qiáng)大的濾鏡功能來調(diào)整效果。最后，匯總、收集、分類、存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)和信息，以便將來提取應(yīng)用。

4 結(jié)語

經(jīng)過多年的洗禮，城市中的歷史建筑已不同程度地遭到破壞或變成廢墟。通過數(shù)字化技術(shù)，對(duì)歷史建筑實(shí)體本身、各類歷史材料及其他相關(guān)信息材料進(jìn)行了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的收集、處理、存儲(chǔ)和展示等。將歷史建筑的演變過程進(jìn)行有序梳理和傳承，汲取建筑遺產(chǎn)不斷被破壞的慘痛歷史教訓(xùn)，還原和延續(xù)城市的歷史脈絡(luò)，豐富武漢城市的圖形和歷史材料。此外，通過歷史建筑信息模型和歷史資料知識(shí)庫，可以為其他歷史建筑保護(hù)、修復(fù)、開發(fā)、研究等項(xiàng)目提供有價(jià)值的參考。讓數(shù)字保護(hù)技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)研究中得到廣泛的應(yīng)用。在繼承和發(fā)展前人研究成果的過程中，我們應(yīng)該運(yùn)用更加豐富的手段對(duì)歷史建筑進(jìn)行立體、形象化保護(hù)傳承，使其為更多的人所熟悉和認(rèn)可。具體來說，通過對(duì)武漢“輔堂里”數(shù)字保護(hù)研究，追溯老漢口的歷史，并從建筑文化的角度展現(xiàn)老漢口的社會(huì)風(fēng)貌和歷史文化。

現(xiàn)在基于數(shù)字技術(shù)的歷史建筑保護(hù)研究以VR虛擬現(xiàn)實(shí)、3DMAX技術(shù)為代表，正朝著信息數(shù)字化、集約化、智能化的方向發(fā)展。但總體而言，數(shù)字技術(shù)在歷史建筑保護(hù)中的應(yīng)用水平還不高，未來將會(huì)有更多的發(fā)展空間和潛力。同時(shí)，數(shù)字保護(hù)的諸多成果也可以激發(fā)更多的人對(duì)歷史建筑及相關(guān)傳統(tǒng)文化產(chǎn)生興趣，形成自覺保護(hù)歷史文化遺產(chǎn)的意識(shí)。