数字技术在城市古建筑保护中的应用

摘 要：目前，以三维激光扫描技术、GPS技术、数字化保存技术、图像比对技术等为代表的新兴数字技术广泛应用于城市古建筑保护领域，为古建筑的完美修复、有效保护提供了重要的技术支持。具体来说，可从三个方面入手，将数字技术应用于古建筑保护：一是创建古建筑信息数据库，实现对古建筑信息的数字化记录与保管；二是以新兴技术为依托，实现对古建筑的数字化监管与修复；三是加强数字人才队伍建设，提升古建筑保护质量。

关键词：数字技术；古建筑；技术运用

中华文明源远流长，智慧卓绝的中国人凭借精湛的技艺、天马行空的想象力以及良好的审美能力打造了一座座极富古典韵味且特色各异的古建筑，为中国古建筑的发展做出了重大贡献，同时也在璀璨的中华文明史上留下了浓重的一笔。新兴技术的诞生与应用为古建筑保护提供了新的思路和方法，特别是数字技术，它们在古建筑保护中表现出广泛的可用性，既实现了对古建筑信息的深度挖掘和全面采集，又实现了对古建筑的精准测绘与科学保护。这不仅有利于我国各地古建筑得到良好保护，而且能够让更多人领略到中国建筑的独特魅力[1]。鉴于此，本文将目光聚焦于日臻成熟且应用广泛的数字技术，针对数字技术在中国古建筑保护方面的应用展开探讨，并提出具体的应用建议，以供相关行业参考。

一、数字技术与古建筑保护基本概述

纵观分布在国内各地的古建筑，它们以木质结构为主，极易受到外界环境因素的影响，比如水火的侵害、冰霜的侵蚀，同时也容易受到各种生物的蚕食。这些因素导致古建筑的外观日渐衰败，内部结构稳定性也大打折扣，使其面临着严峻的安全隐患。为避免古建筑因受到严重破坏而丧失功能，我国从古代就非常注重对古建筑的复原及修复，为此也探索出了诸多古建筑修复方法，积累了丰富的古建筑复原经验。不过，关于古建筑修复的资料多以纸质文档的形式进行记载和保管，而书籍本身容易受潮，难以保管，且占地空间比较大，需要花费大量的人力、财力，造成了书籍查阅效率低、保管难度大的问题。

数字技术的诞生则有效地规避了以上问题。首先，运用数字技术，能够挖掘并搜集更多的古建筑信息，为在保护古建筑过程中做出合理决策提供了重要依据；其次，数字技术的应用便于工作人员快速、准确地检索到所需的信息，大大提高了古建筑信息检索效率。

二、可用于古建筑保护的数字技术

数字技术是一项与电子计算机相伴相生的科学技术，包括大数据、云计算、物联网、区块链、人工智能等技术。不同技术在古建筑保护中有着不同的应用情况，其发挥的作用也不尽相同。接下来，本文将对古建筑保护中比较常用的几种数字技术展开介绍。

（一）三维激光扫描技术

在开展古建筑保护工作时，工作人员一般借助水准仪或钢尺等常规工具进行测绘，不过受工具自身结构的限制，这种测绘方式不仅耗时耗力，而且难以保证获取到的数据精准、客观。这会影响古建筑保护工作决策的制定，也不利于达到令人满意的古建筑保护效果。在测绘过程中，三维激光扫描技术测绘地面、墙体等优势显著，具体表现为：其一，适应性强，可以在各种环境下操作并应用；其二，能够大幅度提升测绘数据的准确度，并且能够显著缩短测绘周期，使得测绘工作的效率与质量全面提升。工作人员将获取到的测绘数据录入特定的计算机系统之后，系统能够结合已有数据，按照既定流程，自动创建古建筑三维模型，为工作人员制定古建筑保护计划或者方案提供重要的信息支持。最关键的是，工作人员可以直接通过三维激光扫描技术复原已无法重返大众视野的古建筑[2]。

（二）全站仪及GPS技术

全站仪（全称为全站型电子速测仪）是一种集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的专用设备，其包括一个旋转的水平圆盘和圆盘上面安装的望远镜及其他测量设备。它的工作原理是通过观察目标点并记录仪器所在位置和角度的变化，计算出目标点的坐标和高程等重要数据。目前，全站仪在土木工程、建筑测绘、道路设计和其他需要精确测量的领域得到了广泛应用。工作人员将全站仪应用于古建筑保护方面，可通过此设备精准测量古建筑的高度、距离、垂直角等重要数据，也能够根据获取的数据信息对任意一个观测点的坐标进行快捷、准确的计算，这样既能够使工作人员全面掌握古建筑的形状、大小等关键信息，又可以帮助工作人员绘制出古建筑的平面图和三视图，促使工作人员深入、准确地掌握古建筑的外貌特点及内部结构形式。

如今，GPS（全球定位系统）技术不断成熟，其应用功能也变得越来越丰富。古建筑保护人员可通过带有摄影设备的GPS仪器捕捉相关图像，获取常规手段难以获取的古建筑信息，从而为制定严谨、科学的古建筑保护方案提供重要的信息依据[3]。

（三）数字化保存技术

数字化保存技术是将物理实体（如纸质文件、物理产品等）转换为数字形式，并以电子方式存储和管理的一种技术，主要涉及数字化转换、数字化存储、元数据管理等多个环节。古建筑保护人员可通过数字化保存技术扫描纸质文档上的信息，然后将其集中转变为便于保存和检索的數据，这对修复和保护古建筑具有重要意义。古建筑保护人员也可以创建专门的数据库，将所有挖掘、采集到的古建筑信息录入数据库，这样一方面能够为政府部门开展古建筑保护管理工作提供重要的信息，另一方面能够为研究机构探索科学有效的古建筑保护方案提供重要参考，以此促使古建筑得到有效保护。

（四）图像比对技术

图像比对技术是一种对两个或多个图像进行对比并评估它们之间的相似性或差异性的技术方法。目前，该技术在模式识别、图像处理等多个领域得到了广泛应用。古建筑保护人员可通过此技术，将获取到的关于古建筑形状、颜色、纹理等的相关图像进行集中比较，并结合比较结果给出准确、全面的评价，为创建古建筑保护方案提供重要参考依据。另外，古建筑保护人员可将不同时期拍摄的同一建筑图像进行对比，根据对比结果评价古建筑的运行状况，基于此，对古建筑进行针对性修复。这样不仅有助于提升古建筑修复效率，也能够控制古建筑修复支出，可谓一举两得[4]。

三、数字技术在古建筑保护中的应用建议

（一）创建古建筑信息数据库，实现对古建筑信息的数字化记录与保管

在数字化时代，各种层出不穷的数字技术为古建筑保护工作的开展提供了新的思路与方法。工作人员在古建筑保护过程中，可以通过各种可用可行的数字技术挖掘、搜集古建筑信息，采用专项技术构建古建筑信息数据库，对古建筑信息进行数字化记录与保管，以便于各部门工作人员快速、精准地调取和应用所需的古建筑信息，由此促进古建筑保护工作高效、稳妥地开展。

第一，采集古建筑数据信息。首先，通过实地调研、查阅文献、获取专家意见等多种方式获得关于古建筑的数据信息，尤其是获取更多现代技术无法挖掘和采集到的信息，比如古建筑的建造时代、建造工匠资料、建造理念、古建筑演变历程等。其次，通过GPS技术、航拍技术、三维激光扫描技术等获取更多关于古建筑及其周围环境的信息，比如古建筑的剖面图数据、内部结构数据、周边地域地貌信息等。工作人员应尽可能通过各种手段获取更多关于古建筑的信息，从而为后期开展古建筑保护工作夯实重要基础[5]。

第二，创建古建筑信息数据库。首先，需要结合建库目的、数据内容（比如古建筑的名称、年代、风格等）、数据特点等合理确定数据库的结构和字段，保证收录的古建筑信息准确而全面；其次，技术人员要根据需求选择合适的古建筑信息数据库管理系统，例如MySQL、Oracle等，不同的数据库管理系统具有不同的功能和特性，技术人员可以根据具体情况进行选择；再次，设计人员需要根据各相关部门的古建筑信息查询需求创建表格索引，以进一步提升数据检索的操作效率；最后，技术人员需要定期执行数据库备份操作，防止数据丢失，同时确保备份文件的安全存储，测试备份文件的恢复过程，以保证数据信息在删除之后能够成功还原。

第三，录入并管理古建筑数据信息。首先，将采集到的古建筑信息，通过手动或者数字扫描等方式及时录入古建筑信息数据库，为人们了解古建筑、调用古建筑信息提供便利；其次，对数据库进行管理和组织，增设添加、修改和删除等基本功能，支持对数据信息进行分类和标签等操作，并通过创建索引的方式实现对古建筑信息的精准检索与快捷访问；最后，加强权限管理，保障数据安全，即工作人员通过设置安全措施、设定不同身份人员访问权限等方式，保证数据库内古建筑信息的保密性和完整性。

（二）以新兴技术为依托，实现对古建筑的数字化监管与修复

在数字技术广泛应用的今天，将数字技术应用于古建筑保护是一种不可阻挡的趋势。我国相关部门应以新兴技术为依托，实现对古建筑的数字化监管与修复。

第一，利用图像比对技术对古建筑进行数字化监管。首先，通过摄影设备或激光扫描仪等工具对古建筑进行扫描，获取高质量的图像或三维模型数据。同时，对现有数据进行图像校正、去噪等一系列预处理，以保证数据质量。其次，根据采集到的数据构建古建筑的原始模型。对于采集到的图像信息，可以使用计算机视觉技术进行特征提取和匹配，重建建筑的二维结构；对于三维模型数据，可以将其转化为点云数据，并在此基础上生成三角网格。最后，通过图像比对技术，将古建筑的原始模型与历史记录或规范进行对比，检测出可能存在的损坏、腐蚀或变形情况，基于此，明确古建筑的修复和保护重点。

第二，综合利用新兴技术修复和保护古建筑。首先，工作人員根据图像比对结果及其掌握的专业知识，设计清晰、合理的古建筑修复方案，制定相应的修复策略和步骤，并将其记录在数字化平台上。其次，工作人员通过图像处理技术，在原始模型的基础上生成修复后的模型或渲染图像，以可视化方式展示修复效果，便于评估修复方案的可行性和效果。再次，在对古建筑进行修复时，通过数字化监控系统进行实时监测和对比，确保修复结果与设计保持一致，并根据实际情况及时调整修复策略。最后，在古建筑修复工作完成后，把修复后的数据更新到数字化平台上，并将其与原始数据进行对比，这样不仅可以实时记录古建筑的修复状态，还能够为未来监管和维护古建筑提供参考依据[6]。

（三）加强数字人才队伍建设，提升古建筑保护质量

古建筑保护是一项涉及多方面工作、涵盖多个流程、具有复杂性和综合性特点的系统工程，其对高质量的古建筑修复及保护人才的需求比较强烈。同时，高质量的古建筑修复及保护人才也是古建筑修复工作稳步开展、实现古建筑有效保护的重要条件。因此，在新时代发展环境下，有必要加强对古建筑修复及保护人才的引入与培养，着力打造一支高水平、高素养的古建筑修复及保护队伍，为古建筑修复及保护工作高效、有序地开展夯实基础。

第一，明确用人标准，保障人才引入质量。相关部门在面向社会招聘古建筑修复及保护人才时，要根据古建筑复原及保护工作的性质、任务难易程度以及数字化工作需求等制定相应的人才甄选标准。首先，进行笔试，了解应聘人才的理论知识掌握情况及数字技术水平；其次，令通过笔试的人员进入面试，进一步考察其技术能力、精神风貌、价值观等个人特质。争取招聘到既精通古建筑修复及保护理论知识，又擅长数字技术应用的高层次人才，为后期古建筑数字化修复及保护工作有条不紊地开展提供强大的人才保障。

第二，强化培训，提升古建筑修复及保护水平。相关部门的领导或者管理层要具有卓越的发展意识，定期加强对古建筑修复及保护人员的数字技术专项培训，通过专家讲座、技术实践应用培训、行业交流等多种方式，促使其在提升古建筑修复及保护水平的同时掌握更多新兴技术的应用技巧和方法，从而使更多古建筑得到有效修复及保护，让更多人领略到古建筑的内涵与魅力。

四、结语

数字技术应用于城市古建筑保护是提高古建筑保护效率与质量的重要手段。在城市古建筑修复及保护实践中，工作人员要善于通过新兴技术采集、提取和应用数据信息，结合已掌握的信息明确古建筑维护的重点，基于此，制定严谨可行的古建筑维护方案，促进古建筑维护工作高效、有序地开展，使更多古建筑的昔日风采得以重现。

参考文献：

[1]汪星逸.信息科技时代下古建筑数字化保护探究[J].居业，2021（7）：136-137.

[2]李扬，王锐，刘平.结合数字化技术的古建筑保护探究：以齐齐哈尔龙沙公园古建筑为例[J].安徽建筑，2021（2）：3-5，21.

[3]李整建，李建凤.黄河文化传承下的河南省古建筑数字化保护[J].黄河·黄土·黄种人，2022（13）：9-11.

[4]沈佳平.数字化技术在古建筑保护中的应用探讨[J].侨园，2020（2）：162.

[5]朱晓青.基于数字化建模对古建筑遗产的保护：以武威瑞安堡为例[J].智能建筑与智慧城市，2023（1）：70-72.

[6]李本建，张亦弛.数字化技术在古建筑保护中的应用：以广西三江侗族鼓楼为例[J].住宅科技，2023（3）：57-60.

作者简介：

刘芬妍，天津美术学院环境与建筑艺术学院硕士研究生。研究方向：风景园林艺术设计。