古建筑保護(hù)中的科技問題.doc

兩年來(lái)隨著故宮大修工作的進(jìn)展，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)保護(hù)古建筑的工作也有了一些初步的積累。古建筑是用傳統(tǒng)材料、傳統(tǒng)工藝、傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)營(yíng)造的，也是用傳統(tǒng)技術(shù)使之延續(xù)至今。那么在今天的文物建筑保護(hù)工作中引進(jìn)現(xiàn)代科技是否正確，是否必要，引進(jìn)中應(yīng)該解決哪些問題，是我們必須要明確的。下面結(jié)合故宮保護(hù)工程實(shí)踐，談一下我的看法。 一、利用現(xiàn)代科技，全面、深入、確切地認(rèn)知文物建筑 中華人民共和國(guó)文物保護(hù)法第二十二條規(guī)定，“對(duì)不可移動(dòng)文物進(jìn)行修繕、保養(yǎng)、遷移，必須遵守不改變文物原狀的原則?！边@是故宮大修工程遵循的根本原則。前輩文物保護(hù)專家把這個(gè)原則具體化為“原型制、原結(jié)構(gòu)、原材料、原工藝技術(shù)”。那么，故宮古建筑群和故宮的每一棟建筑的原狀到底如何，就是我們?yōu)樨瀼匚奈锉Ｗo(hù)法必須解決的第一個(gè)問題。 1、認(rèn)知和記錄建筑的原型制 按照不可移動(dòng)文物保護(hù)工作常規(guī)，在進(jìn)行古建筑維修之前，必須進(jìn)行現(xiàn)狀勘查和勘測(cè)。在20世紀(jì)30年代，梁思成先生等老一輩學(xué)者只能用最基本的手工工具進(jìn)行徒手測(cè)繪。 80多年來(lái)，尤其是進(jìn)入信息化時(shí)代以來(lái)，人們創(chuàng)造了數(shù)不清的新技術(shù)，就測(cè)繪行業(yè)說(shuō)，三維激光掃描技術(shù)是突出的一項(xiàng)。故宮博物院與北京建筑工程學(xué)院合作進(jìn)行研究，隨著工程進(jìn)展，對(duì)故宮每一棟單體建筑進(jìn)行掃描，記錄下建筑內(nèi)外型制的原狀。掃描結(jié)果與徒手測(cè)繪相比，精確度提高了，一些復(fù)雜的數(shù)值得到表現(xiàn)，比如屋脊的曲線形態(tài)，正脊生起，屋角的起翹，一些僅憑肉眼難以發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)也得到記錄。而且在電子圖上可以直接讀取有關(guān)數(shù)據(jù)，比如梁、檁、枋等建筑構(gòu)件的長(zhǎng)、寬、高，它們的下垂、傾斜、扭曲、歪閃等等。如果在修繕前后都進(jìn)行一次掃描，還可以直觀地發(fā)現(xiàn)我們是否真正做到了未改變文物的原型制，文物建筑的問題是否得到了糾正，起到監(jiān)測(cè)作用。故宮博物院資料信息中心和古建部合作進(jìn)行了利用數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)記錄故宮內(nèi)外檐彩畫的試驗(yàn)。目標(biāo)是準(zhǔn)確記錄彩畫的現(xiàn)狀，重點(diǎn)解決的難題是在影像中消除鏡面變形的影響，并做到色彩的真實(shí)與多次拍攝影像的色彩一致，以及與標(biāo)準(zhǔn)色標(biāo)的對(duì)照等色彩管理問題。拍攝所得到的數(shù)字化影像信息利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，進(jìn)入故宮古建筑彩畫信息庫(kù)。需要復(fù)制彩畫時(shí)可以按照1?誜1的比例進(jìn)行打印，直接用做畫譜。 2、記錄和認(rèn)知建筑的原材料 故宮建筑絕大多數(shù)是木結(jié)構(gòu)，所使用木材的樹種及其物理力學(xué)性質(zhì)關(guān)系著建筑安全，也反映著古代工匠的科技水平和當(dāng)時(shí)一些社會(huì)現(xiàn)象。故宮博物院與中國(guó)林業(yè)科學(xué)院木材研究所合作對(duì)武英殿古建筑大木結(jié)構(gòu)用材進(jìn)行了樹種鑒定及樹種配置的模式課題研究。以往對(duì)于古建筑木構(gòu)件的樹種鑒定，都是由工匠憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。樹種名、實(shí)也是由工匠口耳相傳流傳至今。在歷史檔案記載中也常有一些講法，如“老黃松木”、“金絲楠”、“銅鐵糙”等，樹種定名與現(xiàn)代分類學(xué)不對(duì)應(yīng)。課題通過木材顯微解剖等現(xiàn)代鑒定方法，對(duì)武英殿大木結(jié)構(gòu)用材樹種給以符合現(xiàn)代分類學(xué)的名稱。經(jīng)過現(xiàn)代的樹種鑒定，“老黃松”學(xué)名應(yīng)是油松；“金絲楠”目前已發(fā)現(xiàn)是楨楠和潤(rùn)楠兩個(gè)樹種；“銅鐵糙”應(yīng)是檀木屬的不同的樹種。使樹種的古代名稱與現(xiàn)代名稱相對(duì)應(yīng)，有利于我們利用現(xiàn)代研究成果更準(zhǔn)確地了解木材的性能。 文物的價(jià)值在于它飽含歷史、科學(xué)、藝術(shù)價(jià)值。武英殿結(jié)構(gòu)用材的鑒定和研究，使我們對(duì)于古代匠師所對(duì)木材性質(zhì)掌握和運(yùn)用的能力有了具體的認(rèn)識(shí)，使我們可以實(shí)實(shí)在在地認(rèn)識(shí)他們?cè)诋?dāng)時(shí)社會(huì)條件下所達(dá)到的水平，從而對(duì)我國(guó)古建筑營(yíng)造的科學(xué)水平做出評(píng)估。對(duì)武英殿建筑群在不同歷史時(shí)期建造的古建筑結(jié)構(gòu)用材的研究，可以印證古代檔案的記載，客觀地反映歷史社會(huì)情況的演變。將來(lái)研究推廣到整座故宮以后，木材樹種的變化的規(guī)律會(huì)更清晰，會(huì)對(duì)中國(guó)明清兩代匠師對(duì)宮殿建筑所用木材的認(rèn)識(shí)、掌握的歷史過程提供軌跡，也很可能為故宮檔案里記載不充分的那些建筑的年代鑒定提供有價(jià)值的旁證。 今年對(duì)太和殿實(shí)施揭露檢查工程的時(shí)候，并沒有發(fā)現(xiàn)大家所熟知的錫被，而在東西坡屋頂?shù)纳槐硨又峦逯习l(fā)現(xiàn)一層淺黃色的物質(zhì)，很堅(jiān)硬，與望板結(jié)合很緊密。大家判斷它與太和殿望板300年不朽有直接關(guān)系。但這是什么，被請(qǐng)教的老工匠也沒有確鑿的答案。我們與山西省的同志分別對(duì)標(biāo)本進(jìn)行了分析，并根據(jù)文獻(xiàn)記載、工匠經(jīng)驗(yàn)做了多種配方的試塊與標(biāo)本進(jìn)行對(duì)照。故宮的分析方法是用X射線衍射儀和傅立葉紅外光譜分析儀分析其中的有機(jī)和無(wú)機(jī)成分。最終我們采取了將化驗(yàn)結(jié)果和傳統(tǒng)配方相驗(yàn)證的思路，擬定了“凈油滿”配方，經(jīng)過小面積試驗(yàn)，效果比較理想，外觀也與原物相似。 類似的工作，我們還與意大利文化遺產(chǎn)部、陜西西安文物保護(hù)中心合作，對(duì)老彩畫的顏料進(jìn)行了成分和產(chǎn)地的分析。 3、認(rèn)知和再現(xiàn)傳統(tǒng)工藝技術(shù)，對(duì)古建筑傳統(tǒng)工藝技術(shù)進(jìn)行記錄、傳承 古建筑傳統(tǒng)工藝技術(shù)是中國(guó)的一種“手藝”，要準(zhǔn)確地掌握需要師徒傳授的鏈條，也需要徒弟有一定素質(zhì)，心靈手巧。確實(shí)包涵一些難以言傳的內(nèi)容。中國(guó)古建筑常講的八大工種，每種都有基本要求和一些特殊技巧。故宮還保存了一批價(jià)值極高的清代內(nèi)裝修作品。比如倦勤齋的通景畫、竹黃雕刻、竹絲鑲嵌等等，匯集了歐洲和中國(guó)、中國(guó)南方和北方的藝術(shù)和工藝。在修復(fù)這些內(nèi)裝修過程中，我們注意記錄其中所反映的歷史信息，同時(shí)詳細(xì)記錄修復(fù)過程。這項(xiàng)工作剛剛開始，在這里提到是希望引起重視。 二、利用現(xiàn)代科技保護(hù)文物建筑 威尼斯憲章修復(fù)章第10條：“當(dāng)傳統(tǒng)技術(shù)不能解決問題時(shí)，可以利用任何現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)和保護(hù)技術(shù)來(lái)加固文物建筑。但這種技術(shù)應(yīng)有充分的科學(xué)根據(jù)，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明其有效。”（采用陳志華翻譯本）中國(guó)文物古跡保護(hù)準(zhǔn)則第22條：“按照保護(hù)要求使用保護(hù)技術(shù)。獨(dú)特的傳統(tǒng)工藝技術(shù)必須保留。所有的新材料和新工藝都必須經(jīng)過前期試驗(yàn)和研究，證明是有效的，對(duì)文物古跡是無(wú)害的，才可以使用?！睂?duì)威尼斯憲章有所發(fā)展。故宮保護(hù)工作的實(shí)踐說(shuō)明這兩條規(guī)定是準(zhǔn)確的。在故宮這樣一個(gè)有將近600年歷史的古建筑群里，在中國(guó)這樣一個(gè)有著幾千年木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展史的國(guó)家，對(duì)建筑的建造、保養(yǎng)維護(hù)更新、早就形成了完整的經(jīng)驗(yàn)和管理制度，成功地保證和延長(zhǎng)了建筑的使用價(jià)值，維持了建筑應(yīng)有的外貌和景觀的美學(xué)特征，而且成為一種非物質(zhì)的文化遺產(chǎn)。唯獨(dú)這些經(jīng)驗(yàn)的著眼點(diǎn)首先在于保障建筑的使用，在于通過建筑表現(xiàn)制度，一座不能再使用或者觀念失宜的建筑就失去了存在的理由。這與當(dāng)代不可移動(dòng)文物保護(hù)的目標(biāo)存在巨大差異。而且對(duì)于石質(zhì)文物風(fēng)化、彩畫老化等問題，除了及時(shí)更新之外，沒有更好的解決辦法。而這些恰恰是現(xiàn)代文物保護(hù)最多著眼的地方。 故宮古建筑是用多種自然的和人工制造的建筑材料營(yíng)造的，各種材料在歲月中的退化過程和呈現(xiàn)的面貌有極大的差異，同類材料處于室內(nèi)、室外不同的位置其老化過程和壽命就不相同，而不同類別材料即使在相同的外界環(huán)境下其保存狀況也極不同。因此只能針每一種材料或者作品，針對(duì)不同環(huán)境分類研究。我們與意大利文化遺產(chǎn)部合作進(jìn)行的太和殿科技保護(hù)項(xiàng)目、與美國(guó)建筑文物基金會(huì)合作進(jìn)行的倦勤齋保護(hù)項(xiàng)目，都使我們對(duì)建筑文物科技保護(hù)取得更深入的認(rèn)識(shí)。 1、應(yīng)該制定針對(duì)每一類保護(hù)對(duì)象的保護(hù)程序 故宮已經(jīng)做了石質(zhì)文物、彩畫、內(nèi)裝修的不同工藝等等的保護(hù)。所遵循的程序是：首先，分別保護(hù)對(duì)象的門類，研究提出現(xiàn)狀記錄標(biāo)準(zhǔn)。作為現(xiàn)狀記錄有一個(gè)總的要求，按照要求，把要調(diào)查記錄的對(duì)象用實(shí)測(cè)圖和照片完整地表現(xiàn)出來(lái)。然后把勘察所得文物的各類病害進(jìn)行分類，逐類設(shè)計(jì)圖標(biāo)，標(biāo)注在圖紙上。最終文件是圖文并茂的，有幾類病害、到什么程度、占多大面積、一目了然。其次，根據(jù)勘察結(jié)果，進(jìn)行病害機(jī)理研究。必要時(shí)進(jìn)行取樣，分析其材料成分、病害物質(zhì)成分及其侵入文物的狀況。再次，針對(duì)保護(hù)要求，試驗(yàn)、篩選保護(hù)材料，制定保護(hù)實(shí)施工藝。最后，小范圍試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，完成保護(hù)方案。 2、從科學(xué)試驗(yàn)到實(shí)施的過程要十分慎重 前引威尼斯憲章和準(zhǔn)則對(duì)現(xiàn)代科技的應(yīng)用都是有條件的，這些條件是進(jìn)行此類工作的前提。在故宮的項(xiàng)目中，我們堅(jiān)持以下幾個(gè)原則：第一，所有的化學(xué)試劑都必須是經(jīng)過長(zhǎng)期試驗(yàn)的，在別的地方或者其他項(xiàng)目中認(rèn)定是無(wú)害、可逆而有效的。第二，化學(xué)試劑對(duì)文物的影響是有強(qiáng)度區(qū)別的，在試驗(yàn)和篩選時(shí)必須首選強(qiáng)度低的，無(wú)效時(shí)再逐漸加大強(qiáng)度?；瘜W(xué)試劑的濃度也要進(jìn)行類似的控制。第三，應(yīng)該預(yù)先確定保護(hù)的效果。試驗(yàn)中做幾組不同干預(yù)程度的樣本，研究確定一組作為預(yù)期樣本，按照這個(gè)樣本實(shí)施保護(hù)。第四，必須先進(jìn)行小范圍的試驗(yàn)。第五，必須制訂方案的實(shí)施工藝要求，各工序的順序，化學(xué)試劑的濃度和次數(shù)，最佳實(shí)施條件等等，都要得到重視。 3、對(duì)古建筑的安全防災(zāi)設(shè)施進(jìn)行研究 我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)古建筑的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制是古建筑保護(hù)的一個(gè)根本條件，涉及到宏觀環(huán)境的改善。而對(duì)于故宮博物院這樣的開放單位，應(yīng)該進(jìn)行旅游承載量的研究。還有古建筑的安全防災(zāi)設(shè)施，現(xiàn)在普遍解決了防雷問題。而火災(zāi)的預(yù)防只能做到超早預(yù)報(bào)。近年北方也出現(xiàn)了白蟻問題。所有這些，都是現(xiàn)代科技的用武之地。 三、解決好傳統(tǒng)工藝技術(shù)與現(xiàn)代科技的結(jié)合問題 通過現(xiàn)代科技更全面、深入、確切地認(rèn)知古建筑，利用現(xiàn)代科技解決傳統(tǒng)技術(shù)難以解決的問題，故宮維修保護(hù)工程采用現(xiàn)代科技是完全必要的，應(yīng)該是我們領(lǐng)域的一種創(chuàng)新。 1、運(yùn)用更準(zhǔn)確的認(rèn)知成果精密地保護(hù)文物 相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，現(xiàn)代科技手段在文物保護(hù)方面有特殊優(yōu)勢(shì)。由于對(duì)保護(hù)對(duì)象更準(zhǔn)確地認(rèn)知，采取的保護(hù)措施就可以更有針對(duì)性，技術(shù)措施更科學(xué)。如大木結(jié)構(gòu)用材樹種的鑒定研究，為制定維修保護(hù)方案提供了科學(xué)依據(jù)。尤其是當(dāng)大木構(gòu)件需要進(jìn)行加固甚至需要更換的時(shí)候，一定要選取同樣的木材。但是故宮早期建筑所使用的材料樹種現(xiàn)在已經(jīng)很難得到，特別是楠木和檀木，只能依靠進(jìn)口。如果大木構(gòu)件需要保護(hù)甚至更換，就一定要選擇性質(zhì)相近的木料，而不是片面追求力學(xué)性質(zhì)最強(qiáng)的木材。以免發(fā)生改變文物原狀、改變結(jié)構(gòu)受力平衡而發(fā)生文物損壞的事情。再如太和殿保護(hù)工程，對(duì)于大木結(jié)構(gòu)加固、外檐彩畫復(fù)原、屋頂維修等項(xiàng)目采用的傳統(tǒng)修繕技術(shù)手段。而對(duì)于三臺(tái)石質(zhì)文物、內(nèi)檐彩畫、寶座屏風(fēng)和內(nèi)墻面的保護(hù)采用現(xiàn)代科技。這樣分門別類選擇適用的手段，可以達(dá)到既祛病延年，又最大限度地保存了建筑外表面材料、從而保存更多的文物價(jià)值的目的?，F(xiàn)代科技對(duì)古建筑材料的認(rèn)知，使我們可以提出按照古代質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)制古建筑材料的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。我們已經(jīng)進(jìn)行的是故宮舊琉璃瓦回爐掛釉的試驗(yàn)和生產(chǎn)。舊琉璃瓦回爐掛釉不是我們的發(fā)明，而是清代檔案記載的辦法，但是沒有找到工藝記載。我們通過研究，制定了生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，重新掛釉的瓦已經(jīng)回到原來(lái)建筑的屋頂上。還有目前大部分古建筑保護(hù)工地，只能按照現(xiàn)代定額和物價(jià)，在現(xiàn)代建筑材料市場(chǎng)上購(gòu)買建筑材料，比如青磚，一般難以達(dá)到古建筑材料應(yīng)有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，古建筑保護(hù)工程得不到材料的質(zhì)量保證。老一輩專家對(duì)此憂心忡忡。我們準(zhǔn)備按照故宮建筑要求，做一次復(fù)制古建筑材料的試驗(yàn)。 2、解決好傳統(tǒng)工藝技術(shù)與現(xiàn)代科技的結(jié)合問題 現(xiàn)代科技手段雖然有上述優(yōu)勢(shì)，但是卻不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)技術(shù)，甚至不應(yīng)該設(shè)想去改造它，就是準(zhǔn)則所說(shuō)，它也是要保留的。應(yīng)該做到兩者之間有機(jī)的結(jié)合，你中有我，我中有你，各展所長(zhǎng)，各有側(cè)重。要在中國(guó)傳統(tǒng)的古建筑“維修”概念中，強(qiáng)化不可移動(dòng)文物保護(hù)的觀念。如何發(fā)掘、繼承傳統(tǒng)工藝技術(shù)的遺產(chǎn)，使之成為文物保護(hù)的手段，老一輩文物保護(hù)工作者已經(jīng)進(jìn)行了幾十年的實(shí)踐，作了一些理論總結(jié)。比如明清皇宮按時(shí)進(jìn)行歲修保養(yǎng)，屋頂按季節(jié)除草清壟，及時(shí)清理雨水溝（淘溝），補(bǔ)抹灰皮等等，都是當(dāng)時(shí)維護(hù)建筑完好的技術(shù)，今天也同樣是保護(hù)文物建筑的有效手段，而且是“最少干預(yù)”的手段，因此被歸納為中國(guó)文物古跡保護(hù)準(zhǔn)則的一條基本原則。但是如果不分保護(hù)對(duì)象的保存情況，只用傳統(tǒng)的油漆彩畫技術(shù)、石質(zhì)文物復(fù)制技術(shù)等去更新，就可能變?yōu)槲奈锉Ｗo(hù)中的消極因素。同時(shí)，現(xiàn)代科技手段也不是可以代替一切，應(yīng)該及時(shí)掌握國(guó)際同行業(yè)的新動(dòng)態(tài)，積極探索，豐富保護(hù)手段。 3、運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)手段，整理歷史檔案，記錄保護(hù)維修過程 最后，現(xiàn)代科技是與時(shí)俱進(jìn)的，它幫助我們?cè)谖奈锉Ｗo(hù)事業(yè)中更好地承上啟下。從大修工程開始，故宮博物院就與中國(guó)第一歷史檔案館合作，整理其中的故宮建筑檔案，編目、拍攝，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。