探討古建筑保護(hù)中現(xiàn)代科技的運(yùn)用

虞挺

摘 要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，現(xiàn)代科技在各行各業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。古建筑是我國(guó)重要的文化遺產(chǎn)，目前古建筑的破損程度較高，需要對(duì)其進(jìn)行合理有效的修復(fù)和保護(hù)工作，而現(xiàn)代科技在這一工作中起到了至關(guān)重要的作用。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)代科技與古建筑的關(guān)系以及應(yīng)用方向，提出相關(guān)運(yùn)用對(duì)策。

關(guān)鍵詞：古建筑保護(hù);現(xiàn)代科技;運(yùn)用

一、緒論

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，中國(guó)有全面管理建筑環(huán)境的觀念。20世紀(jì)后半期，我國(guó)也根據(jù)實(shí)際情況整理舊建筑保護(hù)和維修原則，寫(xiě)入《古物保護(hù)法》。中國(guó)古代建筑的保護(hù)最快速的是以工匠的形式進(jìn)行的。20世紀(jì)70年代以后，一些化學(xué)材料用于古代建筑的保護(hù)，在理論和技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大的差距。我們國(guó)家舊的建筑保護(hù)的實(shí)際要求相去甚遠(yuǎn)。國(guó)家文物局文物保護(hù)科學(xué)技術(shù)研究所在1979年編纂了化學(xué)加固古建筑結(jié)構(gòu)，但是并沒(méi)有出版。近年來(lái)，隨著多種新材料和新技術(shù)在古代建筑保護(hù)中的應(yīng)用，古代建筑科技保護(hù)、文化遺產(chǎn)保護(hù)、材料科學(xué)、分析化學(xué)、信息技術(shù)等相關(guān)學(xué)科發(fā)生了有機(jī)的融合。古代建筑保護(hù)的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)綜合的專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，建筑養(yǎng)護(hù)，保護(hù)物化及防治療關(guān)系的方法和材料，不僅包括材料的性能、操作技術(shù)及調(diào)查、分析、檢查等方面的研究和應(yīng)用。

二、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)古建筑的認(rèn)識(shí)

中國(guó)古建筑保護(hù)的基本法是《中華人民共和國(guó)文物保護(hù)法》。一切古建筑的保護(hù)和改造，必須以法律為依據(jù)，遵循法律的基本原則。因此，利用現(xiàn)代科技保護(hù)古建筑也必須以此為基礎(chǔ)。

（一）了解古建筑的建筑原型

舊建筑物屬于不許移動(dòng)的文化遺產(chǎn)。不可移動(dòng)文化遺產(chǎn)的保護(hù)應(yīng)在充分認(rèn)識(shí)到建筑結(jié)構(gòu)原形的基礎(chǔ)上予以確立。當(dāng)前使用的古老建筑結(jié)構(gòu)的原型識(shí)別技術(shù)是三維激光掃描技術(shù)。3d激光器掃描技術(shù)是新的三維坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)。利用非接觸式快速激光快速獲得測(cè)量物體的幾何表面圖像數(shù)據(jù)。有非接觸式，效率和迅速的特征。例如，在舊建筑和橋梁保護(hù)中，三維激光掃描技術(shù)可以找到人類(lèi)看不到的部分，像橋墩，避免對(duì)舊建筑造成不必要的破壞。你也可以使用GPS技術(shù)來(lái)識(shí)別舊建筑的原型。

（二）對(duì)古代建筑材料組成的認(rèn)識(shí)

古建筑多采用木-混凝土或磚-混凝土結(jié)構(gòu)。在古建筑的保護(hù)中，我們必須充分了解古建筑材料的組成。只有這樣，我們才能在改造中采用合適的材料，避免保護(hù)完成后對(duì)古建筑整體風(fēng)格和人文價(jià)值的影響。例如，故宮博物院武英殿所用的木材就是油松。油松的物質(zhì)組成有其特殊性。如果在吳英廳的裝修中使用其他木結(jié)構(gòu)，可能會(huì)造成整體環(huán)境的不一致，也可能會(huì)對(duì)建筑的整體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞。通過(guò)對(duì)古建筑材料組成的分析，也可以確定古建筑存在的歷史分界點(diǎn)，評(píng)估古建筑存在的歷史意義，也可以確定古建筑的歷史價(jià)值，這在現(xiàn)代考古學(xué)中是經(jīng)常用到的。

（三）傳統(tǒng)施工技術(shù)的認(rèn)知與傳承

中國(guó)古代建筑是以特殊的建筑技術(shù)為基礎(chǔ)的。中國(guó)傳統(tǒng)的建筑技術(shù)是以“師生結(jié)合”的方式傳承下來(lái)的，在激蕩的社會(huì)歷史時(shí)期，這種傳統(tǒng)的建筑技術(shù)傳承被切斷，傳統(tǒng)的建筑技術(shù)也不斷流失。對(duì)古代建筑的傳統(tǒng)工程技術(shù)的分析不僅有助于保護(hù)和修復(fù)舊建筑，還有助于傳統(tǒng)施工技術(shù)的傳承和中國(guó)傳統(tǒng)文化的豐富。舉個(gè)例子，把北京故宮博物館的紙作為窗戶(hù)，百年不衰。這種造紙術(shù)值得學(xué)習(xí)和傳承。

與傳統(tǒng)的施工技術(shù)相比，現(xiàn)代的施工技術(shù)有更多的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閷?duì)古代建筑有了充分的了解和認(rèn)識(shí)，可以采取更加性的保護(hù)措施，更好地把現(xiàn)代建筑技術(shù)應(yīng)用于古代建筑的保護(hù)，最大限度地保護(hù)古建筑的完整性和價(jià)值。

三、現(xiàn)代科技保護(hù)文物建筑的研究方向

《威尼斯修復(fù)憲章》第10條規(guī)定：“傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法解決問(wèn)題時(shí)，可以保護(hù)何種近代結(jié)構(gòu)和技術(shù)，加強(qiáng)文化遺產(chǎn)?！薄５窃摷夹g(shù)應(yīng)當(dāng)是完全科學(xué)的，證明實(shí)驗(yàn)是有效的?！吨袊?guó)古物遺址保護(hù)指南》第22條“保護(hù)和保護(hù)技術(shù)”。要保持獨(dú)特的傳統(tǒng)技術(shù)。新材料、新工藝都必須事先試驗(yàn)研究?！巴崴箲椪隆庇辛艘恍┻M(jìn)展。我國(guó)古代建筑保護(hù)實(shí)踐證明了這一點(diǎn)。這兩條規(guī)則是對(duì)的。中國(guó)有數(shù)千年樹(shù)形結(jié)構(gòu)發(fā)展歷史的國(guó)家，建筑建筑、維修和修繕已經(jīng)形成了完整的經(jīng)驗(yàn)和管理體系，建筑使用價(jià)值得到保障和延長(zhǎng)。保持建筑外觀和景觀的美學(xué)特征，成為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。這些經(jīng)驗(yàn)的重點(diǎn)是保護(hù)建筑的使用，而這些建筑不能被建筑性能系統(tǒng)重新使用或被誤解。這與保護(hù)現(xiàn)代文化遺產(chǎn)的目標(biāo)不一樣。也有那個(gè)石頭。文化遺產(chǎn)的風(fēng)化、彩繪老化等質(zhì)量問(wèn)題除了及時(shí)更新外，沒(méi)有更好的解決方法。這正是對(duì)現(xiàn)代遺產(chǎn)保護(hù)最集中的地方。

古代建筑是許多天然和人工建筑材料，各種材料的分解，偉大的外觀不同，同樣的材料在室內(nèi)，室外的老化的過(guò)程和生活在不同的地方，不同的類(lèi)型的材料的保存條件是完全相同的外部環(huán)境。因此，根據(jù)各種材料和工作進(jìn)行不同的環(huán)境分類(lèi)研究。近年來(lái)，與中國(guó)和意大利文化遺產(chǎn)部門(mén)合作的科技保護(hù)工程，以及與美國(guó)建筑遺產(chǎn)基金合作的科技保護(hù)工程，進(jìn)一步增強(qiáng)了科技領(lǐng)域?qū)ㄖ幕z產(chǎn)的保護(hù)力度。

（一）針對(duì)每種類(lèi)型的被保護(hù)對(duì)象制定保護(hù)程序

古代建筑的保護(hù)包括石雕刻文化遺產(chǎn)、彩繪、室內(nèi)裝飾等各種各樣的工藝品。首先提出保護(hù)對(duì)象的分類(lèi)，狀態(tài)記錄基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)記錄，用實(shí)際的地圖和照片充分地表示。然后你可以分類(lèi)各種病害，你可以設(shè)計(jì)一個(gè)圖標(biāo)，然后在圖紙上繪制。最后的檔案很獨(dú)特，有一些種類(lèi)的病害，范圍多大，有多大，一目了然。接下來(lái)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，關(guān)于那個(gè)的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行了研究。必要時(shí)，對(duì)文化遺產(chǎn)的構(gòu)成、病害的構(gòu)成和侵入情況進(jìn)行采樣分析。三是根據(jù)保護(hù)要求檢測(cè)和實(shí)施保護(hù)材料的技術(shù)。最后進(jìn)行了小型試驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成了保護(hù)方案。

（二）從科學(xué)實(shí)驗(yàn)到實(shí)施過(guò)程中要謹(jǐn)慎

“威尼斯憲章”和指導(dǎo)方針的條件是應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)，這是這些工作的先決條件。在具體的項(xiàng)目中，我們堅(jiān)持以下原則：（1）所有化學(xué)試驗(yàn)藥物都要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)，在其他地方或者其他項(xiàng)目中被認(rèn)為是無(wú)害的?；瘜W(xué)試劑對(duì)文化遺產(chǎn)的影響程度根據(jù)強(qiáng)度而不同，因此在考試和選擇上強(qiáng)度較低，在效果不好時(shí)，其強(qiáng)度將進(jìn)一步增大。化學(xué)試驗(yàn)對(duì)文化遺產(chǎn)的影響程度不同。化學(xué)試驗(yàn)劑的濃度也應(yīng)該用同樣的方法進(jìn)行控制。請(qǐng)事先確認(rèn)保護(hù)效果。在實(shí)驗(yàn)中，我們制作并研究了幾個(gè)小組參與的程度的樣本。基于該樣本來(lái)指定受保護(hù)的樣本。首先必須進(jìn)行小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。程序的實(shí)施過(guò)程必須要制定，每個(gè)過(guò)程的順序、化學(xué)實(shí)驗(yàn)劑的濃度和頻率、實(shí)施的最佳條件等都要注意。

（三）古建筑安全防災(zāi)設(shè)施研究

對(duì)古代建筑環(huán)境的監(jiān)視和控制是古代建筑保護(hù)的基本條件，涉及宏觀環(huán)境的改善。特別是開(kāi)放的單元應(yīng)該研究旅游景點(diǎn)。古建筑也有安全防災(zāi)設(shè)施，現(xiàn)在正在解決雷電問(wèn)題。因此我們只能盡快預(yù)測(cè)火災(zāi)預(yù)防。近年來(lái)，北方也發(fā)生了白蟻問(wèn)題。這一切都是展示現(xiàn)代科技才能的機(jī)會(huì)。

四、用現(xiàn)代科技保護(hù)古建筑

古代建筑是自然材料和人工制造的結(jié)合。天然材料根據(jù)其位置和環(huán)境，在腐蝕過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同的形態(tài)。在對(duì)老建筑的保護(hù)和修復(fù)中，我們必須對(duì)不同的自然材料采用不同的分析方法，以確保老建筑的完整性。中國(guó)古代建筑保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域合作不斷深化，深化了古代建筑對(duì)現(xiàn)代科技保護(hù)作用的認(rèn)識(shí)。

（一）文物保護(hù)精準(zhǔn)，認(rèn)知結(jié)果更精準(zhǔn)

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，近代科學(xué)技術(shù)手段在文化遺產(chǎn)保護(hù)方面具有特殊的優(yōu)勢(shì)。保護(hù)對(duì)象的識(shí)別越正確，保護(hù)措施就會(huì)越具有對(duì)立性，技術(shù)措施也會(huì)變得科學(xué)。例如，大型木材結(jié)構(gòu)的木材種類(lèi)的鑒定是為制定保健和保護(hù)的計(jì)劃提供科學(xué)根據(jù)。特別是，在需要加固和更換大型木材部件時(shí)，必須選擇相同的木材。如果你需要保護(hù)更大的木材構(gòu)件，你需要選擇更接近性能的木材，而不是一味追求機(jī)械性能較強(qiáng)的木材。通過(guò)改變文化遺產(chǎn)的原貌，改變結(jié)構(gòu)力量的平衡，以避免文化遺產(chǎn)遭到破壞。傳統(tǒng)的改造技術(shù)主要用于加強(qiáng)大型木頭結(jié)構(gòu)，修復(fù)外屋彩繪和維修屋頂。在石質(zhì)文化遺產(chǎn)和石筆的保護(hù)方面，除了采用防水、防風(fēng)雨等物理手段之外，經(jīng)常采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段。可以根據(jù)不同的類(lèi)別選擇合適的手段，達(dá)到驅(qū)趕疾病的目的，也最大限度地保護(hù)建筑外表面材料，從而保護(hù)許多文化遺產(chǎn)。

現(xiàn)代科技可以對(duì)舊建筑材料的認(rèn)識(shí)提出按照舊建筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)復(fù)制古建筑材料的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在大多數(shù)舊建筑遺址只能在現(xiàn)代建筑材料市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)建筑材料。古建筑材料的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)一般無(wú)法達(dá)到，在古代建筑保護(hù)工程中無(wú)法得到材料的質(zhì)量保證。未來(lái)要盡可能復(fù)制古建筑材料，達(dá)到品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地延緩古建筑壽命。

（二）變形監(jiān)視技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)古建筑材料的特殊性，隨著自然環(huán)境的變化，古建筑可能會(huì)安全問(wèn)題。舊建筑的倒塌不僅會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)環(huán)境的破壞，而且也會(huì)威脅到人們的生命和安全。由于一些舊建筑的倒塌也是由長(zhǎng)期的裂縫和變形引起的，因此變形檢查的技術(shù)的應(yīng)用具有積極的意義。

變形檢查技術(shù)主要是檢測(cè)古代建筑的安全性，并使用半損傷檢查技術(shù)、全損壞檢測(cè)技術(shù)、無(wú)損壞檢查技術(shù)。半損耗檢測(cè)技術(shù)是檢測(cè)取樣。全損壞檢查檢測(cè)建筑物的裝載力和材料的強(qiáng)度。無(wú)損壞檢查技術(shù)是綜合的檢測(cè)技術(shù)。對(duì)舊建筑物的裂縫的檢測(cè)，也可以采用發(fā)出聲音的技術(shù)，與潛水艇的聲音檢測(cè)技術(shù)相似。

（三）數(shù)碼設(shè)備的古代建筑修復(fù)應(yīng)用

首先是三維激光掃描技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)不受環(huán)境條件的限制。那個(gè)可以快速掃描建筑物的表面，測(cè)量和獲得數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)又大又準(zhǔn)確。該數(shù)據(jù)是三維坐標(biāo)點(diǎn)海量云數(shù)據(jù)，可以滿足對(duì)舊建筑保護(hù)和修復(fù)的高精度要求。這些云的數(shù)據(jù)具有完整性、準(zhǔn)確性和持之以恒的優(yōu)勢(shì)，是舊建筑保護(hù)和修復(fù)的基礎(chǔ)。利用這些云數(shù)據(jù)和一些軟件，我們建立了一個(gè)三維的建筑表面模型，可以恢復(fù)以往不存在的舊建筑。

第二，全站電子轉(zhuǎn)速表。全站電子轉(zhuǎn)速計(jì)為全站計(jì)。使用使用總車(chē)站計(jì)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算任意觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，正確地測(cè)量舊建筑的形狀、大小、空間位置，從而自動(dòng)地描繪出三種舊建筑圖像。在高距離測(cè)量中，你可以選擇任意位置。

第三，全球定位系統(tǒng)。GPS是世界定位系統(tǒng)的縮影。上空的衛(wèi)星，地面監(jiān)視系統(tǒng)和用戶(hù)終端控制裝置組成。全天候、全球、高精度，同期性的特點(diǎn)。在古代建筑保護(hù)中，gps的應(yīng)用，靜止靜態(tài)那邊的方法，根據(jù)攝影測(cè)量室外控制，簡(jiǎn)化了對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)可以迅速進(jìn)行處理。

（四）對(duì)古老的建筑采用數(shù)字化保護(hù)工作。

利用數(shù)字化保護(hù)技術(shù)，使用激光技術(shù)掃描舊建筑，并利用相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)字化處理和存儲(chǔ)，最終形成古代建筑的三維圖像。數(shù)字化保護(hù)的目的是為老建筑建立關(guān)聯(lián)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模型，為保護(hù)、開(kāi)發(fā)、改造和參觀和學(xué)習(xí)提供數(shù)字化的可靠性依據(jù)。數(shù)碼監(jiān)控圖像掃描，對(duì)舊建筑進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間后，在這里圖像掃描處理，然后圖像的整合和利用圖像的融合技術(shù)，結(jié)合相關(guān)專(zhuān)家的意見(jiàn)，舊建筑的損傷和遺漏找出問(wèn)題。

（五）古代建筑保護(hù)修復(fù)中的數(shù)字支持設(shè)計(jì)

舊建筑的保護(hù)和恢復(fù)中，我們是數(shù)字輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用了數(shù)碼機(jī)輔助設(shè)計(jì)的模式，并利用三維實(shí)體模式設(shè)計(jì)新的古代建筑模式，利用這種方式可以更快的恢復(fù)古代的建筑模式。你可以利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，模仿舊建筑的原始調(diào)查數(shù)據(jù)，精確再現(xiàn)和再現(xiàn)舊建筑。

顯示著4.6建筑保護(hù)和修復(fù)中的數(shù)字。

你不能使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)建立虛擬數(shù)字博物館，并在計(jì)算機(jī)的幫助下模擬虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景。不僅節(jié)約物質(zhì)資源，而且還擴(kuò)大實(shí)體博物館的展示空間，進(jìn)行全方位的展示，如果沒(méi)有人出來(lái)，就可以在虛擬和現(xiàn)實(shí)的博物館里玩?？梢钥吹焦糯ㄖ乃囆g(shù)魅力和人文的魅力。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和古代建筑的保護(hù)意識(shí)的提高，現(xiàn)代科技在古代建筑的保護(hù)中應(yīng)用越來(lái)越多?，F(xiàn)代科技應(yīng)用為人類(lèi)保護(hù)了古建筑，實(shí)現(xiàn)了歷史文化的傳承提供了新的可能性和新想法。為此，要注意現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和古代建筑保護(hù)活動(dòng)的融合。

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