古建筑保護中的數字化技術探討

沙玉廣 馮秀軍 劉 星 山東省曲阜市華廈古建筑工程有限公司

1 引言

在科技的有效應用下我國古建筑保護發生了翻天覆地的變化，尤其是各類計算機技術的有效應用，使得古建筑保護工作演變的更加迅速。眾所周知，中華文明五千年的歷史，具有歷史底蘊的古建筑眾多，包括八達嶺長城、故宮博物館等，因為建筑年代較為久遠，往往會受到多方面因素的影響而發生損壞，在保護中應用數字化技術不僅符合時代發展的要求，而且也為古建筑保護提供保障。

2 數字化技術的基本概述

2.1 數字化技術的含義與特征

顧名思義，數字化技術是在新時期伴隨計算機技術而形成的一類技術，是通過相關的設備將圖像、文字、聲音等轉化為計算機能夠識別的二進制信息，對信息進行后續處理。在古建筑保護中數字化技術便是通過設備實現對古建筑信息的識別整理，然后利用其信息實現對建筑的管理與保護。在與傳統保護技術的對比中可了解到，數字化技術在古建筑保護中的應用具有以下三個特征，第一是可以提高信息處理的效率，特別是在應用數字化技術之后，古建筑保護工作可以實現與計算機的結合，進而加快古建筑保護的效率。第二是能夠保證建筑更加具有精細化，在傳統建筑保護中需要具有豐富經驗的工作人員進行主觀的判斷，這一過程不僅會浪費大量的時間，而且也顯的比較粗糙，但是在應用數字化技術之后便可以在最短的時間內獲得與古建筑相關的全部信息，其后續工作也會呈現出精細化特征。

2.2 古建筑保護中數字化技術的應用意義

無論從宏觀角度還是微觀角度分析，均可以清楚的認識到古建筑保護中數字化技術應用價值明顯，其一數字化技術已經發展成為了古建筑保護的主要方向，尤其在計算機技術的深入發展下，數字化技術的應用方向會變得更加寬廣，保護體系也會更加完善。其二是在古建筑保護中數字化技術的應用能夠降低古建筑保護工作所需的人才標準，降低成本，提高成效。

3 古建筑保護中數字化技術的內容

3.1 三維數據的采集

將數字化技術應用到古建筑保護中可以從本質上提高古建筑的保護水平，通常情況下，在整個古建筑研究中離不開數據，傳統方式下需要利用鋼尺、水準儀進行平面、立面位置的確認，依據幾何關系繪制古建筑特征圖。但是在當前的發展下，特別是數字化技術的應用下，可以利用地面三維激光掃描技術，這一方式的應用不僅避免傳統古建筑測繪中所存在的問題，而且還能夠提高數據的精確度，特別是在復雜環境下能夠在最短時間內將古建筑表面的數據點加以掃描與測量，獲得準確的三維坐標點數據，進而形成三維模型。從某一個角度分析，利用三維數據模型可以進一步提高對古建筑保護的研究，能夠利用數據進行歷史遺跡的修補，從而再現古建筑的原貌。

3.2 數字保護系統的設計

第一是要建立古建筑數據庫。為進一步提高對古建筑的保護，則需要應用數字化技術構建古建筑數據庫，并形成古建筑數字化保護系統。從整體上分析，在數據庫建設中要實現信息空間位置信息與屬性信息的相互整合，且還要兩者作為基礎，在記錄影像圖、建筑平面圖的同時，還需要對古建筑的材質、構件類型加以分析。除此之外，在建設古建筑空間數據庫的時候還需要借助數據對空間信息描述，特別是矢量數據，對要素之間的拓撲關系構建，進而進一步提高古建筑空間數據庫的應用性，提升古建筑數字化保護系統的運行質量。

第二是要建立古建筑數字化保護系統。積極的將數字化技術應用其中要構建古建筑數字化保護系統，可以應用GIS系統，且GIS系統具有可視化功能與空間分析能力，能夠滿足新時代人們對古建筑數字化保護的基本要求。除此之外，應用古建筑數字化保護系統能夠通過二維窗口與三維窗口實現對古建筑屬性數據的提取，對圖片放大或者縮小，對圖層進行分層。另外，數字保護系統的應用還可以從本質上避免環境因素與人為因素對古建筑所產生的破壞，可以通過監測分析窗口實現監測，應用性比較強。

4 古建筑保護中數字化技術的應用

4.1 三維激光掃描技術的有效應用

就目前而言，在古建筑保護中應用三維激光掃描技術是值得關注的，在傳統方式下進行古建筑的測繪會耗費大量的時間，并且也對人力、物力、財力提出了要求，且如果在新時期如果仍舊采取傳統的測繪方式無法滿足古建筑保護中的精確化要求。所以在應用三維激光掃描技術下其速度更快，可以提供豐富的數據信息，從另外一個方面分析，應用三維激光掃描技術還可以對古建筑表面的被測點加以測量，解決因復雜環境而產的不良現象。同時，與其它技術相比較，三維激光掃描技術的精確度比較高，特別是在測繪過程中可以采取非接觸式測量方法，以此提高對被測古建筑物的保護。總之，在古建筑保護中應用三維激光掃描技術不僅可以構建數據化資料庫，而且還可以長久的保存測繪信息。

4.2 數字化監管的應用

在古建筑保護中應用數字化技術能夠實現對古建筑的數字化監管，且通過對古建筑現場數據的測繪與采集可以形成古建筑相關數據模型，對古建筑的顏色特點、形狀等加以記錄，可以實現對古建筑的定期檢查。另外，定期或者不定期檢查維護中假如發現古建筑破壞現象，可以快速進行保護，減少損壞現象擴大化。

5 古建筑保護中數字化技術的分類

5.1 虛擬現實技術

虛擬現實技術可以將虛擬的信息以直觀的方式展現給人們，在古建筑保護中主要是將其應用在管理保護層上，可以將與古建筑相關的信息進行整合，從而為技術人員提供更加直觀與形象，從而提高信息解讀的有效性。

5.2 古建筑遺址與館藏文物的數字化技術

該技術的應用主要是針對古建筑遺址與館藏文物而言的，可以實現對古建筑保護全方位的管理，且該技術的有效應用具有非常豐富的前景，同時，該技術還可以為古建筑、館藏文物提供信息化管理。

5.3 計算機輔助修復技術

計算機輔助修復技術可以應用計算機提高建筑修復的技術層次，以此提升修復保護工作的有效性，其中應用計算機制圖軟件設計古建筑的模型，對模型進行分析。這種情況下，輔助修復技術能夠實現對古建筑修復工作的模擬，這樣可以明確修復技術的可行性，降低建筑保護修復的周期。

5.4 計算機攝影與測量技術

在古建筑保護中計算機攝影與策略技術能夠實現對古建筑保護的采集，尤其是三維激光技術的應用可以實現對激光進行掃描，以此提高測量的精準度。同時，在應用這種測量技術的應用下，可以實現對建筑各項數據信息的量化，這樣便可以為數字化技術系統提供支撐。在應用計算機攝影與測量技術的中，要實現對相應區域的單獨掃描，然后獲取建筑破壞情況的詳細情況，在物理形態上做好精度測量，這樣可以對后期修復工作而奠定基礎。

6 結束語

綜上所述，在古建筑保護中數字化技術的應用已經成為了目前的關鍵所在，且應用廣泛，從某個角度分析，現階段因為受到眾多因素的影響，古建筑保護中應用數字化技術層次比較淺，還只停留在基礎方面。但是經過不斷努力與研究，數字化技術的應用已經成為一個整體，具備了完善的體系，在未來的發展中需要對數字化技術加以重視，并借鑒國外優秀的經驗與教訓，將數字化技術真正應用到古建筑修復與保護中，如此才能真正推動我國古建筑的發展與進步。