建筑遗产保护的技术与工艺.ppt

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1、建筑遗产保护的技术与工艺,建筑遗产保护的传统技术与工艺,1.大遗址保护的具体措施2.古建筑中破损构件修复3.建筑“局部复原”和构件“局部更换”。,大遗址保护的具体措施,由于我国遗址发掘现场包括夯土地面、柱础，传统砖铺地面等都无法完全适应露天保存的方法，完全照搬西方的“现状保存”几乎不可能。为了实现遗址保护中最核心的原则“原位保存”原则的要求，我国有关遗址保护的措施研究正逐渐升温。在对遗址的保护方法上一般多采用建造遮棚，覆盖物，及建造博物馆等方式。例如：秦始皇兵马俑遗址保存；陕西半坡村人类古遗迹博物馆等。,这方面日本创造了一种“覆土保存法”。即，经过发掘的遗址仍然以土将其覆盖，采用“复制品”进行

2、展示，这样解决了遗址保护问题，又满足了参观需要，具有东方特色。,在唐代大明宫麟德殿等建筑遗址保护工程中已经采用了类似方法。即在夯土遗址表面一5cm细沙作为隔离层，再用土覆盖0.5m作为保护层，上面依据考证结果建造复原台基。这样不仅保护了遗址，而且体现了研究成果。,秦始皇兵马俑遗址,陕西半坡村人类古遗迹,古建筑中破损构件修复,1.“以旧换新”原则 本着“以旧换新”原则，古建筑中破损构件在维修过程中基本予以更换，即使有诸如“墩接、挖补”等手法保留部分材料,但是建筑表面被重新着色油漆,要求看上去如新的一样,历史痕迹不予保留。在修缮过程中也没有对原来建筑结构、材料、工艺等采取刻意的保留措施。所以在经历

3、了多次维修之后,往往造成对原来建筑形态、构件的改变，其中有些是合理的改良，有些可能是某种程度的破坏。以杭州六合塔的屡次维修为例，最初吴越王的九级塔在宣和年间被毁后，后期重建的只是七级。2.原址重建 还有一种完全使古建筑“焕然一新”的方式就是对古迹的“原址重建”，特别是民间建筑的原址重建行为。针对那些己经完全毁坏或毁坏严重的历史古迹，如果没有保存下来图纸资料，很多时候只有依据历代文学作品的描述、碑文、民间传说等文献资料和有限的图片资料如书籍画册、石刻浮雕等作为重建的依据。而且中国古代的重建工程，为了表示对前代的追思和宏扬，复建建筑规模和繁复程度往往并不依原样，反而结合当时朝代建筑技术的水平和经济

4、实力尽可能的加大建筑规模，在建筑装饰和构件制作上日趋繁复富丽。在著名的宋代文人范仲淹的岳阳楼记中就有这样的描述“庆历四年春,滕子京滴守巴陵郡。越明年,政通人和,百废具兴。乃重修岳阳楼，增其旧制,刻唐贤今人诗赋于其上”。在唐代以前它只是一座两层木结构建筑,在宋代以后则变成三层木结构。目前的岳阳楼乃是清光绪六年重修之作。图4.5所以,这样的重建方式最终使维修工程基本上变成了新建工程。,古建筑的“局部复原”指证据确凿可以准确进行的复原修复。构件“局部更换”指对于现状古建筑局部构件损坏严重到必须进行更换,才能满足建筑基本功能要求、结构支撑要求以及和形态要求的构件更换。如由于古建筑经过长期的自然侵蚀或人

5、为损害，原建筑构件或结构局部有所损毁，或半边缺失的，一般发生在建筑物的屋顶，角部或山墙等处。在更换、修复中应依据“原状”进行更换，也就是采用原来的材料和工艺技术。,建筑“局部复原”和构件“局部更换”。,建筑“局部复原”和构件“局部更换”是以当代西方遗产保护中对真实性价值的理解为基础，它既要求保持建筑现状形态，更加重要的是以具体的保护技术与方法保持现状。在实际操作中具有更加普遍的推广意义。它的适用对象包括以下三种：,（一）对于那些初建原状已无可考或是一时还难以考证出原状的时候所采取的措施。（二）是由于恢复原状需要较大的投资和较强的技术力量,而目前还不能进行复原或者从综合价值判断没有必要采用复原原

6、状做法的情况下采取的措施。（三）对于现状情况基本完整、历史层次分明,建筑艺术质量良好的建筑及构件。,（一）对于那些初建原状已无可考或是一时还难以考证出原状的时候所采取的措施。目前己经残缺的部分，在没有完全可靠证据的情况下，应考虑“维持现状”,以重庆湖广会馆禹王宫侧门的保护为例，在清理场地的过程中发现场地南端有一个被封堵的石门洞，门洞上石匾中隐约可辨“九州故同”四个大字，根据史料的记载得知是禹王宫的一个侧门，由于依据不充分，没有对其进行复原。在进行新建建筑的设计时，将原有门洞进行保留，并作为新建建筑的一部分。为了确保门洞的安全性，在门洞四周加设框架进行加固。禹王宫戏台遗址的保护太华巷号三台地面发

7、现了八字形的石基础，根据相邻的建筑推测，可能为原来的一个戏台，因为依据不充分，遗址进行了现状保护，以供参观。,（三）对于现状情况基本完整、历史层次分明，建筑艺术质量良好的建筑及构件。“现状保护”的基本措施包括两大步骤。,第一步，“减法”即减去两类东西。,首先是除去破坏建筑物本体质量的一切有害病理因素。如有害微生物、植物污染痕迹，如烟尘，酸雨，霉点等造成的污染。对于这些问题，通过“清洗”过程，力求恢复并保持所有历史层面的完整面目，,其次，建筑使用过程中，由于各种历史原因造成的不合理搭建、改建。尤其是那些朽坏腐烂，不能恢复并有碍观瞻。严重破坏历史审美感的部分。以重庆湖广会馆为例，虽然它早已经是省级

8、文保单位，但是在保护修复工程实施之前也已经淹没在一片临时搭建建筑之中。对于此类问题，通过拆除，恢复原状获得解决。,同时，需要注意的是，为了避免由于价值判断的失误，造成对某些历史层面信息的破坏，应该对拆除部分慎重，比如说，对于使用过程中各个历史时期所进行的，结构的必要加固、构建的维修更换遗迹由于变更使用方式而造成的格局形态的改变以及一些历史痕迹。由于时代的不同，这些维修加固带有不同时代使用者的痕迹与特征，有些具有一定的合理性，有助于建筑的继续存在，就不能等同于一般的搭建、添建而必须获得保护；对于某些历史痕迹的评价，如：文革时期留在墙上的标语。它是社会历史真实性的一部分，也应该获得保留。,第二步，

9、“加法”修补局部残缺或者在前面“减法”处理的基础上对构件进行必要的加固和表层封护。使现状获得更加持久的保持。,这些措施的根本目标也在于尽可能的保留“历史信息与历史氛围”，即文物现状。所以，即使采用了“加法”，也不要引起建筑形态上的过多改变。以“古建筑表面彩画的保护”为例，彩画的现状保护程序应该包括以下步骤：1.清除彩画层表面污物对于损坏起皮情况严重的，先加固，后清洗2.对现状进行彩色拍照记录3.加固修复4.表面封护（喷雾法，1%的B-72丙酮溶液）5.对全部经加固、封护后的彩画照相记录。,例如：重庆湖广会馆的雕饰木构件表层保护修复也基本遵循以上程序。获得了良好效果。,第一步雕饰木构件的“表面初

10、步清洗”（左：用洗耳球清洗；右：用软刷清洗）,第二步雕饰木构件中原有漆层脆弱部位的预加固,第三步雕饰木构件中漆层的清洗（左：清洗前；右：清洗后）,第四步雕饰木构件贴金的清洗（左：清洗效果；右：清洗细节）,第五步对雕饰木构件中缝隙的处理,第六步对雕饰木构件的补全和修复（左：清洗效果；右：清洗细节）,漆作、彩画的保护,第一种：按照价值等级分类，最大限度保存历史信息。,在故宫武英门殿内外檐彩画修复工程中图,将传统的彩画修复程序、现代文物修复工艺与“尽量保持历史真实性”的原则三者结合起来获得了突出的效果。对外檐彩画的保护实行了三种不同标准；1911年以前的彩画，尽可能地原状保护，主要考虑其历史资料价值

11、的珍贵性；1911年至1924年的彩画,根据保存状况决定做法,主要考虑彩画现状质量的好坏；1925年以来的彩画,采取保护、修复或复原的做法。具体讲是按照清中期作法进行复原,主要考虑这个时期代表了明、清故宫建筑艺术的最高成就,具有代表性的艺术价值。所以,整个修复原则是“根据价值评估和保存状况进行具体研究,其出发点和评价标准不只是考虑外观的新或旧”。同时,为了最大限度保存历史信息,对于破坏较少的内饰彩画的保护,主要突出“原状保护”的特色,只采用简单除尘、清洗等措施,在清洗后进行表面封护处理。,第二种：“原状复原”为主的方式。,在北京历代帝王庙内外檐彩画的保护修缮过程中，采取了“原状复原与现状保存”

12、相结合的方式。这种方式主要针对中国文物古迹保护准则提出的“正确把握审美标准”问题，将科学地修复作为表现历史真实性的必要措施。在具体实施过程中，除了单独保留一间建筑不做任何处理以展示彩画现状之外，外檐彩画均进行了全面修复，以历史原状为修缮标准。,第三种：完全“现状保存”方式。,结合西方真实性原则和可识别性原则，国内也出现了类似罗马斗兽场的做法。针对损坏程度不同的建筑构件，在尽量保留原物的基础上予以更换，但是新更换的构件必须与保留原来的构件之间的差异，具体做法包括留白、清漆不做地仗，只饰清油。对于檐下损坏严重的彩画只给予现状保护，不进行原状修复。,第四种：考虑保护修复与再利用功能之间的协调。,故宫

13、午门城台上的几处建筑在延续其“展厅功能”的同时，为了保护内檐彩画及天棚彩画，除了对彩画进行必要的维护、清理，实现“原状保存”之外，在室内整体添加了密闭式轻质玻璃厅图。它将参观人流彻底与建筑及文物展品分隔开，既保证了文物展览所要求的恒温、恒湿展览环境，又避免了参观者对文物展品及文物建筑的二次破坏，也是一个对文物保护与再利用功能要求之间整体考虑的重要探索。,虚拟现实技术在文化遗产保护中的应用,1.虚拟现实技术介绍2.虚拟现实系统的基本特性3.国内外研究与应用状况4.应用实例5.虚拟现实技术技术应用于建筑遗产保护的主要问题6.虚拟仿真技术对建筑遗产进行数字化保护研究的意义,虚拟现实技术介绍,虚拟现实

14、技术(Virtual Reality,VR)是综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种技术,科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术,也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。,目前，利用虚拟现实技术实现对人文历史和自然地理遗产的浏览漫游的虚拟遗产理念因其在研究、保护、介绍人文历史和自然地理方面都能起到非常重要的作用，已经在国际上得到了广泛的认同。因此，采用虚拟现实技术对文化遗产建筑进行虚拟重建，建立三维虚拟交互系统，不仅能保留文物建筑的原始数据，并且可以重建已被毁坏的建筑，恢复建筑遗产原始风貌，为建筑遗产的保护与发展途径

15、，提供科学而直观的依据。,虚拟现实系统的基本特性,1、沉浸性过去人们只能从外部去观察计算机处理的结果。而有了虚拟现实技术，人们可以沉浸到计算机系统所制造的虚拟环境之中，参与者具有身临其境的现场感。2、交互性过去人们只能通过鼠标、键盘与计算机环境中的数字化信息发生交互作用，有了虚拟现实技术，人们可以利用传感器数据头盔、手套、眼镜等与多维化的信息环境发生交互作用。3、想象性过去人们只能从以定量计算的结果中得到启发而加深对事物的认识，有了虚拟现实技术，人们可以从定性和定量两者相结合的环境中得到启发而加深对事物的认识。这些都强调了人在虚拟世界中的主导作用。,国内外研究与应用状况,国外情况：国外技术应用

16、于建筑与建筑遗产保护领域开始的较早，也有了许多成果。目前已经完成了德国以及中国的兵马俑等虚拟模型的制作。1995年，第一次虚拟世界遗产会议在英国召开，主题是“虚拟庞培古城”，1996年第二次虚拟世界遗产会议也是在英国召开，在会上演示了虚拟巨石阵。英国自然历史博物馆利用三位扫描仪对文物进行扫描，将其立体色彩数字模型送到虚拟现实系统中，建立了虚拟博物馆。,国内外研究与应用状况,国内情况：目前国内技术在建筑与建筑遗产保护领域的研究还处于初级阶段,与发达国家存在有一定的差距,但现在己引起有关部门和学术界的重视,国内一些重点院校已投入到这一领域的研究工作。故宫博物院的“激光雷达故宫古建筑数字化保护与应用

17、”,不仅对古建筑的保护有着重要的意义,而且使观众在互联网上,就可以欣赏到每一个建筑构件、每一件珍稀文物、每一处装饰处理。,应用实例,1.香港志莲净苑 志莲净苑始建于1932 年,为迎接1997 年香港回归,于1996 年动工重建,并于1998 年竣工，总占地30,000 平方米,建成了当今世界上最大的仿唐木构建筑佛寺。重建过程中，为了建立唐代建筑的三维数字化档案，需要通过各种高精度测量手段获取单个木构件的三维数据；并从木构件的加工到整体建筑物组装进行全程质量控制与监理，最后利用虚拟现实和三维技术开发虚拟建筑环境。,木构建筑的局部安装过程,木构建筑物整体性的虚拟组装,虚拟现实技术技术应用于建筑遗

18、产保护的主要问题,1、虚拟交互系统的功能不够完善。很多建筑遗产的虚拟交互系统更多地注重于场景视觉效果的实现，而对于系统的功能开发重视不够。一些虚拟交互系统与建筑遗产保护研究的结合不够深入，系统所提供的信息不够全面，缺乏研究领域的使用价值，导致虚拟交互系统没有在建筑遗产的深入研究中起到应有的用。2、由于目前三维实时虚拟技术标准不统一，开发过程具有一定的技术难度导致系统的开发成本较高，并且开发周期较长，使得用户对于技术的应用存在一定的顾虑，影响了技术在很多领域中的普及和推广。,运用虚拟仿真技术对建筑遗产进行数字化保护研究,主要有以下几个方面的意义：,1、提高文物建筑的展示效果,使更多的人能够接触到

19、历史上优秀的建筑文化。虚拟现实系统应用于历史建筑的保护时，可以使系统精确逼真地模拟出历史建筑的原貌，建筑遗迹的结构布局、材料、纹理，包括周边环境乃至不同季节、一天中的不同时段的光影效果都会在上得到真实的再现。观察者能够自如地在历史建筑的虚拟环境中行走甚至是飞翔，去到建筑物的任意一个角落，对建筑遗迹进行全方位的观察。从而使更多的人对建筑遗产具有全面深刻的认识和了解。2、提高文物建筑的保护技术手段 在文物建筑当中存在大量的易损构建，这些建筑构件的都容易出现脆化、脱色、剥落等现象，即便人工修复后仍难长期用于研究与展示。利用细致拟真的虚拟技术，我们可以预先展现文物建筑修复后的影像，从而检验修复技术、手

20、段的可行性进一步可以和视图计算技术相结合，考察修复过程中的各项环节和修复后的耐久性利用虚拟技术大量而完好地多角度展示文物建筑，从而使文物建筑实体保存在更加严密的环境中，有利于文物建筑寿命的延长在虚拟现实系统中，经过预先的数据加工与处理，观察者可以实时地在历史建筑的虚拟环境中增加与修改对象。这样就使得在历史建筑的环境改造与重建工程中设计者与决策者可以不同的角度，不同的方面对建造、改造的结果加以有效的评估，并且对工程的不同方案加以身临其境的体验与对比，加强了决策的科学性与准确性。,3、突破时空限制充分发挥建筑遗产的价值我国拥有大量的文物建筑,由于处于交通闭塞的地区,使文物建筑的价值无法发挥出来。而

21、虚拟现实技术提供了脱离文物原件而表现其本来的重量、触觉等非视觉感受的技术手段,能根据考古研究数据和文献记载,模拟地展示尚未挖掘或已经湮灭了的遗址、遗存。并透过网络技术能将这些文物资源统一整合起来,全面地向社会传播,而丝毫不会影响到建筑遗产本身的安全4、整合并共享建筑遗产及其相关的文物史料资源虚拟建筑环境可以包含有相关对象的丰富完整的资料与数据。我们可以针对特定的历史建筑建立其相关资料的数据库。数据库的资料全部是数字化的资料与数据,数据库的内容可以与虚拟环境的相关三维模型关联起来,观察者在三维虚拟环境中考察与体验时可以实时地获取与调阅所感兴趣对象的相关数据与资料。我们可以通过计算机网络来整合统一大范围内的文物资源,并且通过网络在大范围内来利用虚拟技术更加全面、生动、逼真地展示文物建筑,从而使文物建筑脱离地域限制,实现资源共享,真正成为全人类可以“拥有”的文化遗产。,谢谢观赏,