基于文化遗产保护的乡村传统建筑基因库研究

梅智，任君，王菁菁，李涵笑，王艺娴，李欢欢

（郑州航空工业管理学院，河南 郑州 450000）

0 引言

传统村落传承着中华民族的记忆，寄托着中华各族儿女的乡愁。现代化的快速发展，使传统村落遭到破坏的状况日益严峻，带来了居住需求与传统建筑保护的矛盾、审美与复原的平衡关系、维修重建细节把握不好等诸多问题，给乡村传统建筑文化的保护也带来了种种困难。

基于贯彻保护弘扬优秀传统文化的精神和加大传统村落保护力度的背景，本文聚焦河南省内传统村落，经过近一年的探索研究，设计出乡村传统建筑基因库。该库可以留存乡村传统建筑多维度信息，使传统建筑文化遗产得以复兴。

1 国内外研究综述

从文艺复兴时起，西方在实体模型的发展中有了初步成就，例如阿尔伯蒂的《建筑论》，他的一生都从事于古建筑的修复工程。克里斯·米尔斯的《设计结合模型》一书着重强调了实体模型的制作过程、制作工艺，目前所出版的相关著作和学术研究更强调实体模型技术与涉及材料的研究。我国最早的建筑模型是一种产生于汉代的“明器”——“陶楼”，由土块烧制而成，外观与同时期建筑造型类似，但它仅用于祭祀随葬。最经典的是由“样式雷”家族制作的古建烫样，是建筑设计中的实体模型，也是实际建筑的缩微。实体建筑模型（沙盘），在古代最早是对军事方面起研究指导作用，按照实际地形图，用多种材料按比例制作而成，这种方式一直延续至今。在现代，建筑模型被广泛用于军事、历史复原、城市规划、休闲娱乐等各领域。

国外的数字化信息模型技术在古迹复原方面有重大进展。名为“罗马重生”的工程重现了公元320年的罗马古城，美国的维吉尼亚大学利用虚拟现实技术再现了城内30座建筑的内部场景，“高度精确”地恢复了那些几乎已完全毁坏的建筑，例如维纳斯罗马神庙。众所周知，2019年巴黎圣母院发生火灾，火势造成近800年历史的箭形塔尖倒塌，玫瑰窗口损坏，但好在专家学者早已完成了对巴黎圣母院的扫描工作，其运营网站上包含教堂各个角度的建筑全景、3D模型和细节图片。这场大火过后，损毁的巴黎圣母院将在数字世界里复原并永存。我国国内相关学术研究中，大多涉及利用数字化信息及相关技术创建对应建筑的虚拟三维模型，且取得部分成就。例如在河西建筑信息化研究中，基本实现了河西斗栱谱系研究的可视化；在思南路古建筑改造项目中，创建了保留原始数据完整性的Revit模型；在江西师范大学城市建设学院的实际教学过程中，采用激光雕刻机进行材料切割，方便实体模型的搭建，开展融合VR、Lumion等先进技术与3D打印的“虚拟+实体”双向拓展的新教学模式。

2 河南省村落传统建筑现状

传统村落是我国数千年农耕文化的结晶，具有悠久的历史和深厚的文化底蕴，是我国五千年文明的基础和缩影。河南省内有着丰富多变的地形地貌特征、悠久的农耕文化传统以及繁荣的商贸活动，形成了类型丰富、数量众多的传统村落。

2.1 物质形态现状

①空间格局。传统村落所呈现的平面布局、空间形态较为丰富，包括平面形状、方位轴线、道路骨架、河网水系等。平面布局形态分为团状、带状、环状、散点状。结构形态主要分为十字型、网状型、鱼骨型、自由型。院落形态分合院式、一字型、窑房混合式。

②自然环境。包括重要地形、地貌、田野、山川树木特征。河南省地势西高东低，村落分布于丘陵地区最多，平原地区次之，最少的是山地地区。

③民居建筑。它是构成村落实体的主要要素。当前乡村大部分民居建筑以砖结构、砖石结构为主，纯木结构少见。建筑立面因结构不同，其丰富程度受门头、窗框影响。

2.2 存在问题

随着城镇化进程加快，大量传统村落被划入城市建设范围，成为城市改造更新的目标，而交通偏远的传统村落，由于经济落后，村民大量进城务工，只有老年人和儿童留守或者已无人居住，许多房屋无人修缮，致使村落风貌衰败。另一种变相的衰败则是由于村民缺乏保护意识，盲目建设，导致村落格局的无序发展，破坏了传统村落朴实的风貌。

2.2.1 风貌特色流失

传统村落历经岁月变迁，依然遗留着丰富的文化历史遗产，有其形成和发展的历史痕迹。在乡村建设活动中，不少已是旧貌换新颜。几处重要的传统建筑年久失修，建筑结构老化，有不同程度的损毁，还有部分民居建筑常年荒置，缺乏维修和养护。村民原地翻修建筑现象普遍，自建行为缺乏引导，因此改建后的建筑在体量、材质和色彩上与村落风貌不协调。

2.2.2 建筑缺乏生机美感

①建筑单一雷同。村庄在局部出现了行列式的建筑布局形态，破坏了传统村庄依山就势、错落有致的风貌格局。

②与环境不协调。新建建筑平面照搬城市建筑功能和布局，局部体量过大，缺乏地方特色，与整体风貌缺乏统一性。

③刻意仿古。村民自建房屋做成仿古风格，建筑装饰仿照其他地域图案和色彩，加上挑檐或大坡屋顶，失去了村庄的文化和特色。

2.2.3 忽视乡村色彩环境

①新型材料的出现导致人工色彩比例不断增大，村落色彩的原生态特性减弱。

②为旅游配套而建的民宿作为新建建筑，其色彩大多取灰白颜色，使用水泥以及玻璃材质，与村庄气质不符。

③人们审美价值的变化与文化意识的欠缺使传统建筑逐渐废弃，村落空房年久失修，墙体有部分损坏严重。

3 研究策略提出

以数字化信息模型+实体模型的方式留存乡村传统建筑多维度信息，提出搭建乡村传统建筑基因库策略，帮助传统建筑修缮、维护与更新，解决目前传统文化不断流失的瓶颈问题，使传统建筑文化遗产得以复兴。通过文献查阅、实地调研、分析归纳与定量分析得到相关传统建筑信息，利用3D扫描技术、无人机倾斜摄影技术等方法获取传统建筑细部具体特征的信息数据，通过进一步地识别、对比、量化与存储，利用BIM根据建筑详细尺寸构建建筑三维模型。

乡村传统建筑基因库以数字化信息模型+实体模型的方式留存传统建筑多维度信息，包括两部分：一是乡村传统建筑记忆库，二是乡村传统建筑构件工具库。

3.3.1 乡村传统建筑记忆库

乡村传统建筑记忆库外壳主要为硅胶材料，显示屏主要为金属钢化玻璃材质。乡村建筑记忆库是一种具有扫描以及存储功能的装置，包括建筑信息库，用于存储村落建筑文字信息以及图片信息（主要包括村落的基础建筑、影像等信息，其中矢量库包括建筑尺寸、构件尺寸等）；扫描模块，用于扫描乡村传统构件工具库上的二维码。图像图形库包括建筑CAD图纸、三维模型等；属性库包括河南省传统村落名目等。在搜寻整理现存传统村落建筑信息阶段，利用无人机倾斜勘测和GIS等技术，将勘测信息转化为各类数据进行检查检验，之后将成果数据导入库中，以备搜索、对比和验证。在后期数据信息处理阶段，把传统建筑构件的数据信息利用计算机图像处理技术，生成二维码。

图1 乡村传统建筑记忆库

3.3.2 乡村传统建筑构件工具库

乡村传统建筑构件工具库主要材质为高密度板。内含目录和柜体，目录依据乡村传统建筑等级来对构件进行分类。抽开各个柜体可看到其内部参照目录置有对应的构件，构件选型参考传统村落特色建筑构件，按比例缩放做成实体模型，将其固定于柜体中，既能减少构件的磨损，又可供人反复观察。各构件旁边均附有二维码，通过记忆库扫描功能扫描二维码即可迅速获取对应构件的详细信息，方便快捷。

图2 乡村传统建筑构件工具库

3.3.3 乡村传统建筑基因库使用方法

见图3。

图3 乡村传统建筑基因库使用方法

3.3.4 创新点

①数字化信息数据方面：基于大数据技术支持建设关于传统村落建筑的数据库，里面包含了传统村落建筑模型信息、建筑细部构造信息、各个构造使用方式等较为详细的信息数据。

②实体模型方面：为乡村建筑的细部构件制作按比例缩小的实体模型，为每个模型创建二维码用来存储此模型相关信息，整理为比较全面的乡村传统建筑构件工具库，可配合乡村传统建筑记忆库使用，更加全面直观地分析传统建筑，为保护修缮和更新提供详实、可操作的实践资料。

当前研究中，仅有关于古建筑和历史建筑信息化资源库的构想，但是关于传统村落建筑的多维度信息系统还未有领域涉及。数字化技术为使用者提供精确的数据信息，让用户对实际建筑具有客观理性的认识，可以做出精细化的调整，而实体模型为使用者提供直观生动的信息，拓宽视角，帮助使用者做出更为准确的判断。两者相辅相成，共同使建筑保护方案更加科学化。

4 结论

基于乡村文化遗产保护的多维基因库系统，以数字化信息模型+实体模型的方式留存乡村传统建筑多维度信息，它同时为使用者提供精确的数据和直观生动的实体模型，能拓宽视角，辅助乡村传统建筑研究与修缮。为建筑保护与修缮施工的合作提供桥梁，帮助使用者做出更为准确的判断，使建筑保护方案更加科学化。同时还能避免资源浪费，利用电脑模拟在实体模型上进行多次设计演练，将实体保护与虚拟保护结合，减少不可更新实体模型的制作和成本输出，对传统建筑的修复具有积极意义。