曹永康團隊成功復原被毀壞的歷史建筑

　　 我國是世界建筑文化遺產大國，五千年綿延不斷的中華文明史留下了數量眾多、異彩紛呈的建筑文化遺產。但由于古建筑大都年代久遠，部分建筑隨著時代的變遷毀壞十分嚴重。怎樣才能記住古建筑的昔日的“容顏”？又怎樣才能書寫好古建筑的“病歷”？

　　記者從上海交通大學獲悉，該校建筑文化遺產保護國際研究中心主任曹永康團隊使用照片建模技術，成功復原被毀壞的歷史建筑，同時使用HBIM（歷史建筑信息模型化）等前沿技術建立歷史建筑空間數據檔案庫，將現代科技與歷史建筑保護相融合，為我國建筑文化遺產保護提供了新的思路。

　　照片建模技術有望重現歷史古建筑舊貌

　　今年兩會政府工作報告指出，未來將推進文化改革發展，同時加強文化遺產保護利用。在建筑文化遺產的修繕和保護中，新技術的應用備受矚目。

　　“最近上海青浦練塘古鎮核心保護區的部分歷史建筑被拆除，我們和相關部門討論決定利用照片建模技術幫助復原古鎮被毀掉的建筑，目前正在進行調研測繪和資料收集。”曹永康表示，雖然修復歷史建筑的價值已經遠遠不如原建筑，但一定程度上可以恢復古鎮的整體風貌，讓古鎮的總體環境保留歷史特色。

　　使用照片建模技術讓被毀的古建筑“復活”不是曹永康的第一次嘗試。早在2001年，他的研究團隊就曾用過這種技術成功復原了上海徐家匯南丹路上的明代大學士徐光啟墓石牌坊。曹永康介紹，由于歷史變遷，修復前的徐光啟墓只剩下散落在草叢中的殘垣斷壁和一座改變了形狀的墳體。為了重現徐光啟墓當年的風貌，曹永康和課題組成員跑遍了歷史檔案館、博物館、建筑檔案館和圖書館，翻閱了大量資料。

　　“我們找到了大量的數據資料和歷史照片，通過分析不同角度的歷史照片，配合近景攝影技術，自動生成了徐光啟墓牌坊等歷史建筑的三維模型，獲得了建筑的空間幾何尺寸，重新繪制了歷史建筑的平、立、剖面、大樣等圖紙，為復原提供了重要參考依據。”曹永康表示，2004年，瑞士的研究人員也用遺留的歷史圖像數字重建了被塔利班摧毀的巴米揚大佛，而徐光啟墓則是國內首次應用這種技術準確計算已毀文物的尺寸并進行的復原設計，該項目獲得了上海市優秀勘察設計二等獎。

　　歷史建筑“檔案庫”助推古鎮傳承保護

　　在上海周邊有很多歷史悠久的古鎮，除了對某個單體建筑進行維護與修繕外，古鎮保護還有一個很重要的方面，那就是對大量歷史建筑群的整體風貌和格局的合理管控。

　　2015年，曹永康帶領“雪域天珠”江孜縣建筑遺產狀況調查與風險評估項目暑期社會實踐團，利用三維激光掃描儀、全站儀、紅外熱成像儀、無人機、全景相機等先進設備，對江孜古城、白居寺、藏王宮遺址、格西拉康等歷史建筑展開了探測評估。

　　“我們對江孜古城進行了基于GIS的數據調查、數字測繪和風險評估。GIS是用計算機來處理和分析地理空間數據的系統。目前國內有不少團隊在做和古鎮、古建筑保護有關的工作，但是用傳統方式記錄的信息很分散，實現大范圍的數據共享也比較困難。把GIS引入古建筑保護，可以彌補傳統信息記錄方式的不足，能形成完整的歷史建筑空間‘檔案庫’。”曹永康介紹說，這相當于為歷史建筑辦了“身份證”，古建筑的特征、病害信息以及修繕保護方法等等都能在檔案庫里找到，能為今后遺產的保護、利用提供全生命周期的數據。

　　曹永康表示，除了西藏江孜古城外，在上海橫沔、廣西貴港等古鎮的調研中，他們都使用了GIS信息管理技術來輔助調研及勘察工作。“把古鎮的信息詳細記錄和保存下來，是保護古鎮，使其永續傳承和發展的關鍵環節。GIS技術給古鎮的調研提供了新思路，目前我們已經為多個古鎮的歷史建筑和歷史元素建了‘檔案’，它不但能幫我們查到系統的古建筑信息，還能為歷史建筑病害的提前預防提供參考。”

　　綜合使用多項前沿技術，為古建筑“對癥下藥”

　　三維激光掃描、攝影測量建模、紅外熱成像無損檢測、無人機測量……曹永康團隊每做一次建筑遺產測繪調研，都像是開了一次小型古建筑保護技術展。 “如果把建筑遺產的修繕比作給古建筑‘治病’，那么數據采集就是前期診斷中的關鍵一環。如果信息采集有偏差，就會給古建筑帶來潛在的傷害風險。”曹永康說，每修復一棟古建筑他們都會根據實際選擇不同的技術手段進行“診療”。

　　在第七批全國重點文物保護單位徐家匯天主教堂的測繪中，曹永康團隊采用了三維激光掃描技術，把激光從發射器投射到建筑物表面，得到由上百萬個點組成的空間點云，在電腦上形成了高度等很難手工測到數據，同時也對建筑中的雕像、柱頭裝飾等復雜形狀進行了準確捕捉。這些云模型最終組成了徐家匯天主教堂的健康檔案。

　　空中攝影測量也能為建筑文化遺產保護開出最合適的“藥方”。2014年，位于青浦的麟趾橋發生了一次嚴重撞擊，導致橋面開裂、橋拱變形。這座橋建于清乾隆年間，是一座長20多米的單拱石橋。研究人員發現，撞擊的原因是原本滿載的駁船在卸貨返航時，由于吃水減少，使左右船舷撞到了橋洞。如果按照傳統的結構變形模擬，需要在計算機中手動建立三維模型，輸入各種荷載參數，這種建模方式并不精確。曹永康團隊使用無人機攝影獲得了這座橋的圖像，通過圖像建立了三維模型，得到危險程度的分布示意圖，并模擬了橋體受撞變形的情景，為橋的修復和加固提供了精確的參考。

　　據悉，在從事古建筑文化遺產保護的15年間，曹永康不斷探尋文化與技術的融合，組織開展了保護規劃、修復設計、遺產考古與復原、傳統建筑再創作等工作，測繪與勘察歷史建筑十幾萬平方米，開展歷史建筑修復設計200余項，歷史建筑再創作設計二十多項，目前上海交大建筑文化遺產保護國際研究中心也正著手建設“中國文物保護技術協會建筑遺產修復技術國際教育中心”及“中國古跡遺址保護協會（ICOMOS CHINA）數字測量與無損檢測研究中心”，提升我國建筑遺產保護的技術能力。