曹永康公司成功复原被毁损的历史建筑

从水下文物发掘到建筑遗产测绘,“高科技”成为近年来上海文物保护的关键词。5月25日,上海市文物局发布一系列最新研究成果,水下机器人、激光扫描、无人机都出现在帮手名单上。

曹永康团队成功复原被毁坏的历史建筑

我国有1.8万多公里的海岸线和丰富的内陆水域,自然演变令一些位于水边的居址、港口、墓葬等沉没于水中。如何让水下宝藏重见天日?上海市文物保护研究中心、上海博物馆与上海大学,引入机器人技术,提高水下考古的效率。去年9月,水下机器人联合声呐系统完成淀山湖水下考古。上海市文物保护研究中心副主任范杰介绍,淀山湖底堆积淤泥,水质浑浊,水下机器人经过近两个小时水下作业,对几个可疑点进行了排查,传回了较为清晰的视频图像信息。虽然没有找到古迹,但获得了大量勘探区域的声呐和视频图像信息,是利用水下机器人考古的有益尝试。去年11月,沪上水下考古团队再度对横沙岛水域发起挑战。通过母船搭载声呐设备,对水下可疑点进行扫测,发现一艘长约73米、宽约12米、高出泥面约4.5米的沉船。该沉船是目前为止我国发现的水下体型尺寸最大的沉船之一。经文保中心专业人员查阅相关资料并比对,该船极有可能是我国第一艘以蒸汽为动力的“万年清”炮舰。范杰表示,若能确认,将对我国的近代史、造船史和海军史等研究具有重大意义。

我国是世界建筑文化遗产大国,五千年绵延不断的中华文明史留下了数量众多、异彩纷呈的建筑文化遗产。但由于古建筑大都年代久远,部分建筑随着时代的变迁毁坏十分严重。怎样才能记住古建筑的昔日的“容颜”?又怎样才能书写好古建筑的“病历”?

高科技能发现水底潜藏的秘密,也不会错过文保建筑的每一个细节。“如果把建筑遗产的保护比作治疗,那么数据采集就像诊断。假如对建筑遗产的信息采集不到位,就会影响到对该建筑的判断,从而在修复中造成不可逆的损害。”上海交通大学建筑文化遗产保护国际研究中心主任曹永康说,在第七批全国重点文物保护单位徐家汇天主教堂的测绘中,就采用了三维激光扫描技术。工作人员把激光从发射器投射到建筑物表面,得到由上百万个点组成的空间点云,不仅可以在电脑上准确得到建筑高度等很难通过手工测量得到的尺寸,还可以对建筑中的雕像、柱头装饰等复杂的有机形状进行准确捕捉。“这些点云模型比照片更加翔实,成为徐家汇天主教堂的健康档案。”

科学网3月17日上海讯今天,记者从上海交通大学获悉,该校建筑文化遗产保护国际研究中心主任曹永康团队使用照片建模技术,成功复原被毁坏的历史建筑,同时使用HBIM(历史建筑信息模型化)等前沿技术建立历史建筑空间数据档案库,将现代科技与历史建筑保护相融合,为我国建筑文化遗产保护提供了新的思路。

精准测绘也能为文物的保护开出最恰当“药方”。去年夏天,青浦麟趾桥发生一次严重撞击,导致桥面开裂、桥拱变形。该桥建于清乾隆年间,嘉庆年间重修,是一座长20多米的单拱石桥。近十几年来,该桥屡遭驳船撞击,但2014年这次撞击最为严重。研究人员发现,撞击的原因是原本满载的驳船在卸货返航时,吃水减少,左右船舷非常容易撞到桥洞。他们用无人机获取该桥图像,建立三维模型,得到危险程度的分布示意图并模拟桥体受撞变形的情景,为修复和加固提供了参考。曹永康表示,传统的结构变形模拟通常需要首先在计算机中手动建立三维模型,然后输入各种荷载参数。然而,历史建筑形态往往与上述基于理想几何形式的三维模型相去甚远。空中摄影测量有效地解决了这一难题。通过设置GPS坐标点,无人机还可以自动按照规定线路飞行并传回图像,最后自动返航。

曹永康公司成功复原被毁损的历史建筑。照片建模技术有望重现历史古建筑旧貌

随着新技术越来越多地运用于遗产保护中,如果你在街上看见头顶嗡嗡作响的无人机,别纳闷,它有可能正在采集建筑立面残损的图像。

今年两会政府工作报告指出,未来将推进文化改革发展,同时加强文化遗产保护利用。在建筑文化遗产的修缮和保护中,新技术的应用备受瞩目。

“最近上海青浦练塘古镇核心保护区的部分历史建筑被拆除,我们和相关部门讨论决定利用照片建模技术帮助复原古镇被毁掉的建筑,目前正在进行调研测绘和资料收集。”曹永康表示,虽然修复历史建筑的价值已经远远不如原建筑,但一定程度上可以恢复古镇的整体风貌,让古镇的总体环境保留历史特色。

使用照片建模技术让被毁的古建筑“复活”不是曹永康的第一次尝试。早在2001年,他的研究团队就曾用过这种技术成功复原了上海徐家汇南丹路上的明代大学士徐光启墓石牌坊。曹永康介绍,由于历史变迁,修复前的徐光启墓只剩下散落在草丛中的残垣断壁和一座改变了形状的坟体。为了重现徐光启墓当年的风貌,曹永康和课题组成员跑遍了历史档案馆、博物馆、建筑档案馆和图书馆,翻阅了大量资料。

“我们找到了大量的数据资料和历史照片,通过分析不同角度的历史照片,配合近景摄影技术,自动生成了徐光启墓牌坊等历史建筑的三维模型,获得了建筑的空间几何尺寸,重新绘制了历史建筑的平、立、剖面、大样等图纸,为复原提供了重要参考依据。”曹永康表示,2004年,瑞士的研究人员也用遗留的历史图像数字重建了被塔利班摧毁的巴米扬大佛,而徐光启墓则是国内首次应用这种技术准确计算已毁文物的尺寸并进行的复原设计,该项目获得了上海市优秀勘察设计二等奖。

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