建筑遺產(chǎn)保護的技術(shù)與工藝

1、建筑遺產(chǎn)保護的技術(shù)與工藝建筑遺產(chǎn)保護的傳統(tǒng)技術(shù)與工藝1.大遺址保護的具體措施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。為了實現(xiàn)遺址保護中最核心的原則“原位保存”原則的要求，我國有關(guān)遺址保護的措施研究正逐漸升溫。在對遺址的保護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”進行展示，這

2、樣解決了遺址保護問題，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工程中已經(jīng)采用了類似方法。即在夯土遺址表面一5cm細沙作為隔離層，再用土覆蓋0.5m作為保護層，上面依據(jù)考證結(jié)果建造復(fù)原臺基。這樣不僅保護了遺址，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”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，最初吳越王的九級塔在宣和年間被毀后，后期重建的只是七級。2.原址重建 還有一種完全使古建筑“煥然一新”的方式就是對古跡的“原址重建”，特別是民間建筑的原址重建行為。針對那些己經(jīng)完全毀壞或毀壞嚴重的歷史古跡，如果沒有保存下來圖紙資料，很多時候只有依據(jù)歷代文學(xué)作品的描述、碑文、民間傳說等文獻資料和有限的圖片資料如書籍畫冊、石刻浮雕等作為重建的依據(jù)。而且中國古代的重建工程，為了表示對前代的追思和宏揚，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)時朝代建筑技術(shù)的水平和經(jīng)濟實力盡可能的加大

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)確進行的復(fù)原修復(fù)。構(gòu)件“局部更換”指對于現(xiàn)狀古建筑局部構(gòu)件損壞嚴重到必須進行更換,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)保護中對真實性價值的理解為基礎(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技術(shù)與方法保持現(xiàn)狀。在實際操作中具有更加普遍的推廣意義。它的適用對象包括以下三種：（一）對于那些初建原狀已無可考或是一時還難以考證出原狀的時候所采取的措施。（二）是由于恢復(fù)原狀需要較大的投資和較強的技術(shù)力量,而目前還不能進行復(fù)原或者從綜合價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）對于那些初建原狀已無可考或是一時還難以考證出原狀的時候所采取的措施。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” 以重慶湖廣會館禹王宮側(cè)門的保護為例，在清理場地的過程中發(fā)現(xiàn)場地南端有一個被封堵的石門洞，門洞上石匾中隱約可辨“九州故同”四個大字，根據(jù)史料的記載得知是禹王宮的一個側(cè)門，由于依據(jù)不充分，沒有對其進行復(fù)原。在進行新建建筑的設(shè)計時，將原有門洞進行保留，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)框架進行加固。禹王宮戲臺遺址的保護太華巷號三臺地面發(fā)現(xiàn)了八字形的石基礎(chǔ)，

7、根據(jù)相鄰的建筑推測，可能為原來的一個戲臺，因為依據(jù)不充分，遺址進行了現(xiàn)狀保護，以供參觀。（三）對于現(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”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，霉點等造成的污染。對于這些問題，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。嚴重破壞歷史審美感的部分。以重慶湖廣會館為例，雖然它早已經(jīng)是省級文保單位，但是在保護修復(fù)

8、工程實施之前也已經(jīng)淹沒在一片臨時搭建建筑之中。對于此類問題，通過拆除，恢復(fù)原狀獲得解決。 同時，需要注意的是，為了避免由于價值判斷的失誤，造成對某些歷史層面信息的破壞，應(yīng)該對拆除部分慎重，比如說，對于使用過程中各個歷史時期所進行的，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。由于時代的不同，這些維修加固帶有不同時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；對于某些歷史痕跡的評價，如：文革時期留在墻上的標(biāo)語。它是社會歷史真實性的一部分，也應(yīng)該獲得保留。第二步，“加法”修補局部殘缺或者在

9、前面“減法”處理的基礎(chǔ)上對構(gòu)件進行必要的加固和表層封護。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”為例，彩畫的現(xiàn)狀保護程序應(yīng)該包括以下步驟：1.清除彩畫層表面污物對于損壞起皮情況嚴重的，先加固，后清洗2.對現(xiàn)狀進行彩色拍照記錄3.加固修復(fù)4.表面封護（噴霧法，1%的B-72丙酮溶液）5.對全部經(jīng)加固、封護后的彩畫照相記錄。例如：重慶湖廣會館的雕飾木構(gòu)件表層保護修復(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：清洗細節(jié)）第五步對雕飾木構(gòu)件中縫隙的處理第六步對雕飾木構(gòu)件的補全和修復(fù)（左：清洗效果；右：清洗細節(jié)）漆作、彩畫的保護第一種：按照價值等級分類，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“盡量保持歷史真實性”的原則三者結(jié)合起來獲得了突出的效果。對外檐彩畫的保護實行了三種不同標(biāo)準(zhǔn)；1911年以前的彩畫，盡可能地原狀保護，主要考慮其歷史資料價值的珍貴性；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、修復(fù)或復(fù)原的做法。具體講是按照清中期作法進行復(fù)原,主要考慮這個時期代表了明、清故宮建筑藝術(shù)的最高成就,具有代表性的藝術(shù)價值。所以,整個修復(fù)原則是“根據(jù)價值評估和保存狀況進行具體研究,其出發(fā)點和評價標(biāo)準(zhǔn)不只是考慮外觀的新或舊”。同時,為了最大限度保存歷史信息,對于破壞較少的內(nèi)飾彩畫的保護,主要突出“原狀保護”的特色,只采用簡單除塵、清洗等措施,在清洗后進行表面封護處理。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。這種方式主要針對中國文物古跡保護準(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)歷史真實性的必要措施。在具體實施過程中，除了單獨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)合西方真實性原則和可識別性原則，國內(nèi)也出現(xiàn)了類似羅馬斗獸場的做法。針對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。對于檐下?lián)p壞嚴重的彩畫只給予現(xiàn)狀保護，不進行原狀修復(fù)。第四種：考慮保護修復(fù)與再利用功能之間的協(xié)調(diào)。故宮午門城臺上的幾處建筑在延續(xù)其“展廳功能” 的同時，為了保護

13、內(nèi)檐彩畫及天棚彩畫，除了對彩畫進行必要的維護、清理，實現(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，又避免了參觀者對文物展品及文物建筑的二次破壞，也是一個對文物保護與再利用功能要求之間整體考慮的重要探索。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護中的應(yīng)用1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)介紹2.虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本特性3.國內(nèi)外研究與應(yīng)用狀況4.應(yīng)用實例5.虛擬現(xiàn)實技術(shù)技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護的主要問題6.虛擬仿真技術(shù)對建筑遺產(chǎn)進行數(shù)字化保護研究的意義虛擬現(xiàn)實技術(shù)介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality , VR)是綜合計算機圖形

14、技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機交互技術(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)展起來的計算機領(lǐng)域的最新技術(shù), 也是力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、機構(gòu)運動學(xué)等各種學(xué)科的綜合應(yīng)用。 目前，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)對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、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同。因此，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對文化遺產(chǎn)建筑進行虛擬重建，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)的保護與發(fā)展途徑，提供科學(xué)而直觀的依據(jù)。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本特性1、沉浸性

15、過去人們只能從外部去觀察計算機處理的結(jié)果。而有了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，人們可以沉浸到計算機系統(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)、鍵盤與計算機環(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算的結(jié)果中得到啟發(fā)而加深對事物的認識，有了虛擬現(xiàn)實技術(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)而加深對事物的認識。這些都強調(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)會議也是在英國召開，在會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文物進行掃描，將其立體色彩數(shù)字模型送到虛擬現(xiàn)實系統(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)保護領(lǐng)域的研究還處于初級階段,與發(fā)達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“激光雷達故宮古建筑數(shù)字化保護與應(yīng)用”,不僅對古建筑的保護有著重要的意義,而且使觀眾在互聯(lián)網(wǎng)上,就可以

17、欣賞到每一個建筑構(gòu)件、每一件珍稀文物、每一處裝飾處理。應(yīng)用實例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行全程質(zhì)量控制與監(jiān)理，最后利用虛擬現(xiàn)實和三維技術(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)實技術(shù)技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護的主要問題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現(xiàn)，而對于系統(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、由于目前三維實時虛擬技術(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。運用虛擬仿真技術(shù)對建筑遺產(chǎn)進行數(shù)字化保護研究,主要有以下幾個方面的意義：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)實系統(tǒng)應(yīng)用于歷史建筑的保護時，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)、一天中的不同時段的光影效果都會在上得到真實的再現(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角落，對建筑遺跡進行全方位的觀察。從而使更多的人對建筑遺產(chǎn)具有全面深刻的認識和了解。2 、提高文物建筑的保護技術(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，從而檢驗修復(fù)技術(shù)、手段的可行性進一步可以和視圖計算技術(shù)相結(jié)合，考察修復(fù)過程中的各項環(huán)節(jié)和修復(fù)后的耐久性利用虛擬技術(shù)大量而