建筑遺產(chǎn)保護(hù)的技術(shù)與工藝

1、建筑遺產(chǎn)保護(hù)的技術(shù)與工藝建筑遺產(chǎn)保護(hù)的傳統(tǒng)技術(shù)與工藝1.大遺址保護(hù)的具體措施2.古建筑中破損構(gòu)件修復(fù)3.建筑“局部復(fù)原”和構(gòu)件“局部更換”。大遺址保護(hù)的具體措施由于我國遺址發(fā)掘現(xiàn)場包括夯土地面、柱礎(chǔ)，傳統(tǒng)磚鋪地面等都無法完全適應(yīng)露天保存的方法，完全照搬西方的“現(xiàn)狀保存”幾乎不可能。為了實(shí)現(xiàn)遺址保護(hù)中最核心的原則“原位保存”原則的要求，我國有關(guān)遺址保護(hù)的措施研究正逐漸升溫。在對(duì)遺址的保護(hù)方法上一般多采用建造遮棚，覆蓋物，及建造博物館等方式。例如：秦始皇兵馬俑遺址保存；陜西半坡村人類古遺跡博物館等。這方面日本創(chuàng)造了一種“覆土保存法” 。即，經(jīng)過發(fā)掘的遺址仍然以土將其覆蓋，采用“復(fù)制品”進(jìn)行展示，這

2、樣解決了遺址保護(hù)問題，又滿足了參觀需要，具有東方特色。在唐代大明宮麟德殿等建筑遺址保護(hù)工程中已經(jīng)采用了類似方法。即在夯土遺址表面一5cm細(xì)沙作為隔離層，再用土覆蓋0.5m作為保護(hù)層，上面依據(jù)考證結(jié)果建造復(fù)原臺(tái)基。這樣不僅保護(hù)了遺址，而且體現(xiàn)了研究成果。秦始皇兵馬俑遺址陜西半坡村人類古遺跡古建筑中破損構(gòu)件修復(fù)1. “以舊換新”原則 本著“以舊換新”原則，古建筑中破損構(gòu)件在維修過程中基本予以更換，即使有諸如“墩接、挖補(bǔ)”等手法保留部分材料,但是建筑表面被重新著色油漆,要求看上去如新的一樣,歷史痕跡不予保留。在修繕過程中也沒有對(duì)原來建筑結(jié)構(gòu)、材料、工藝等采取刻意的保留措施。所以在經(jīng)歷了多次維修之后,

3、往往造成對(duì)原來建筑形態(tài)、構(gòu)件的改變，其中有些是合理的改良，有些可能是某種程度的破壞。以杭州六合塔的屢次維修為例，最初吳越王的九級(jí)塔在宣和年間被毀后，后期重建的只是七級(jí)。2.原址重建 還有一種完全使古建筑“煥然一新”的方式就是對(duì)古跡的“原址重建”，特別是民間建筑的原址重建行為。針對(duì)那些己經(jīng)完全毀壞或毀壞嚴(yán)重的歷史古跡，如果沒有保存下來圖紙資料，很多時(shí)候只有依據(jù)歷代文學(xué)作品的描述、碑文、民間傳說等文獻(xiàn)資料和有限的圖片資料如書籍畫冊(cè)、石刻浮雕等作為重建的依據(jù)。而且中國古代的重建工程，為了表示對(duì)前代的追思和宏揚(yáng)，復(fù)建建筑規(guī)模和繁復(fù)程度往往并不依原樣，反而結(jié)合當(dāng)時(shí)朝代建筑技術(shù)的水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力盡可能的加大

4、建筑規(guī)模，在建筑裝飾和構(gòu)件制作上日趨繁復(fù)富麗。在著名的宋代文人范仲淹的岳陽樓記中就有這樣的描述“慶歷四年春,滕子京滴守巴陵郡。越明年,政通人和,百廢具興。乃重修岳陽樓，增其舊制,刻唐賢今人詩賦于其上”。在唐代以前它只是一座兩層木結(jié)構(gòu)建筑,在宋代以后則變成三層木結(jié)構(gòu)。目前的岳陽樓乃是清光緒六年重修之作。圖4.5所以,這樣的重建方式最終使維修工程基本上變成了新建工程。 古建筑的“局部復(fù)原”指證據(jù)確鑿可以準(zhǔn)確進(jìn)行的復(fù)原修復(fù)。構(gòu)件“局部更換”指對(duì)于現(xiàn)狀古建筑局部構(gòu)件損壞嚴(yán)重到必須進(jìn)行更換,才能滿足建筑基本功能要求、結(jié)構(gòu)支撐要求以及和形態(tài)要求的構(gòu)件更換。 如由于古建筑經(jīng)過長期的自然侵蝕或人為損害，原建筑

5、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)局部有所損毀，或半邊缺失的，一般發(fā)生在建筑物的屋頂，角部或山墻等處。在更換、修復(fù)中應(yīng)依據(jù)“原狀”進(jìn)行更換，也就是采用原來的材料和工藝技術(shù)。建筑“局部復(fù)原”和構(gòu)件“局部更換”。 建筑“局部復(fù)原”和構(gòu)件“局部更換”是以當(dāng)代西方遺產(chǎn)保護(hù)中對(duì)真實(shí)性價(jià)值的理解為基礎(chǔ)，它既要求保持建筑現(xiàn)狀形態(tài)，更加重要的是以具體的保護(hù)技術(shù)與方法保持現(xiàn)狀。在實(shí)際操作中具有更加普遍的推廣意義。它的適用對(duì)象包括以下三種：（一）對(duì)于那些初建原狀已無可考或是一時(shí)還難以考證出原狀的時(shí)候所采取的措施。（二）是由于恢復(fù)原狀需要較大的投資和較強(qiáng)的技術(shù)力量,而目前還不能進(jìn)行復(fù)原或者從綜合價(jià)值判斷沒有必要采用復(fù)原原狀做法的情況下采取

6、的措施。（三）對(duì)于現(xiàn)狀情況基本完整、歷史層次分明,建筑藝術(shù)質(zhì)量良好的建筑及構(gòu)件。（一）對(duì)于那些初建原狀已無可考或是一時(shí)還難以考證出原狀的時(shí)候所采取的措施。目前己經(jīng)殘缺的部分，在沒有完全可靠證據(jù)的情況下，應(yīng)考慮“維持現(xiàn)狀” 以重慶湖廣會(huì)館禹王宮側(cè)門的保護(hù)為例，在清理場地的過程中發(fā)現(xiàn)場地南端有一個(gè)被封堵的石門洞，門洞上石匾中隱約可辨“九州故同”四個(gè)大字，根據(jù)史料的記載得知是禹王宮的一個(gè)側(cè)門，由于依據(jù)不充分，沒有對(duì)其進(jìn)行復(fù)原。在進(jìn)行新建建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，將原有門洞進(jìn)行保留，并作為新建建筑的一部分。為了確保門洞的安全性，在門洞四周加設(shè)框架進(jìn)行加固。禹王宮戲臺(tái)遺址的保護(hù)太華巷號(hào)三臺(tái)地面發(fā)現(xiàn)了八字形的石基礎(chǔ)，

7、根據(jù)相鄰的建筑推測，可能為原來的一個(gè)戲臺(tái)，因?yàn)橐罁?jù)不充分，遺址進(jìn)行了現(xiàn)狀保護(hù)，以供參觀。（三）對(duì)于現(xiàn)狀情況基本完整、歷史層次分明，建筑藝術(shù)質(zhì)量良好的建筑及構(gòu)件?！艾F(xiàn)狀保護(hù)”的基本措施包括兩大步驟。第一步，“減法”即減去兩類東西。 首先是除去破壞建筑物本體質(zhì)量的一切有害病理因素。如有害微生物、植物污染痕跡，如煙塵，酸雨，霉點(diǎn)等造成的污染。對(duì)于這些問題，通過“清洗”過程，力求恢復(fù)并保持所有歷史層面的完整面目， 其次，建筑使用過程中，由于各種歷史原因造成的不合理搭建、改建。尤其是那些朽壞腐爛，不能恢復(fù)并有礙觀瞻。嚴(yán)重破壞歷史審美感的部分。以重慶湖廣會(huì)館為例，雖然它早已經(jīng)是省級(jí)文保單位，但是在保護(hù)修復(fù)

8、工程實(shí)施之前也已經(jīng)淹沒在一片臨時(shí)搭建建筑之中。對(duì)于此類問題，通過拆除，恢復(fù)原狀獲得解決。 同時(shí)，需要注意的是，為了避免由于價(jià)值判斷的失誤，造成對(duì)某些歷史層面信息的破壞，應(yīng)該對(duì)拆除部分慎重，比如說，對(duì)于使用過程中各個(gè)歷史時(shí)期所進(jìn)行的，結(jié)構(gòu)的必要加固、構(gòu)建的維修更換遺跡由于變更使用方式而造成的格局形態(tài)的改變以及一些歷史痕跡。由于時(shí)代的不同，這些維修加固帶有不同時(shí)代使用者的痕跡與特征，有些具有一定的合理性，有助于建筑的繼續(xù)存在，就不能等同于一般的搭建、添建而必須獲得保護(hù)；對(duì)于某些歷史痕跡的評(píng)價(jià)，如：文革時(shí)期留在墻上的標(biāo)語。它是社會(huì)歷史真實(shí)性的一部分，也應(yīng)該獲得保留。第二步，“加法”修補(bǔ)局部殘缺或者在

9、前面“減法”處理的基礎(chǔ)上對(duì)構(gòu)件進(jìn)行必要的加固和表層封護(hù)。使現(xiàn)狀獲得更加持久的保持。這些措施的根本目標(biāo)也在于盡可能的保留“歷史信息與歷史氛圍”，即文物現(xiàn)狀。所以，即使采用了“加法”，也不要引起建筑形態(tài)上的過多改變。以“古建筑表面彩畫的保護(hù)”為例，彩畫的現(xiàn)狀保護(hù)程序應(yīng)該包括以下步驟：1.清除彩畫層表面污物對(duì)于損壞起皮情況嚴(yán)重的，先加固，后清洗2.對(duì)現(xiàn)狀進(jìn)行彩色拍照記錄3.加固修復(fù)4.表面封護(hù)（噴霧法，1%的B-72丙酮溶液）5.對(duì)全部經(jīng)加固、封護(hù)后的彩畫照相記錄。例如：重慶湖廣會(huì)館的雕飾木構(gòu)件表層保護(hù)修復(fù)也基本遵循以上程序。獲得了良好效果。第一步雕飾木構(gòu)件的“表面初步清洗”（左：用洗耳球清洗；右：

10、用軟刷清洗）第二步雕飾木構(gòu)件中原有漆層脆弱部位的預(yù)加固第三步雕飾木構(gòu)件中漆層的清洗（左：清洗前；右：清洗后）第四步雕飾木構(gòu)件貼金的清洗（左：清洗效果；右：清洗細(xì)節(jié)）第五步對(duì)雕飾木構(gòu)件中縫隙的處理第六步對(duì)雕飾木構(gòu)件的補(bǔ)全和修復(fù)（左：清洗效果；右：清洗細(xì)節(jié)）漆作、彩畫的保護(hù)第一種：按照價(jià)值等級(jí)分類，最大限度保存歷史信息。在故宮武英門殿內(nèi)外檐彩畫修復(fù)工程中圖,將傳統(tǒng)的彩畫修復(fù)程序、現(xiàn)代文物修復(fù)工藝與“盡量保持歷史真實(shí)性”的原則三者結(jié)合起來獲得了突出的效果。對(duì)外檐彩畫的保護(hù)實(shí)行了三種不同標(biāo)準(zhǔn)；1911年以前的彩畫，盡可能地原狀保護(hù)，主要考慮其歷史資料價(jià)值的珍貴性；1911年至1924年的彩畫,根據(jù)保存

11、狀況決定做法,主要考慮彩畫現(xiàn)狀質(zhì)量的好壞；1925年以來的彩畫,采取保護(hù)、修復(fù)或復(fù)原的做法。具體講是按照清中期作法進(jìn)行復(fù)原,主要考慮這個(gè)時(shí)期代表了明、清故宮建筑藝術(shù)的最高成就,具有代表性的藝術(shù)價(jià)值。所以,整個(gè)修復(fù)原則是“根據(jù)價(jià)值評(píng)估和保存狀況進(jìn)行具體研究,其出發(fā)點(diǎn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不只是考慮外觀的新或舊”。同時(shí),為了最大限度保存歷史信息,對(duì)于破壞較少的內(nèi)飾彩畫的保護(hù),主要突出“原狀保護(hù)”的特色,只采用簡單除塵、清洗等措施,在清洗后進(jìn)行表面封護(hù)處理。第二種：“原狀復(fù)原” 為主的方式。在北京歷代帝王廟內(nèi)外檐彩畫的保護(hù)修繕過程中，采取了“原狀復(fù)原與現(xiàn)狀保存”相結(jié)合的方式。這種方式主要針對(duì)中國文物古跡保護(hù)準(zhǔn)則

12、提出的“正確把握審美標(biāo)準(zhǔn)”問題，將科學(xué)地修復(fù)作為表現(xiàn)歷史真實(shí)性的必要措施。在具體實(shí)施過程中，除了單獨(dú)保留一間建筑不做任何處理以展示彩畫現(xiàn)狀之外，外檐彩畫均進(jìn)行了全面修復(fù)，以歷史原狀為修繕標(biāo)準(zhǔn)。第三種：完全“現(xiàn)狀保存”方式。結(jié)合西方真實(shí)性原則和可識(shí)別性原則，國內(nèi)也出現(xiàn)了類似羅馬斗獸場的做法。針對(duì)損壞程度不同的建筑構(gòu)件，在盡量保留原物的基礎(chǔ)上予以更換，但是新更換的構(gòu)件必須與保留原來的構(gòu)件之間的差異，具體做法包括留白、清漆不做地仗，只飾清油。對(duì)于檐下?lián)p壞嚴(yán)重的彩畫只給予現(xiàn)狀保護(hù)，不進(jìn)行原狀修復(fù)。第四種：考慮保護(hù)修復(fù)與再利用功能之間的協(xié)調(diào)。故宮午門城臺(tái)上的幾處建筑在延續(xù)其“展廳功能” 的同時(shí)，為了保護(hù)

13、內(nèi)檐彩畫及天棚彩畫，除了對(duì)彩畫進(jìn)行必要的維護(hù)、清理，實(shí)現(xiàn)“原狀保存”之外，在室內(nèi)整體添加了密閉式輕質(zhì)玻璃廳圖。它將參觀人流徹底與建筑及文物展品分隔開，既保證了文物展覽所要求的恒溫、恒濕展覽環(huán)境，又避免了參觀者對(duì)文物展品及文物建筑的二次破壞，也是一個(gè)對(duì)文物保護(hù)與再利用功能要求之間整體考慮的重要探索。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)介紹2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本特性3.國內(nèi)外研究與應(yīng)用狀況4.應(yīng)用實(shí)例5.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)的主要問題6.虛擬仿真技術(shù)對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)研究的意義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality , VR)是綜合計(jì)算機(jī)圖形

14、技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種技術(shù), 科學(xué)技術(shù)綜合發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù), 也是力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)等各種學(xué)科的綜合應(yīng)用。 目前，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人文歷史和自然地理遺產(chǎn)的瀏覽漫游的虛擬遺產(chǎn)理念因其在研究、保護(hù)、介紹人文歷史和自然地理方面都能起到非常重要的作用，已經(jīng)在國際上得到了廣泛的認(rèn)同。因此，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)文化遺產(chǎn)建筑進(jìn)行虛擬重建，建立三維虛擬交互系統(tǒng)，不僅能保留文物建筑的原始數(shù)據(jù)，并且可以重建已被毀壞的建筑，恢復(fù)建筑遺產(chǎn)原始風(fēng)貌，為建筑遺產(chǎn)的保護(hù)與發(fā)展途徑，提供科學(xué)而直觀的依據(jù)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本特性1、沉浸性

15、過去人們只能從外部去觀察計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果。而有了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人們可以沉浸到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所制造的虛擬環(huán)境之中，參與者具有身臨其境的現(xiàn)場感。2、交互性過去人們只能通過鼠標(biāo)、鍵盤與計(jì)算機(jī)環(huán)境中的數(shù)字化信息發(fā)生交互作用，有了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人們可以利用傳感器數(shù)據(jù)頭盔、手套、眼鏡等與多維化的信息環(huán)境發(fā)生交互作用。3、想象性過去人們只能從以定量計(jì)算的結(jié)果中得到啟發(fā)而加深對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，有了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人們可以從定性和定量兩者相結(jié)合的環(huán)境中得到啟發(fā)而加深對(duì)事物的認(rèn)識(shí)。這些都強(qiáng)調(diào)了人在虛擬世界中的主導(dǎo)作用。國內(nèi)外研究與應(yīng)用狀況國外情況： 國外技術(shù)應(yīng)用于建筑與建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域開始的較早，也有了許多成果。目前已經(jīng)完

16、成了德國以及中國的兵馬俑等虛擬模型的制作。1995年，第一次虛擬世界遺產(chǎn)會(huì)議在英國召開，主題是“虛擬龐培古城”，1996年第二次虛擬世界遺產(chǎn)會(huì)議也是在英國召開，在會(huì)上演示了虛擬巨石陣。英國自然歷史博物館利用三位掃描儀對(duì)文物進(jìn)行掃描，將其立體色彩數(shù)字模型送到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，建立了虛擬博物館。國內(nèi)外研究與應(yīng)用狀況國內(nèi)情況：目前國內(nèi)技術(shù)在建筑與建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的研究還處于初級(jí)階段,與發(fā)達(dá)國家存在有一定的差距,但現(xiàn)在己引起有關(guān)部門和學(xué)術(shù)界的重視,國內(nèi)一些重點(diǎn)院校已投入到這一領(lǐng)域的研究工作。故宮博物院的“激光雷達(dá)故宮古建筑數(shù)字化保護(hù)與應(yīng)用”,不僅對(duì)古建筑的保護(hù)有著重要的意義,而且使觀眾在互聯(lián)網(wǎng)上,就可以

17、欣賞到每一個(gè)建筑構(gòu)件、每一件珍稀文物、每一處裝飾處理。應(yīng)用實(shí)例1 .香港志蓮凈苑 志蓮凈苑始建于1932 年, 為迎接1997 年香港回歸, 于1996 年動(dòng)工重建, 并于1998 年竣工，總占地30 , 000 平方米, 建成了當(dāng)今世界上最大的仿唐木構(gòu)建筑佛寺。重建過程中，為了建立唐代建筑的三維數(shù)字化檔案，需要通過各種高精度測量手段獲取單個(gè)木構(gòu)件的三維數(shù)據(jù)；并從木構(gòu)件的加工到整體建筑物組裝進(jìn)行全程質(zhì)量控制與監(jiān)理，最后利用虛擬現(xiàn)實(shí)和三維技術(shù)開發(fā)虛擬建筑環(huán)境。木構(gòu)建筑的局部安裝過程木構(gòu)建筑物整體性的虛擬組裝虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)的主要問題1、虛擬交互系統(tǒng)的功能不夠完善。 很多建筑遺產(chǎn)

18、的虛擬交互系統(tǒng)更多地注重于場景視覺效果的實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于系統(tǒng)的功能開發(fā)重視不夠。一些虛擬交互系統(tǒng)與建筑遺產(chǎn)保護(hù)研究的結(jié)合不夠深入，系統(tǒng)所提供的信息不夠全面，缺乏研究領(lǐng)域的使用價(jià)值，導(dǎo)致虛擬交互系統(tǒng)沒有在建筑遺產(chǎn)的深入研究中起到應(yīng)有的用。2、由于目前三維實(shí)時(shí)虛擬技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，開發(fā)過程具有一定的技術(shù)難度導(dǎo)致系統(tǒng)的開發(fā)成本較高，并且開發(fā)周期較長，使得用戶對(duì)于技術(shù)的應(yīng)用存在一定的顧慮，影響了技術(shù)在很多領(lǐng)域中的普及和推廣。運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)研究,主要有以下幾個(gè)方面的意義：1、提高文物建筑的展示效果,使更多的人能夠接觸到歷史上優(yōu)秀的建筑文化。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用于歷史建筑的保護(hù)時(shí)，可以使

19、系統(tǒng)精確逼真地模擬出歷史建筑的原貌，建筑遺跡的結(jié)構(gòu)布局、材料、紋理，包括周邊環(huán)境乃至不同季節(jié)、一天中的不同時(shí)段的光影效果都會(huì)在上得到真實(shí)的再現(xiàn)。觀察者能夠自如地在歷史建筑的虛擬環(huán)境中行走甚至是飛翔，去到建筑物的任意一個(gè)角落，對(duì)建筑遺跡進(jìn)行全方位的觀察。從而使更多的人對(duì)建筑遺產(chǎn)具有全面深刻的認(rèn)識(shí)和了解。2 、提高文物建筑的保護(hù)技術(shù)手段 在文物建筑當(dāng)中存在大量的易損構(gòu)建，這些建筑構(gòu)件的都容易出現(xiàn)脆化、脫色、剝落等現(xiàn)象，即便人工修復(fù)后仍難長期用于研究與展示。利用細(xì)致擬真的虛擬技術(shù)，我們可以預(yù)先展現(xiàn)文物建筑修復(fù)后的影像，從而檢驗(yàn)修復(fù)技術(shù)、手段的可行性進(jìn)一步可以和視圖計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，考察修復(fù)過程中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)和修復(fù)后的耐久性利用虛擬技術(shù)大量而