高新科技怎么让古物重新“复活”

2017-09-10 22:01:28 来源：北京日报作者：文君分享：

信息模型让四十六年前的大灯重生

北京工业大学建工学院博士后、副教授刘占省和他的团队，近年来一直致力于古建保护新技术的开发和应用，他和他的团队推出了一个新概念“BIM”——BIM就是建筑信息化模型，它可以将工程建设中所有信息以模型的形式进行流转，模型中可以搭载好多好多建筑信息，比如一个巨型建筑中的大灯，灯的尺寸、建造厂家、功率等信息都会在模型里面体现，从设计开始就流转下去，一直到最后运维阶段。而3D激光扫描技术是把建筑空间内部的环境用每秒钟上百万点的快速测绘方式获取，再放到计算机里面，这样相当于通过计算机就可以完全知道建筑任何一个点的结构。

刘占省和他的团队就是用BIM和3D激光扫描技术，让一个46年前的大灯得以重生。

这还要从我国当年赠予巴基斯坦的一盏大灯说起。这个灯悬挂在巴基斯坦一座著名的宫殿里，是非常漂亮的水晶灯，整个灯饰外面都是黄金，重2.8吨，其中用了8.75千克的黄金来装饰，1971年我国赠予巴方时还上了当时的电视新闻。随着时间的流逝，由于年久失修，这盏灯已处于一碰就碎的状态。但巴方非常喜欢这个灯，希望把这盏灯收藏起来。但由于当时制造这盏灯的灯具厂家已经找不到了，当年造这盏灯的人也不知所踪，图纸更别想了，怎么办呢？于是有关方面派出了以刘占省博士为首的工作队前往巴基斯坦。当时工作队员在悬挂这盏灯的大厅里找了几个关键点进行三维激光扫描，还要将每一个点的扫描拼接起来。因为需要是非常静止的状态才能进行扫描，整个扫描过程持续了较长时间。整个状态扫描完成之后，将这些数据同步输入计算机绘图软件中，于是这盏灯的所有相关数据都保存下来，然后制作成施工图，最终让这盏46年前的大灯得以重生。

3D激光扫描技术还被应用在山西应县木塔上。

这座中国最古老最宏大的纯木质结构建筑，因岁月的沉淀损毁已相当严重，需要抓紧时间进行抢救式修复。如果按以前的工作模式，只能是靠人工徒手去测量，人工测量的结果就是每一颗柱子的数据都可能不同，而采用三维激光扫描技术，三分钟的时间就可以扫描把结构的数据采集回来。因塔体结构复杂，扫描时会有很多遮挡，特别是二层倾斜最严重的部分最为复杂。为了数据精准，刘占省团队设置了28个采集站，确保获取最详实的数据。这些获取的数据然后再进行计算机分析，把模型倒出，进行工程图的绘制，这样能做出非常详细的工程图，将这些工程图提供给加工厂，就能直接加工，运到现场就可以直接安装。由于新技术的应用，文物修复速度加快了若干倍，质量也得到了更好的保证。

虚拟现实再现大足石刻千手观音

纪录片《我在故宫修文物》的热映，让更多的人认识了文物修复工作和文保工作者。让人没想到的是，当虚拟现实技术遇上文物保护，文保这一古老的工种变得愈加时尚现代。

中国文化遗产研究院原副院长、中国文物保护基金会秘书长詹长法是重庆大足石刻千手观音抢救性保护工程项目的主持者，一谈起这一工程，老詹的话匣子就打开了。

大足石刻的千手观音是著名的世界文化遗产，最早于宋代开始雕刻，第一次贴金是在明代，最后一次大修是1889年大清光绪十五年。整个千手观音的面积有88平方米。

参与抢救性保护的工作团队搜集到了千手观音从1845年到2007年的一些照片。从照片上看，雕像的变化非常明显，随着岁月的流逝，观音像变得残损了，表面的油漆贴金脱落了不少。在上世纪80年代时，千手观音像的脸都已经变绿了，变成了“绿脸大佛”。对此工作人员特地走访了老馆长，才知道当年观音脸上残缺没有金箔了，很难看，因为没钱贴金，就买了铜水往上面一刷，结果就变绿了，事实上是铜锈。

后来，历经千年的千手观音在2008汶川大地震时又遭遇劫难，当时国家文物局领导带队去现场考察，就在现场调研的时候，观音的一个手掉下来了，让国家文物局世界遗产处的一位领导当场落泪。

经过对整个千手观音进行排排调查后，参与抢救性保护的工作团队发现千手观音像得了“34种病”，这些病既有金箔上的、彩绘上的，也有岩体上的，而且都“病”得不轻。再经过仔细调研，发现观音的面部贴金是8层，而身上，手上都是4层。原来过去人们在还愿时都会捐点钱，把金贴在观音脸上，致使观音脸上的金箔越贴越厚，这么厚的脸皮修如何修复，工作人员将垫高的灰浆像揭取壁画一样揭下来，然后再对面部进行翻模，如此重新塑造出了真正的千手观音主尊的形象。

詹长法说，千手观音的修复采用了数字化复原技术，包括手，包括头部，这数字化处理手段来修复文物已被越来越多地采用。通过虚拟现实技术，增加了文物与观众的互动性，能更好地将文物的精髓展现到观众面前。

数字技术复原圆明园当年的辉煌

位于海淀区的圆明园曾是清代一座重要的皇家园林，历经5朝皇帝，从雍正一直到咸丰，是一座典型的集锦式园林，在360公顷的范围内分布着100多个景区，1860年被英法联军烧毁。

对于这座皇家园林，是继续保留废区还是重建，当年在公众中有两派意见。北京数字园林科技文化有限公司的设计师高明在数字圆明园复原项目中负责三维模型部分，他说，先抛开重建的资金问题不说，当时工艺和一些材料，可能对于现在来复建都是困难的，基于此，清华大学建筑学院承担了数字化复原圆明园的任务。目前已经完成了大概67个景区的数字化复原，如方壶胜境、汇芳书院、正大光明室等，其中最难忘的是圆明园中西洋楼景区的复原和数字化修复工作。

研究团队的工作人员先使用无人机通过激光扫描对遗址地的点源进行了数据采集。把收起来的构件信息都做了辨析和数据的记录，包括把它标注在铜版画上，而现存的一些实构件，在辨识出来之后也会把它标识在铜版画对应的位置上，这样可以形成一个数据链，相当于遗址地的构件。从不同的档案资料中，就可以知道它的准确位置，方便研究人员去查找。在实际工作中，团队成员还进入了圆明园的一个仓库，看到了仓库中存放很多琉璃构件，有黄色的还有蓝色的，颜色也非常丰富，样式也挺精美，团队成员一共记录了90余件不同的琉璃构件的信息，把这些琉璃构件与老照片进行比对，最终发现能对上位置的琉璃构件有21件。

工作团队又找了圆明园的一些照片，现存最早的圆明园照片是1872年德国人拍的，是圆明园被毁前13年拍的，从中可以看到建筑主体保存的还是比较完好，只有屋顶部分损毁的比较严重。同时还找到了20幅圆明园西洋楼的铜版画，是1786年由宫廷的满族画师伊兰泰起稿制作完成。这个铜版画对复原研究工作有很大的帮助，因为它是一个最完整的描述了西洋楼当时的样子，但是这个铜版画毕竟是一个绘画作品，有很多细节跟真实还是有一定的差异，比如关于谐奇趣大殿墙体的描绘，画上有4段，但从老照片和现场留存的情况来看，其实是有3段。

样式雷图也是复原工作的依据之一，这个相当于宫廷的建筑师绘制的平面图。上面有尺寸信息的记录，但是这些信息不是常见的阿拉伯数字做的记录，而是用一种古代工匠所使用的信息方式，叫苏州码，都是从左到右按照丈、尺、寸记录方式来进行标记，虽然标的很细致，但辨识起来还是要花费些工夫。此外还有清宫的一些档案记载对复原工作也具有非常重要的意义和价值。

经过细致的工作，数字圆明园复原项目工作团队最终完成了圆明园西洋楼景区数字化复原工作，在此基础上开发出了圆明园的导览机，目前圆明园景区里运营的导览机就此应用了这一复原成果，包括图片，文字，视频，语音讲解，让游人们在导览下回到了从前的圆明园。

本报记者蔡文清