浅析数字化技术在随县古建筑保护中的应用

1 引言

随县作为历史文化名城，拥有丰富的历史建筑遗产。但受到自然损毁、人为破坏等影响，传统古建筑保护面临诸多挑战。常规方法多局限于物理修复和局部保护，难以满足现代社会对于建筑文化遗产保护的需求。近年来，信息技术飞速发展，三维重建、虚拟现实等技术的应用，为文物保护与展示提供了新方案。利用数字化技术进行低成本建模、建立数字档案库，既精确记录文物现状，又在不损害文物的前提下进行虚拟修复和复原，为建筑的长期保存提供了可能[1]。

2 国内外研究现状

在建筑文物保护领域，数字化技术的应用 例如结构光扫描、多视图三维重建技术等数字化手段凭借处理和展示 工具[2]。国际上，意大利等国的科研机构从上世纪 动态范围数字图像技术用于古建筑色彩信息还原，提升 遗产保护的重视，该技术的应用也日益广泛。例如， 坑数字模型；重庆大足石刻修复项目同样采用该技术，提高了信息采集效率和 为修复石刻提供了数据支持。

3 对随县建筑物进行数字化保护的意义

随县建筑文物丰富，利用数字化技术保护和利用这些遗产并传承其文化价值，意义深远。首先，随县古建筑融合了鄂北与豫南的建筑风格，在结构、材料、建造技术等方面独具特色。通过数字化摄影、测绘、建模，有助于揭示相关的知识，为现代建筑学科提供参考。其次，随县的古建筑承载着深厚的历史信息，数字化保护能精确记录古建筑现状，为恢复原貌提供参考，让后人直观了解历史[3]。此外，通过虚拟修复工作，可以避免传统保护方法可能带来的物理损伤。

4 数字化技术在古建筑保护中的常见应用

4.1 三维激光扫描技术

三维激光扫描技术作为先进的非接触式测量工具，在随县建筑文物保护中优势突出，主要用于文物的三维数字化建模。这一过程包括对文物全方位扫描，通过激光束反射时间差或相位差计算物体表面各点空间坐标，进行高分辨率三维数据形成密集点云；经处理转换成三维网格模型，再通过纹理映射赋予模型真实视觉效果。此外，该技术可用于病害分析与监测，对文物进行定期扫描，对比不同时间点数据，准确识别出文物表面变化、风化加剧等问题。

4.2 虚拟现实技术

在文物保护领域，虚拟现实技术作为一种新兴的技术手段正逐渐成为研究与实践的重点，即通过计算机生成的模拟环境来实现文物的视觉展示、甚至是触觉感知等，让用户仿佛置身于真实的文物场景之中，带给用户多个维度沉浸式的体验，极大地提升了文物展示的互动性和趣味性，同时也为文物的保护提供了新的思路和技术支持。用户可以通过特定的操作感受到物体的存在，增强了用户体验的真实性，具体又包括视觉、听觉、触觉等多种感知方式。

4.3 倾斜摄影技术

无人机倾斜摄影技术是三维建模的常用方法，它结合传统垂直航空摄影测量技术与无人机操控灵活、作业方便的优势，能更便捷地实现立体测量与建模。在工作时，无人机按预设路线自动航行，通过多个摄像头获取建筑物多方向影像，再通过处理影像数据完成了古建筑的三维建模。该技术也可以和三维激光扫描技术联用，增强三维数据获取能力，使模型逼真细腻。

4.4 档案管理系统设计

档案数字化是指将实体档案转为电子数据。既能保护原始档案，还能提高利用效率，促进文化资源传播。档案管理系统的建立，基础是用三维建模等技术将实物信息为数字数据并处理。鉴于古建筑类数据量大且类型多，推荐用分布式数据库存储，系统还需支持多维度的数据分类、标签体系、主题、关键词匹配等多种条件轻松定位所需信息。

5 随县古建筑的数字化保护应用实例

经走访调查，随县万和镇九里湾村的吴氏祠为四合院式硬山顶砖木结构，分前后殿及厢房，前殿面阔11.9米，进深5 米，后殿进深7.6 米，有宽1.2 米的走廊，两厢房长4.6 米宽3 米。该古建筑保存现状较差，亟需加强保护。在修缮前，可采取数字化技绘制其正面、侧面示意图，以保存建筑形态的基本信息（见图1）。

图1 吴氏祠正面和侧面示意图

基于古建筑、古遗址及周边环境的整体布局，绘制平面位置图可保存其与周边的整体格局信息。对于一些古寨类建筑，例如随县草店镇紫金山老寨，可以采用绘制山寨轮廓图，结合卫星图像标注的方法，以保存山寨的基本布局信息。针对随县陈家塆、伍家塆、张家湾、黄木淌民居等，可利用三维激光扫描和倾斜摄影技术采集房屋三维数据，进行整体结构三维建模，保存其立体效果图。（见图2）依托平面布局图辅助三维建模建立数字档案，为病害监测和修缮提供精准数据，利于延续历史风貌。

6 结论与展望

数字化技术在古建筑类文化遗产保护中的应用潜力大、成效显著。常用的数字化技术包括三维激光扫描、倾斜摄影测量、虚拟现实、数字化档 东台 全 记录和保存随县建筑文物的现状，为制定保护方案和开展后续修复工 步的结合 建筑的实例，探讨了综合利用多种数字技术进行数字化保护的实施效果。总之，数字化技术为随县乃至更大范围内古建筑的保护工作开辟了新路径。

7 参考文献

[1] 程威. 面向文物保护和数字化呈现的三维重建技术研究[D]. 云南大学, 2022.

[2] 耿国华, 贺小伟, 王美丽, 等. 元宇宙下的智慧博物馆研究进展[J]. 中国图象图形学报, 2023,28(06): 61-78.

[3] 陈影. 基于HBIM 的历史建筑再利用设计影响评估[D]. 华中科技大学, 2022.

作者简介：汪祥念，男，人，硕士研究生，中级工程师，研究方向为古建筑保护；张智勋，男，四川宜宾人，建筑工程技术专业学生。