高科技手段齊上陣，60億點(diǎn)云數(shù)據(jù)繪就毫米級(jí)古城檔案！
【看蘇州專稿 文、視頻/張鐘予 李郁昊】
近3個(gè)月的時(shí)間，約60億個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)......
近日，蘇州24處國(guó)家級(jí)文物保護(hù)單位之一天香小筑的數(shù)字化信息采集工程正式啟動(dòng)，三維測(cè)繪技術(shù)、色彩校正還原技術(shù)等高科技手段齊上陣，相機(jī)作筆，數(shù)據(jù)為墨，繪制出一份精細(xì)準(zhǔn)確的文物數(shù)字檔案，為古城保護(hù)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(xì)致地對(duì)院內(nèi)的布局和建筑形貌進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。
始建于民國(guó)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(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。占地2664平方米，其中建筑面積1033平方米，天香小筑由風(fēng)韻獨(dú)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(cuò)落有致，樹木蔥蘢，精致的布局和設(shè)計(jì)為天香小筑賦予了特別的歷史文化價(jià)值。
“這是我們的架站式三維掃描儀，精度高達(dá)2毫米，中間的攝像頭可以360°旋轉(zhuǎn)，大約3分鐘就可以完成一輪掃描，收集約4000萬至5000萬個(gè)點(diǎn)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(zhǔn)地記錄下來。”蘇州市文物保護(hù)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(jié)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?yàn)閽呙鑳x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(jìn)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(yù)計(jì)總共要采集約60億個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。”趙婷說。
點(diǎn)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(duì)精美的雕刻、紋飾，或者園林中的假山等外形較為豐富細(xì)膩的采集對(duì)象時(shí)，哪怕是2毫米的精度，都顯得有些“粗糙”。這時(shí)，就要用更為精細(xì)的手持掃描儀。
“手持掃描儀的精度高達(dá)0.05毫米，能夠更好地采集物體表面的細(xì)節(jié)和紋理。為了保證工作的精準(zhǔn)性，我們通常會(huì)采用架站式掃描儀和手持掃描儀相結(jié)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(shí)準(zhǔn)確地還原色彩？測(cè)繪師們用上了專業(yè)的“48校色蜘蛛色卡”。
“我們?cè)谂臄z記錄古建筑的形貌時(shí)，文物建筑的色彩很容易受到天氣、光線的影響，導(dǎo)致收集到的顏色失真。因此，我們會(huì)拍攝兩張照片，其中一張使用有著48種標(biāo)準(zhǔn)顏色的色卡作為參照物，這樣方便我們后期進(jìn)行色彩校對(duì)。”趙婷向記者介紹。
據(jù)悉，在完成數(shù)據(jù)采集后，測(cè)繪師們會(huì)回到辦公室對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、篩選，并將有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，還原采集對(duì)象的原貌，構(gòu)建3D數(shù)字模型。
“三維掃描作為一種測(cè)繪技術(shù)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(xiàng)信息，方便我們進(jìn)行永久地存檔保存。此外，通過對(duì)比多期數(shù)據(jù)，我們可以監(jiān)測(cè)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(duì)癥下藥，采取有效的保護(hù)措施。”
值得一提的是，這些數(shù)據(jù)還可以應(yīng)用于數(shù)字化展陳或“云旅游”中，做到僅僅通過手機(jī)或電腦，就可以足不出戶游覽古建筑。“目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在君到姑蘇文化旅游總?cè)肟谛〕绦蛑械玫綉?yīng)用，也深受市民和游客的喜愛。”
君到姑蘇文化旅游總?cè)肟谛〕绦?span style="display:none">GK5新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)
目前，蘇州共有24處像天香小筑這樣的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，自2015年起，蘇州市文物保護(hù)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(guó)保單位的進(jìn)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也可以直接對(duì)接3D打印技術(shù)，做到精準(zhǔn)復(fù)原文物原貌。”
恰逢蘇州獲批國(guó)家歷史文化名城40周年，保護(hù)區(qū)、姑蘇區(qū)成立10周年，對(duì)于將一生投入古城保護(hù)工作的“文保人”來說，是一個(gè)非常具有紀(jì)念意義的年份。
“對(duì)于文化的向往是蘇州的人文基因，當(dāng)看到我們的工作成果被切實(shí)應(yīng)用于文物保護(hù)的實(shí)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(hù)工作走在全國(guó)前列，我們也將繼續(xù)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致地做好自己的工作，為古城的傳承和延續(xù)貢獻(xiàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)沒有讀夠”。近日，蘇州市發(fā)布了關(guān)于征求《蘇州市數(shù)字孿生城市建設(shè)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(kù)”，整合集成不可移動(dòng)文物數(shù)據(jù)、文物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，并要求對(duì)重點(diǎn)文保單位進(jìn)行數(shù)字建模，推進(jìn)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(hù)技術(shù)的應(yīng)用，多年的經(jīng)驗(yàn)成果積累也為對(duì)接蘇州構(gòu)建數(shù)字孿生城市的戰(zhàn)略打下來堅(jiān)實(shí)的工作基礎(chǔ)。古城保護(hù)，我們一直在路上！”
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