三维数字技术在重庆优秀近现代建筑保护中的功能与作用＊

2015-04-11唐湘晖TANGXianghui

设计艺术研究 2015年4期

唐湘晖TANG Xianghui

重庆人文科技学院，重庆401524 （Chongqing Institute of Humanities and technology ,401524 Chongqing）

从19世纪中期开始至20世纪70年代，在历史的发展进程中，重庆出现了众多优秀建筑，其中有会馆、教堂，也有学校、民居等，形式多样，但却都有一个共同的特点，就是建筑具有较高的艺术水平，其风貌体现了重庆城市建设的时代特征，其形态则承载了重庆城市的历史记忆[1]。

然而随着重庆城市化速度的加快，市政改造、建设导致不少历史建筑的消失，再加上部分建筑年久失修，于是出现了一些不可避免的自然损毁，或长期无人居住，或遭人为破坏，优秀建筑的生存成了亟待解决的问题。于此，重庆市政府相当重视，优秀近现代建筑的保护很快就被提上了议事日程。

一、重庆市优秀近现代建筑的保护现状

早在2005年，重庆市就开始了对能够反映重庆城市发展、具有较高历史文化价值、尚未确定为文物保护单位的建筑物和构筑物进行了普查与清理。重庆市规划局为普查工作的具体承办方。通过实地调查、测绘，进而交由相关专家论证评审，最终确定了98处建筑为第一批保护单位。接着，重庆市规划局、重庆大学对这98处近现代优秀建筑进行了现状整理和分级。为加强保护的力度，重庆市人民政府于2008年颁布了71号文，即《重庆市人民政府关于加强优秀近现代建筑保护和利用的通知》，随之于2009年开始对98处建筑进行“挂牌保护”。2013年，重庆市政府又专门下发78号文，即《重庆市人民政府办公厅关于优秀近现代建筑规划保护的指导意见》，为优秀近现代建筑的保护与利用问题提出了更加全面、科学和可行的建设性意见。

通过整治，尤其是成为政府行为之后，重庆市大部分近现代优秀建筑得以焕发新机，并且以不同的面目重新进入了人们的视野。

1.部分具有历史见证意义的建筑得以“复活”，即重建还原

这批建筑包括位于渝中区五四路中段的中英联络处旧址、位于太平门白象街的海关公署、大清邮局、汪全泰号等。建筑的性质都是重庆市对外联络、开埠通商等历史印记的重要记忆载体。重庆市政府出资对上述建筑实施了重建。尤其是中英联络处旧址，曾被鉴定为D级危楼险遭拆除，现以修旧如旧的方式继续矗立在大街之上。

2.部分公馆采用以商养房的方式，焕发出新机

如位于张家花园胜利路187号的陈诚公馆，原建筑多已损毁。协信集团在重庆市政府的支持下，对该公馆修缮之后再按原貌改造成了会所——以商养房，不失为优秀传统建筑的一个重要保护手段。

3.部分公共建筑由使用单位实施保护性使用

在98处优秀近现代建筑中，有很大一部分属于公共建筑，而且依然被多个单位所占用。在重庆市政府的要求下，这些建筑由使用单位重点保护，定期修缮。如重庆市体育局办公楼，重庆工学院内的重庆第一机械制造工业学校实验楼，重庆大学内的原重庆大学理学院、工学院，西南大学内的原西南农学院第四教学楼、原西南师范学院第一教学楼、第二教学楼等，在使用中保护，在保护中使用，因此建筑状况始终良好。值得强调的是，西南大学校园内的原西南师范学院第一教学楼2008年曾因火灾被烧毁，西南大学则按照相关保护规定，依原样重新修复了这座大楼。

但并非所有进入保护名录的建筑都得到了有力、有效地保护。区域经济发展的不平衡，建筑的历史意义不太重大，或者位置比较偏远等原因，导致部分优秀建筑的保护力度不够强大。如同样是公馆，与陈诚公馆大相径庭的则是位于邮局巷16号的李耀庭公馆，虽无拆迁、破坏之忧，但因地域偏僻，修缮保护时间被推迟，部分构建已有破损。与此情况相同的还有丰都县杜氏庄园、北碚蔡家陈举人大院等。

二、三维数字技术在重庆市优秀近现代建筑保护中的应用现状

三维数字技术是指利用计算机信息技术和三维虚拟建模技术，对现实生活中的物体信息数据实施采集，从而形成物体的三维数字信息，亦即信息的采集、存储、加工和分发等各个环节均纳入数字化的轨道。

将三维数字技术运用于建筑保护，可以更直观、更方便地保存建筑细部、纹理、形态和结构，恢复建筑的原貌，具有超出传统保护手段而不可比拟的特点。

利用三维数字技术进行建筑保护的研究，不少学者从不同的层面进行了努力。如清华大学建筑学院徐桐发表在《建筑学报》（2014年第8期）上的《基于数字技术的古建筑信息公众传播研究——兼论“建筑图像比对识别技术”在其中的应用前景》的论文，提出了利用数字信息技术对古建筑进行数字化信息的采集与传播，以期借助现代数字技术达到“见形即见意”的传播效果，进而达到保护、传承古建筑的目的；李润、兰岚发表在《现代装饰：理论》（2012年第11期）的《论数字技术在云南古建筑保护中的作用》的论文，阐述了利用数字化虚拟复原技术对云南古建筑的数字进行存档、修复、改造、展示与保护的意义。另外还有利用数字技术还原北京长城、开封铁塔等方面的论文，说明应用三维数字技术对古建筑、历史遗迹的数字化信息传播、数字化复制复原、数字化现实再现等已有相当多的理论或者是经验。

通过查阅资料，发现利用三维数字技术研究重庆市优秀近现代建筑并实施有效保护的论文却相对要少，发表的有关重庆市优秀近现代建筑保护的绝大部分论文所讨论的重点多是现实的技术性问题，如重庆市规划设计研究院曹春霞、代丹发表在《重庆建筑》（2008年第12期）上的《重庆市近现代建筑保护与利用研究》的论文，提出了重庆市优秀近现代建筑保护与规划的构想，却与数字技术无关；重庆市设计院李敏发表在《重庆建筑》（2014年第5期）上的《重庆近现代建筑文化的保护和发展》的论文，旨在探讨重庆优秀近现代建筑保护的历史背景及现实意义，着力的内容是重庆优秀近现代建筑地域特征和所蕴含的历史文化意义，也没有涉及三维数字技术。

对重庆优秀近现代建筑清理最具影响的是重庆市规划局的《重庆市优秀近现代建筑》（重庆大学出版社，2007年版），将列入保护名录的建筑做了全面的图像存储，并对部分建筑进行了CAD绘制，遗憾的是，三维数字化的资料却基本空缺。

由此可见，将三维数字化技术应用于优秀近现代建筑的保护只是开了一个头，之后的任务还很艰巨。

三、三维数字技术在重庆市优秀近现代建筑保护中的作用与应用

利用三维数字技术对重庆优秀近现代建筑数字仿真，可以将重庆市优秀近现代建筑转化为数字文件，保存建筑原有的各种型式数据乃至空间关系等重要资源，并真实、完整地存储到计算机之中，而实行历史建筑科学、高精度和永久性的存档；可以将客观世界的数据转化为数字化的互动模型，营造一个“三维互动世界”；可以生成具有视、听、触多种感知、逼真互动的虚拟环境，打破时间和空间的限制，实现资源共享，提高建筑保护、利用和展示的力度[2]。

然而现今使用三维数字技术进行建筑保护却有一个趋势，即仅仅应用三维激光扫描技术、三维建模技术将建筑本身的数据采集到计算机内，对建筑建造的时代背景、建筑周边的景观环境、建筑中历史人物的生活状态表现较少；虽有动态表达，但能够与观者主动实施互动的方式却相对要少。重要的是，一些可以分享的资源由于受硬件的限制，无法提供更大范围的共享。

如何创新思路对优秀近现代建筑进行数字保护也就成了亟待解决的问题。

1. 利用云技术打造数据库

随着科学技术的进步，“云”概念开始扩展到生活、工作的各个方面。“云存储”作为一种新兴的网络存储技术，是从“云计算”的概念中发展出来的，它是指利用网络集群技术或分布式文件系统，将大量不同类型的存储设备在数据网络中集合起来，共同对外提供数据存储和业务访问功能。“云”作为一个核心，可以提供海量数据计算，也可以成为数据存储中心，人们可以不再局限于自有硬件设备，而是突破时间、地域的限制，通过任何可连网的装置链接到“云”上而方便地存取数据。

优秀建筑保护由于存在现实客观条件的限制，有些保护得很好，有些却已经年久失修，特别是城市化进程的加速，有些建筑已经无法保存。人们在惋惜这些建筑的同时，也可以使用数据技术，实现建筑的三维还原，并将其上传到利用云存储建立的专门数据库之中。数据保存安全、长久，而且研究者在取用时不受时间、地点的限制，有着优秀建筑实体保护所无法达到的方便特性。

（1）利用“云存储”建立近现代优秀建筑的模型库、贴图纹理库。每个地区、每个城市都有能够体现自身特点、传承历史文化的优秀建筑，这些建筑的结构如何？建筑立面的纹理、图案有哪些？虽说研究者无法亲自出现在每座建筑面前，但利用三维数字技术，不同地区的研究人员便可以将本地区优秀建筑的模型、贴图纹理、构件等制作成数字文件，上传至“云端”，其海量数据所形成的优秀建筑模型库、贴图纹理库，其他研究人员就能够十分方便地从“云端”下载读取，可以极大地方便研究及其保护。

（2）利用“云存储”建立近现代优秀建筑的文史资料库。在对历史优秀建筑实施保护时，建筑修造的时代背景、使用建筑的人物、建筑环境的变迁情况等都是研究、保护的内容。利用“云端”汇集相关资料，形成近现代优秀建筑的文史资料库，也是保护工作的重要内容之一。

（3）利用“云存储”建立近现代优秀建筑互动展览厅。前面两项内容主要服务于研究人员，对普通民众而言，可听、可看、三维互动的虚拟现实的建筑展示，可以极大地提高他们对保护优秀历史建筑的热情。“云技术”所提供的海量存储、访问能力，使建立网络数字近现代优秀建筑互动展览厅成为现实。观者将足不出户，通过网络在家就可以访问、研究各种优秀建筑。

2. 实现建筑的环境还原

利用数字技术还原优秀建筑，大多数是还原建筑的本身，因为建筑结构、建筑表面纹理图案、建筑样式客观存在，数据、照片、参考资料较多，对计算机技术而言，难度较小。而建筑周边环境的还原却相对要难，如山体土丘蜿蜒起伏，没有规律，花草树木杂乱无章，变化多端，水流河渠质感透明，反射多彩，利用计算机处理，就有较大难度，如材质不易逼真，完成之后进行渲染对所拥有设备的技术要求非常之高[3]，因而造成很多建筑在数字还原时，只有建筑本身。而对历史建筑而言，没有环境的历史建筑就会失去它的历史感，也会失去它的生命力，单调空洞乏味。因此，研究提高还原环境的技术，保留建筑周边的客观环境形态，是利用三维技术保护优秀历史建筑的重要内容之一。

在第一批重庆近现代优秀建筑保护名录中，最能体现周边环境问题的是中英联络处旧址。中英联络处居于商圈的核心，这里寸土寸金，除了中英联络处建筑本身，周边环境已被现代化的高楼所包围，受到单独保护的古朴西式小洋楼就非常特别。查阅资料得知，这栋建筑建于1910年，时称“真元堂”，占地391.18平方米，1939年才将此处用作中英联络处。查阅重庆解放碑的老照片，找寻出该建筑周边曾经的历史面貌、建筑特征，并通过三维数字技术将其还原，才能揭示出这栋历史建筑的真实面目。

3. 实现建筑的生活还原

建筑是为人活动、生存而修造的。只有建筑，没有在建筑中生活的人，这样的建筑也只是一栋死物，只有当人活动其间，才能使建筑由“死”变“活”，充满生气。历史建筑之所以为人们所怀念，除了建筑本身，其使用期间内中人们的生活也是回忆、追思的重点。利用三维技术，可以虚拟当时人们的生活、工作场景，还原人们的衣着打扮、使用的器物甚至是风俗习惯，与建筑一起，成为优秀建筑数字保护的特别内容。

如名列重庆近现代优秀建筑保护名录中的北碚陈举人楼，是清末举人陈介白的儿子陈庚虞为纪念其父为官清廉而修建命名的。陈介白是清政府官员，清廷被推翻后便回乡办学教书，其人和蔼可亲，乐善好施，因此其子陈庚虞1933年专门聘请外国设计师亲自到北碚考察而设计建造了“举人楼”， 1936年竣工。该楼为典型的折衷主义建筑，联排楼阁廊柱与歇山式屋顶相互呼应，兼具中式建筑与西式建筑风格，柱头花纹精美，且纹饰大多无重复。此楼绿树环拥，身处其中，幽静安谧。但随着岁月的流逝，原主人早已不在，仅剩残楼。通过调查研究，在数字还原建筑之余，其内部结构、家居陈设也同时需要进行数字还原，并利用模型技术对陈介白及家人用三维方式塑造，通过骨骼绑定、动作设定，模拟出陈老先生与家人相聚、与乡邻会面等情况，使观者在领略三维建筑模型的同时，同时能够步入陈老先生的生活场景之中——数字技术保护历史建筑的优势立马体现。