古建筑数字化保护关键技术探讨

陈明孝

（汕头市革命历史博物馆，广东 汕头 515000）

古建筑中蕴含着浓厚的历史文化气息，在传承古建筑文化的过程中，必须要强化文物保护工作，广泛运用数字化技术来保护古建筑遗产，对古建筑的艺术性进行更深入研究。古建筑所承载的历史变迁与时代发展，使其文化气息更为浓郁，人类在发展过程中忽略了对古建筑的保护，导致大量文物被损坏，古老的记忆正处在消失的边缘[1]。为有效保护古建筑，相关单位及个人应加强对数字化技术的运用，自觉学习专业技术，不断提升自身的技能水平，利用数字化技术为古建筑保护提供可靠的依据,促进模型建构，再现古建筑原貌。

1 古建筑数字化保护关键技术的简介

数字化保护关键技术是以信息技术为基础，利用显示器可以实现一键切换立体显示，便于进行古建筑模型构建，实际运用中主要具有以下优势。

(1)精度高、抗干扰能力强。古建筑文化保护工作中，利用数字化技术实现信息传递，借助网络技术对其进一步加工与处理，使得古建筑保护工作信息在传递中不会外界信号干扰，实现数字信息集成化。运用数字化技术，古建筑保护工作信息的传播具有很强的抗干扰特点。

(2)安全性高。古建筑保护中，在相应工作信息的采集和保护环节，利用数字化技术，快速将其工作内容记录下来，便于长期储存数字信号，及时将采集到的信息及文字内容实时保存至管理系统内，从而使大量的工作信息资源得到有效保存。信息保存过程可进行有效加密处理，且只有得到授权的人员方可登录古建筑工作信息管理界面进行信息查阅，从而有效防止信息丢失，增强工作信息安全保护的有效性。

(3)便捷性强。利用数字化技术，快速创建古建筑实体三维模型，使得工作人员对古建筑的整体布局、区域设计、造型设计等有了更为直观的认识。利用数字化关键技术，加强古建筑文化保护和宣传，借助数字化技术，展开有效的古建筑文化推广工作，现场为大众展示古建筑原貌。利用现代技术，将古建筑及时恢复，不仅向人们展示数字化关键技术的优越性，还大大提升了工作效率。

2 数字化关键技术在古建筑保护中的运用

2.1 数字化关键技术运用的意义

中国古建筑是中华文化的主要体现，也是中国优秀文化宝库中的瑰宝，散发着艺术气息。古建筑是文化的积淀，是国家软实力的象征，因此古建筑保护便得以成为提高国家软实力的主要方法[2]。积极弘扬中国传统优秀文化，以便让越来越多的人认识我国文化。切实保护好古建筑，促进中国文化在世界范围内的广泛传播。

运用数字化技术了解古建筑特征的环节，是将三维激光扫描技术运用在古建筑三维数据的采集和处理中，借助全站仪、测量机器人、近景拍摄测量等技术，对古建筑特征进行高精度普查；采取地面三维激光扫描手段，在复杂的现场环境中，快速、高效地完成各个数据点的测量工作，由此获得相应的三维坐标云数据；将这些复杂的三维数据及时输入到电脑中，成功构建古建筑实体表面的三维模型。

计算机、人机交互、三维模型等技术的运用，将使古建筑成转化具有趣味性的数字化作品，利用三维模型展示古建筑形象。视觉文化背景下，保护好古建筑，有利于丰富人们获取信息的方式，帮助人们获取更多文化信息，引发人们产生情感共鸣。

2.2 数字化关键技术的运用方法

信息技术的迅速发展为古建筑保护提供了科学的参考依据，互联网背景下，数字化为古建筑资料的采集、转换、存取、处理等工作提供了新的方式，借助计算机，全面掌握古建筑保护的现状及发展趋势，对已经损坏的文物进行及时修复，强化数字化技术的运用，实现对古建筑的信息化保护。

2.2.1 三维激光扫描技术在古建筑三维数据处理中的运用

图像图形技术推动了数字化技术发展，在当前保存技术的影响下，工作人员积极运用激光扫描技术来记录古建筑的特征信息，比如工作人员将三维激光扫描技术广泛运用于古建筑三维数据处理中。①利用全站仪、全球定位系统、近景拍摄测量、测量机器人等现代技术，快速完成古建筑三维数据测量任务；②采用三维激光扫描技术深入工作现场，对古建筑实体表面各个数据点进行依次扫描和测量，随机获得了高精度的三维坐标点云数据；③将这些不规则的三维坐标数据完整地采集到电脑中，进行实时存储，然后构建古建筑实体三维模型。分析古建筑表面的裂纹，根据古建筑照片，分析激光往返折射的时间，利用现代化软件，有效记录古建筑信息。强化古建筑信息分析，从而不仅提高人员的工作效率，还为古建筑文化保护及宣传工作提供准确的参考数据。图1和图2所示为古建筑实体三维模型。

图1 局部古建筑实体三维模型（来源：www.58pic.com）

图2 整体古建筑实体三维模型（来源：www.hnhjyh.com）

2.2.2 利用数字化技术构建虚拟博物馆

将BIM技术运用于虚拟博物馆构建中，综合利用现代软件：①工作人员及时获取相应的古建筑信息，借助三维激光扫描技术，快速处理三维点云数据；②利用绘图软件，构建多面体表面，由此形成一个复杂的曲面形体，便于工作人员全面了解古建筑特征；③将BIM技术与三维激光扫描技术相结合，借助虚拟虚镜将已经泯灭的建筑、陵园进行复原，为人们提供完整、全面的资源信息，呈现古建筑的原貌，实现对古建筑文化的科学保护。在此过程中需要注意：提前制定科学的虚拟博物馆保护计划，使得人们在虚拟的世界里观赏古建筑；运用BIM技术、三维激光扫描技术计算机网络技术，对各种图像、声音等进行高度模仿，使得博物馆具有了艺术魅力，吸引更多的人走进博物馆观赏，更好发挥出数字化技术在古建筑保护中的运用优势，有效增强BIM技术的运用价值。

2.2.3 数字化关键技术在古建筑保护中的运用案例

古建筑保护中，相应工作人员利用BIM技术来完成测绘工作，借助BIM软件准确记录古建筑的二维信息，构建古建筑信息模型。将BIM技术运用在古建筑保护工作的测绘中，将模型中的数据更为直观、形象的展示出来，准确记录模型形体，由此得出相关的二维视图，如：顶视图、高度的平面图，随时进行剖切、标高等操作，自动生动所需视图[3]。采用三维激光扫描技术，实时获取三维点云数据，捕捉点直接绘制几何体，对点云进行网格化处理，形成一个多面体表面，将众多片连成面。对古建筑遗迹数据采集具体步骤为：①规划设计图：根据古建筑三维模型，获得相应的场景布局图，了解大致布局，对整体有一个直观的认知；②提取轮廓线，根据已有资料，获取古建筑实体的布局数据信息，如利用航拍图，掌握场景的地形特点；③突出古建筑细节，提高场景逼真度，采用贴图代替模型，利用数码相机进行实地拍摄，从而得到道路、草地、建筑物、各个设施等纹理信息。

数据处理具体流程为：①借助平面图形处理软件进行纹理处理，及时去掉阴影部分，提高贴图的清晰度；②分析效果图，对于绘制好的样条加上轮廓，提升其立体效果，将不透明的贴图保存在纹理库中，便于随时查阅和管理，可直观地指导工作人员，促进古建筑保护工作的有效性。

2.3 古建筑文化保护的宣传

(1)工作人员利用数字化技术构建古建筑数据库，提高人员对数字化关键技术的运用能力。

(2)采用信息技术、数字化技术，广泛搜集相应的工作信息，及时构建有效的古建筑实体三维模型，依据历史文献信息，掌握与古建筑构成有关的构件类型、尺寸要求、材质、主要技术等内容，全面掌握古建筑保护工作信息。

(3)开展“保护古建筑、弘扬传统文化”的主题活动，活动现场，给大众普及古建筑文化保护的专业知识。加强网络宣传，便于人们提高对古建筑历史文化的了解。比如，带领人们进行实体考察，一起参观古建筑遗迹，在此环节，利用多媒体展现古建筑的原貌，促进历史文化再现，使得人们对古建筑文化保护及数字化技术运用有了更为深刻的感悟。

3 结束语

古建筑是中华文化的主要体现，工作人员积极运用数字化技术保护古建筑，构建三维模型，数字化技术广泛运用在古建筑特征分析和单点定位测量等工作中，提高了工作效率。进行古建筑遗迹在再现，制定有效的古建筑保护计划，让公众更多地了解特色鲜明、底蕴丰厚的古建筑文化，开展古建筑文化传承活动，促进古建筑保护信息共享，增强公众对古建筑的保护意识。