VR技术在古建筑数字化保护中的应用

王文震

摘要：古建筑是中国传统文化遗产的重要组成部分，保护古建筑就是在保护我们的传统文化。但是，随着时间的流逝、社会经济的发展和城市化进程的推进，很多的古建筑也受到了不同程度的损坏，要保证把古建筑的原貌保存下来，又耗资巨大，面对这一现象，我们需要一种低成本效果好的技术保存古建筑的原貌，VR技术就是这样的一种技术。VR技术即虚拟现实技术，它在古建筑保护中有着十分重要的应用。本文主要针对VR技术在古建筑数字化保护中的应用进行了探讨。

关键词：古建筑;数字化保护;VR

一、前言

古建筑代表了我国建筑继承与发展，现代数字化技术的应用，弥补了人工测绘构图等传统古建筑保护方式的不足，如三维激光技术、虚拟现实技术等现代科技，通过数据量优化，以及与空间、属性等数据的结合，真实还原了古建筑风貌，同时信息采集处理、构建虚拟模型、信息集成等工作效率随之提高，真正达到了古建筑保护目的。

二、古建筑数字化保护的重要性

（一）历史再现

古建筑，是历史的再现，见证了各个时期政治、经济、文化等方面的变化。如北京故宮博物院布局规划，讲究天人合一，是我国古代宫殿建筑的典范。如云冈石窟，记录了古代北方名族的佛教文化。如万里长城，记录了我国古代抵抗外族侵略的历史，是中华民族不屈精神的象征。

（二）促进旅游业的发展

随着人们经济条件、生活水平提高，人们对精神追求的需要日益增长，古建筑能够满足人们放松心情、求知欲望、探寻历史等需要，带动当地旅游业进步，推动区域经济发展。尤其是故宫、长城等标志性建筑物，每年带来的旅游效益都是可观的。但古建筑景点的开放，也伴随着一定的破坏性。对此，加强保护力度意义重大。

三、VR技术简介

VR技术即虚拟现实技术，简单来说，它是一种可以将真实世界的原型利用虚拟化的手段进行完全复现的技术。VR技术的主要优势在于它的信息完备性、一致性、模拟性、可视化。应用VR技术可以全面细致地还原建筑形貌，使建筑以数字化的形式保存于计算机系统当中。

四、VR技术在古建筑保护中的主要应用

VR技术在古建筑保护中的应用，主要体现在管理保护层面，即利用三维成像技术，复原建筑原貌，实现了保护相关建筑信息完整性，提高信息解读效率的目的。

（一）古建筑信息采集

古建筑信息的采集，需要分为两方面进行：一者是对古建筑的实体空间信息进行采集，实体空间信息具体是指其的方位、形状、大小及各构件尺寸等;二者是对古建筑身上所承载的历史文化信息（或称属性信息）进行采集，历史文化信息具体是指其的设计方法、建设材料、建设工艺、地域特征、建设年代的时代特征、人文社科价值等。

在对古建筑的实体空间信息进行采集之时，一般是先利用三维激光技术精确快速地扫描出建筑的三维坐标点云数据，以及建筑表面纹理信息，最后再应用三维建模技术建立出古建筑的三维模型。而在对古建筑身上所承载的历史文化信息进行采集之时，则一般是先进行实地考察和相关文献查阅，再经由人工分析整理而出。

三维激光扫描技术采集古建筑信息一般分为以下步骤：

第一步：古建筑表面及空间数据采集。

主要内容有：确定测绘方案，三维激光实地扫描（可使用徕卡、法如等品牌的大幅面空间扫描仪）。

第二步：内业数据处理。

建筑物的线划图作为传统建筑测绘的成果之一，是建筑物的基础测绘图件，通过内业测绘获取二维的图件可以表示房屋内部的结构或构造形式、分层情况，及建筑物的相关尺寸。

第三步：三维建模。

可以利用三维激光扫描仪配套软件自带的模型库快速建模.也可以通过其他第三方软件3ds max等进行建模。

（二）古建筑模型构建

古建筑模型构建是数字化保护最重要的应用环节之一。可以使用BIM技术进行建模，首先利用GIS技术建立出基本的古建筑三维模型后，然后利用其它相关软件建立出古建筑的“群”模型，最后再应用BIM技术建立出古建筑的精确三维模型。在应用BIM技术建模之时，需要将之前所采集到的古建筑信息，包括其的方位、形状、大小及各构件尺寸等，均准确输入到BIM软件当中，以保证三维建模的精确性。在古建筑保护工作中，对古建筑的建模往往不是只建模一次，而需要反复、多次建模，而在多次建模过程中会自然而然地总结出古建筑的关键参数，工作人员可以将这些参数总结整理成一个集合，并存入系统数据库当中，以为后续的古建筑保护工作提供有力的指导。

（三）古建筑的VR虚拟体验

使用VR技术可以实现对古建筑的虚拟体验，不仅可以感受到真实的古建筑形貌，还可以将古建筑所承载的一些历史人文信息整合到VR系统当中，以游戏娱乐等方式让体验者参与其中，进而加深对古建筑的了解、提升对古建筑的热爱。

VR技术复原古建筑的过程，包括以下几方面：（1）前期工作。即项目策划，需明确选择古建筑系统展示在PC上、还是手机上，确定技术研发平台。

（2）中期工作。首先实地考察古建筑，利用三维激光雷达扫描技术等，获得古建筑的空间、纹理等数据，以提高虚拟建筑艺术美感。拍摄古建筑的内外结构，包括细节纹理等。收集周边人文环境、发展概况、历史背景等资料，加深文化了解。然后汇总分析资料，资料应当分类存放，利用AutoCAD软件绘制实体数据立面图、平面图。利用3ds max模型制作软件与曲面、多边形等建模方法，进行模型制作。贴图修复多采用Photoshop、Substance Painter等软件进行处理。烘培后，将模型光影以贴图形式，导入到Unity或UE等3D引擎，最终完成VR交互与漫游制作。（3）后期工作。主要是对VR作品测试与调整，在不同的操作系统平台、硬件配置机器、使用者之间交叉测试，提出问题并修改。

在整个VR系统构建完成后，这样人们只需要戴上特制的VR眼镜，即可宛如真正进入到古建筑当中一般亲身感受到古建筑中的情境。

综上所述，在古建筑数字化保护中使用VR技术，可有效提高古建筑管理保护、修复保护的成效。

参考文献：

[1]姜学智，李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版）， 2004，23（2）：238-240

[2]齐会娟，李德雄，刘丽娜.计算机虚拟现实技术在古建筑数字化复原中的应用[J].无线互联科技，2016（10）：135-136.

[3]泽金.世界文化遗产数字化保护与建设初探：以西藏罗布林卡古建筑为例[J].文物保护与考古科学，2017，29（4）：115-122.

[4]俞云，黄鑫.VR技术在变电站技能培训中的应用.电子技术与软件工程.2017年第24期

[5]陈华斌，王彤.虚拟建筑环境实时漫游系统的设计和实现[J].西南交通大学学报，2001（1）

[6]高文，陈熙霖，晏洁.虚拟人面部行为的合成[J].计算机学报，1998，21（8）：694-703.

[7]浅谈虚拟现实技术的研究现状及发展趋势[EB/OL]. http：//blog.sina.com.cn/s/blog5.html

猜你喜欢数字化保护古建筑传统文物古建筑的保护与恢复研究文物鉴定与鉴赏(2022年6期)2022-05-27古建筑文物现代防火保护的有效措施时代人物(2020年22期)2020-11-18中国古建筑视野(2018年18期)2018-09-26刍议古建筑保护中的档案工作分析知识文库(2018年1期)2018-05-14中国非物质文化遗产的数字化保护与传播探究艺术评鉴(2016年17期)2016-12-19湘西苗族刺绣的数字化保护与传承探析戏剧之家(2016年20期)2016-11-09

推荐访问:数字化 古建筑 保护