高科技手段齊上陣，60億點云數(shù)據(jù)繪就毫米級古城檔案！
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【看蘇州專稿 文、視頻/張鐘予 李郁昊】
近3個月的時間，約60億個點云數(shù)據(jù)......
近日，蘇州24處國家級文物保護單位之一天香小筑的數(shù)字化信息采集工程正式啟動，三維測繪技術、色彩校正還原技術等高科技手段齊上陣，相機作筆，數(shù)據(jù)為墨，繪制出一份精細準確的文物數(shù)字檔案，為古城保護工作再度奉上高分答卷！
盛夏，來到位于蘇州圖書館內(nèi)的天香小筑，穿過回廊，入眼是一處鬧中取靜的園林。蔥蘢的樹木間，幾名工作人員正操作著一人高的儀器，細致地對院內(nèi)的布局和建筑形貌進行數(shù)據(jù)采集工作。
始建于民國初年，后于1935年由洞庭東山席家花園主人席啟蓀重建為中西合璧的花園別墅，天香小筑在2013年列為全國重點文物保護單位。占地2664平方米，其中建筑面積1033平方米，天香小筑由風韻獨具的洋樓和樸素典雅的蘇式園林兩部分組成。園中堆土疊石為山，砌石階小徑，山上建有六角涼亭，錯落有致，樹木蔥蘢，精致的布局和設計為天香小筑賦予了特別的歷史文化價值。
“這是我們的架站式三維掃描儀，精度高達2毫米，中間的攝像頭可以360°旋轉，大約3分鐘就可以完成一輪掃描，收集約4000萬至5000萬個點云數(shù)據(jù)，你眼前所見的一磚一瓦，一石一木都可以被精準地記錄下來。”蘇州市文物保護管理所綜合研究部主任趙婷告訴記者。
記者看到，隨著掃描結束，園中景象已經(jīng)清晰地展示在架站式掃描儀的屏幕上。“因為掃描儀能采集的范圍有限，我們只能先采集建筑的局部信息，隨后再進行拼接，以此來還原搭建出完整的建筑形貌。按照天香小筑的面積和精致程度來看，預計總共要采集約60億個點云數(shù)據(jù)。”趙婷說。
點云數(shù)據(jù)
然而，架站式掃描儀只適用于大體量的建筑掃描，在面對精美的雕刻、紋飾，或者園林中的假山等外形較為豐富細膩的采集對象時，哪怕是2毫米的精度，都顯得有些“粗糙”。這時，就要用更為精細的手持掃描儀。
“手持掃描儀的精度高達0.05毫米，能夠更好地采集物體表面的細節(jié)和紋理。為了保證工作的精準性，我們通常會采用架站式掃描儀和手持掃描儀相結合的采集方式。”
除了形貌，古建筑中的色彩也是非常重要的歷史數(shù)據(jù)。朱紅色的門窗、青灰色的瓦片、玉色的欄桿以及如天香小筑中的彩色玻璃等。如何能在后期建模時準確地還原色彩？測繪師們用上了專業(yè)的“48校色蜘蛛色卡”。
“我們在拍攝記錄古建筑的形貌時，文物建筑的色彩很容易受到天氣、光線的影響，導致收集到的顏色失真。因此，我們會拍攝兩張照片，其中一張使用有著48種標準顏色的色卡作為參照物，這樣方便我們后期進行色彩校對。”趙婷向記者介紹。
據(jù)悉，在完成數(shù)據(jù)采集后，測繪師們會回到辦公室對采集的數(shù)據(jù)進行過濾、篩選，并將有效的數(shù)據(jù)進行拼接，還原采集對象的原貌，構建3D數(shù)字模型。
“三維掃描作為一種測繪技術手段，可以做到精確、高效、便捷地幫助我們獲得古建筑的各項信息，方便我們進行永久地存檔保存。此外，通過對比多期數(shù)據(jù)，我們可以監(jiān)測古建筑的形變、病害程度，比如建筑表面的裂縫、地基的沉降、立面的傾斜等等，方便我們對癥下藥，采取有效的保護措施。”
值得一提的是，這些數(shù)據(jù)還可以應用于數(shù)字化展陳或“云旅游”中，做到僅僅通過手機或電腦，就可以足不出戶游覽古建筑。“目前這項技術已經(jīng)在君到姑蘇文化旅游總入口小程序中得到應用，也深受市民和游客的喜愛。”
君到姑蘇文化旅游總入口小程序
目前，蘇州共有24處像天香小筑這樣的國家級重點文物保護單位，自2015年起，蘇州市文物保護管理所率先試水古建筑數(shù)字化信息采集工作，按照每年采集1至2處國保單位的進度收錄信息，制作文物檔案。“這些珍貴的數(shù)據(jù)為將來的古建筑研究及拓展工作打下了堅實的基礎，也可以直接對接3D打印技術，做到精準復原文物原貌。”
恰逢蘇州獲批國家歷史文化名城40周年，保護區(qū)、姑蘇區(qū)成立10周年，對于將一生投入古城保護工作的“文保人”來說，是一個非常具有紀念意義的年份。
“對于文化的向往是蘇州的人文基因，當看到我們的工作成果被切實應用于文物保護的實踐中，我感到非常自豪和榮幸。”趙婷這樣深情表白古城，“蘇州的古城保護工作走在全國前列，我們也將繼續(xù)嚴謹、細致地做好自己的工作，為古城的傳承和延續(xù)貢獻出一份力。”
2015年虎丘塔信息采集工程
古人云，四十不惑。然而，古城這本厚重的大書，蘇州人覺得自己“遠遠沒有讀夠”。近日，蘇州市發(fā)布了關于征求《蘇州市數(shù)字孿生城市建設工作方案（一期）（征求意見稿）》，其中提到要搭建“蘇州文物資源大數(shù)據(jù)庫”，整合集成不可移動文物數(shù)據(jù)、文物監(jiān)測數(shù)據(jù)等，并要求對重點文保單位進行數(shù)字建模，推進文物建筑信息化工作。
“七年前，蘇州市文保所就開始提前布局文物數(shù)字化保護技術的應用，多年的經(jīng)驗成果積累也為對接蘇州構建數(shù)字孿生城市的戰(zhàn)略打下來堅實的工作基礎。古城保護，我們一直在路上！”
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