数字技术在武汉里份建筑传保护与传承中的应用探索

刘 星

（武昌理工学院艺术设计学院，湖北武汉 430223）

随着城市发展，城市中的典型建筑必然会经历衰落乃至消亡的命运。民居作为不同地区人类栖居场所，实际上既承载了城市发展的历史、保留了人类适应自然的痕迹，又孕育了人类特定阶段的文化。可以说是人类物质与非物质文化遗产的双料宝库。近年来我国不断加大对于各地传统民居的保护力度，从政策以及政府工作层面来看，传统民居保护工作已经提升到了刻不容缓的高度。

1 武汉里份民居建筑保护与传承的相关工作进展

居住区特别是传统居住区作为城市居民生活方式的载体，应该代表一个城市、代表一个阶层去思考更新和改造的问题，居住环境和居住品味的定位实际上是城市价值的导向。系统重叠和可持续发展的人类住区规划、精心建设优越的生活环境，会迅速增强该区域的价值，使该地区的居住风格多元化以及复合的人居理念来引导武汉城市文化的复兴。里份民居属于传统街区，是有着悠久的建造历史，空间富有地域文化特色，管理比较开放，邻里关系密切，守望相助、富有人情味的城市居住区。居住在传统街区的居民，多为低收入人群和老年人，在物质社会高度丰裕的今天，关注社会弱势群体，关注社会弱势群体的生活逐渐成为社会共识。在里份这样的传统居住区内，居民对居住更新的要求更为迫切与广泛。

2 典型里份“辅堂里”民居建筑现状分析

汉口辅堂里就是武汉典型的里份建筑群之一。位于汉口中山大道西北侧的友益街和车站路上，原法租界北端的辅堂街。其北为京汉街，南为友益街，其东为车站路，其西毗邻新成里。辅堂里现有住宅102栋，占地2187㎡。目前整体格局保存较好，居住环境外闹内静。内部是纯住宅，大部分没有独立卫生间。整体居住环境相对简单，居住密度较高。总体布局呈规整长方形，是典型的主次巷型结构的里份住宅。辅堂里建筑为单元联排式布局，形成大门入口—前天井—堂屋—后天井—厨房—后门的空间序列。为了适应武汉冬冷夏热的气候和地形狭长等特点，采用了“小开间、大进深、高天井”的单体建筑形式。辅堂里具有一般里份住宅的特点，也是将传统民居的“四合院”环境核心与近代西方住宅的“联排”环境相融合，演变为“中西结合”的近代早期风格的居住环境。在调研中发现，里份中常有门不闭户之情况，居住安全性较高。石门、木窗、砖檐口、木栏杆的细部处理上简洁明了，墙面水泥砂浆粉刷，体现了早期汉口租界建筑的传统特色。辅堂里有鲜明的人文特色，除了日常外出以外，居民经常在巷道里进行各种社交活动如聊天、喝茶、打麻将、下棋等。

3 以“辅堂里”为研究对象的历史建筑数字化保护策略

3.1 信息收集、处理和数据库建立

辅堂里建筑群的虚拟复原过程，首先通过调研和走访收集历史文献，确定整个建筑群在城市总体布局中的定位和周边环境；其次研究组群中单体建筑的规模、形制，参考该地区相同或相近时期建筑的做法，来确定建筑使用的模数尺寸；再次确定建筑构造；最后，根据现场测绘的数据和已有研究资料绘制平、立、剖面图及三位空间模型，制图成果包括可视化建筑从基础到屋顶的生成过程，各个环节的虚拟复原都能清晰的表达，以数字化的方式存储准确完整的辅堂里建筑的信息数据。

3.2 三维激光扫描仪的运用

三维激光扫描技术能够有效地采集空间数据，能够准确、快速地获取反映客观事物实时动态变化和真实形态特征的数据信息。由于历史建筑的形制和结构的复杂性和多样性，传统测量方法的局限性导致对历史建筑特征的获取不够准确和详细，以三维激光扫描技术为代表的先进测绘仪器恰恰弥补了这些不足。将三维激光扫描系统应用于历史建筑的调查研究，将其与传统测量技术相结合，相互补充，提出一种以“采集—分类—建模”为驱动的差分迭代测量建模技术，极大地提高了历史建筑测量建模的精度。

3.3 虚拟仿真复原

虚拟仿真复原利用数字技术，在数据提取和数字化得到的原始数据信息的基础上，系统地建立三维空间模型，能够全方位、多层次地展示历史建筑形态，在辅堂里虚拟复原研究中，模型的建构分为四个部分：

（1）复原建筑构件。单体建筑包含大量的构件，如结构、构造和装饰构件等。它们有机地结合在一起，形成了单体建筑的内部框架体系和表面特征。

（2）复原建筑整体。将每一个组成部分和每一个构件进行整合来呈现建筑单元的整体形象。

（3）复原建筑组群整体。根据测绘的总体布局，结合建筑单体，运用附属院墙、道路等，完成整个院落的复原模型。

（4）复原周边环境。在构建模型基础上，能够显示不同的视角，为了达到视觉艺术效果，可以在画面输出前对模型进行虚拟氛围调整。建筑群体的周边环境，如水体、植物等，根据历史档案、资料、建筑判断等作为整体原貌进行建模，作为建筑复原的环境要素。

3.4 环境氛围渲染及数据信息后期处理

构建的虚拟模型利用3DMAX和VR中的材质编辑器进行复合材质与贴图，将模型的色彩和纹理经过处理，增强建筑群体的空间艺术感。建筑模型的材质来源，可以是实物照片的提取，以恢复历史原貌为标准。设置色彩和材质，能够体现辅堂里建筑细节的装饰，以及建筑群体的和谐统一。虚拟复原的数据信息成果主要有：应用CAD技术获取的图纸文件；应用Sketchup技术构建三维模型文件；扫描和模型渲染得到的图像文件；以及Lumion技术渲染的动画视频。部分成果应用PhotoShop软件和它强大的滤镜功能来调整效果。最后，汇总、收集、分类、存储这些数据和信息，以便将来提取应用。

4 结语

经过多年的洗礼，城市中的历史建筑已不同程度地遭到破坏或变成废墟。通过数字化技术，对历史建筑实体本身、各类历史材料及其他相关信息材料进行了一系列标准化的收集、处理、存储和展示等。将历史建筑的演变过程进行有序梳理和传承，汲取建筑遗产不断被破坏的惨痛历史教训，还原和延续城市的历史脉络，丰富武汉城市的图形和历史材料。此外，通过历史建筑信息模型和历史资料知识库，可以为其他历史建筑保护、修复、开发、研究等项目提供有价值的参考。让数字保护技术在建筑遗产保护研究中得到广泛的应用。在继承和发展前人研究成果的过程中，我们应该运用更加丰富的手段对历史建筑进行立体、形象化保护传承，使其为更多的人所熟悉和认可。具体来说，通过对武汉“辅堂里”数字保护研究，追溯老汉口的历史，并从建筑文化的角度展现老汉口的社会风貌和历史文化。

现在基于数字技术的历史建筑保护研究以VR虚拟现实、3DMAX技术为代表，正朝着信息数字化、集约化、智能化的方向发展。但总体而言，数字技术在历史建筑保护中的应用水平还不高，未来将会有更多的发展空间和潜力。同时，数字保护的诸多成果也可以激发更多的人对历史建筑及相关传统文化产生兴趣，形成自觉保护历史文化遗产的意识。