馮星宇
摘 要:河西走廊古民居歷史文化的傳承,除了史料資料記載,現(xiàn)存古民居建筑本身的結(jié)構(gòu),花紋圖案裝飾,以及建筑構(gòu)件都可以經(jīng)過許多方式再現(xiàn)展示,如三維數(shù)據(jù)模型的重現(xiàn)是民居歷史再現(xiàn)的重要手段。
關(guān)鍵詞:河西走廊 古民居 模擬數(shù)據(jù)模型 歷史再現(xiàn)
河西走廊古民居尤其是張掖古民居的歷史再現(xiàn)是對(duì)古建筑歷史文化再現(xiàn)的一種延續(xù)性保存手段,通過古民居實(shí)物再現(xiàn)可以真實(shí)的反映出不同時(shí)期古民居歷史變遷,其中古民居再現(xiàn)包括很多方面,例如對(duì)建筑的內(nèi)部窗戶樣式,窗戶的雕刻裝飾,窗戶門頭色彩裝飾,門頭結(jié)構(gòu),屋檐的造型,屋檐的雕刻裝飾,梁的形式,梁的構(gòu)造,柱的構(gòu)造樣式、色彩的分析以及柱的高矮等都是古民居歷史再現(xiàn)的重要內(nèi)容。
由于氣候原因,整個(gè)河西走廊古民居建筑呈現(xiàn)出屋頂為平面四邊形居多,甘肅河?xùn)|地區(qū)民居在外觀印象當(dāng)中為平屋頂?shù)男问?,呈人字形屋頂,河?xùn)|雨水較為充足,人字形屋頂便于雨水流走。河西走廊張掖古民居除傳統(tǒng)四合院民居外,還有諸如裕固族、蒙古族等少數(shù)民族民居也是不容忽視的,它在張掖民居中占有一定的比重,就其民居建筑形式也較為獨(dú)特。
《甘肅省實(shí)施文化遺產(chǎn)“歷史再現(xiàn)”工程的意見》指出,加強(qiáng)文物本體搶救保護(hù),運(yùn)用原狀展示、陳列展示、模擬展示、揭露展示和復(fù)原展示等多種手段,全面深入地揭示其歷史文化價(jià)值,讓文化遺產(chǎn)從歷史記憶中走出來、“活起來”。河西走廊自古以來就是民族交融之地。歷史上曾經(jīng)是游牧民族生活的地方,就其古民居來說,除了四合院式土木結(jié)構(gòu)的房子以外,帳篷這種民居樣式也較為普遍。就其帳篷來說,河西走廊應(yīng)用這種居住空間的當(dāng)屬張掖的裕固族,裕固族是全國唯一的在河西走廊的少數(shù)民族,其分布在大河、皇城、康樂、明花、區(qū)及馬蹄區(qū)的友愛鄉(xiāng),其余居住在酒泉市肅州區(qū)的黃泥堡裕固族鄉(xiāng),是回紇后裔之一。就其帳篷的形式而言,也和其他少數(shù)民族居所有很大的差別,隨歷史的變遷也豐富多彩,其建筑形式獨(dú)特少見, 這一帳篷經(jīng)常用耗牛的毛編織而成,一般長5米、寬3米、高2米左右,帳篷的四周用棕色或黑色牛毛搓繩拉緊固定,再用四根木柱和一根頂梁組合在一起,分別固定在周圍的木橛子上,把帳篷拉成八角圓形或是方形,屋頂開一個(gè)天窗,天氣晴朗的時(shí)候打開,下雨或是陰天時(shí)用一塊能夠活動(dòng)的牦牛氈蓋住。裕固族人講究風(fēng)水。牧民在搭建帳時(shí),按照向陽避風(fēng),山形,河流來確定房子的坐向,一般大多數(shù)坐北向南,也有坐東向西或坐西向東的,帳篷門一般不朝北開,可對(duì)著山、河溝開。其屋頂采用裕固族帽子的樣式,裝飾圖案除了屋頂四周外,圍繞帳篷的一圈,八個(gè)方向也繪制了八寶吉祥圖案。這一民居的再現(xiàn)隨著歷史的變遷帳篷的形質(zhì)也發(fā)生了改變,當(dāng)?shù)卣畬?duì)其采取保護(hù),有它的自身歷史價(jià)值、歷史地位。
現(xiàn)在張掖的古民居保存下來的僅僅29處,其分布在張掖市的西大街的法院南側(cè)、張掖市青年東街上的文廟巷內(nèi),還有勞動(dòng)街的南面、北面、東面、稅亭街街巷都有零散的分布。雖然進(jìn)行掛牌保護(hù),修繕以及復(fù)原等工作,但是,張掖古民居的形制結(jié)構(gòu)大都以土木結(jié)構(gòu)為主,其建筑的原材料采用當(dāng)?shù)氐狞S土和木材,由于材料的限制,黃土和木材的不論其耐久性方面或堅(jiān)固性都不及水泥鋼筋混凝土,要因此需要定期的修繕和維護(hù)。隨著城市的發(fā)展,夯筑打墻的技術(shù)和用土坯去砌墻的方法已經(jīng)不常用了,但是若要沒有了土墻這一結(jié)構(gòu)樣式,其實(shí)也失去了古民居的精髓所在;更有一些如用青磚去勒腳、青磚做成山尖的形狀,以及勾頭、屋脊、筒瓦、等不同尺寸的幾何建筑構(gòu)件的燒制方法以及工藝,也很少有人去掌握和運(yùn)用,所以那些精美的磚雕,木雕,木刻等形象很難恢復(fù)到原來的樣子和水平,都有不同程度的偏差。因此,張掖古民居的歷史再現(xiàn),就是要根據(jù)原有建筑的建筑質(zhì)量、損壞程度和歷史原因環(huán)境等因素,應(yīng)采用不同形式的修復(fù)方式。主要分為三類:一是以舊為舊,盡可能地恢復(fù)在現(xiàn)有古民居建筑的基礎(chǔ)上還原以往的風(fēng)格,即修舊如舊;二是新舊對(duì)比建筑的內(nèi)部與外部,根據(jù)不同時(shí)期的歷史文化取得一手資料,進(jìn)行修復(fù),在這一過程中我們強(qiáng)調(diào)歲月留下的痕跡,使得建筑修復(fù)部位能夠明顯區(qū)別于古老的建筑部分,從而產(chǎn)生出建筑的新舊對(duì)比,更好的分析原有古民居的形態(tài)特征及其意義。三是運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)去模擬古建筑曾今的模樣和當(dāng)時(shí)發(fā)生的事情,去模擬場景再現(xiàn),用藝術(shù)的空間形式對(duì)已存在的古建筑進(jìn)行再現(xiàn)。古民居古建筑的修復(fù)技術(shù)同樣可以運(yùn)用到古民居的歷史再現(xiàn)。
三維模型是對(duì)三維形體的空間描述。利用三維模型對(duì)古民居進(jìn)行歷史再現(xiàn)是一種較為可行的方法,而且有成功的先例。據(jù)新聞報(bào)道,揚(yáng)州大學(xué)建筑學(xué)院古建測繪隊(duì)受揚(yáng)州市文物局委托,對(duì)該市清代廖可亭鹽商住宅進(jìn)行進(jìn)行測繪復(fù)原。廖可亭鹽商住宅位于揚(yáng)州市南河下歷史街區(qū)118號(hào),建于光緒31年(1905年),為省級(jí)文物保護(hù)單位?,F(xiàn)古宅內(nèi)有住戶幾十家,因文革時(shí)期受損嚴(yán)重,亟待保護(hù)。其間,測繪隊(duì)員們將根據(jù)獲得的數(shù)據(jù),運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖原理將標(biāo)有數(shù)據(jù)的草圖整理成計(jì)算機(jī)二維投影圖,最后建立數(shù)字三維模型。此次古建筑測繪主要是為古城歷史文物的保護(hù)、維修等提供最基本的地理信息數(shù)據(jù),進(jìn)而推動(dòng)揚(yáng)州古城保護(hù)的數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程,使得文物保護(hù)工作更加科學(xué)高效。
對(duì)于古建筑內(nèi)部大木結(jié)構(gòu)的記錄有兩種方法,一種是拍照、另一種是通過拉皮尺對(duì)建筑進(jìn)行測量和記錄。由于古建筑的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變,用傳統(tǒng)的方法對(duì)大木結(jié)構(gòu)的實(shí)體曲面模型的數(shù)據(jù)整理是耗時(shí)和費(fèi)工的一項(xiàng)任務(wù)。但是當(dāng)我們通過采用三維激光雷達(dá)掃描技術(shù),就可以很快的突破這一技術(shù)難點(diǎn)。激光掃描儀可以獲得物體反射激光束,然后這一光束再到達(dá)被測物體,從而獲得反射回掃描儀的時(shí)間差,就可以計(jì)算出掃描儀到被測物體之間的距離,并且連續(xù)采用反射脈沖激光的鏡子的角度值去獲得被測物體的一個(gè)精準(zhǔn)的三維坐標(biāo)。通過三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和相關(guān)的建模軟件制作出三角網(wǎng)模型和Nurbs模型,通過這兩種模型去得到古建筑的線性數(shù)據(jù)和特征面貌。通過三角網(wǎng)模型去制作建筑的立面圖;用三角網(wǎng)模型和Nurbs模型來去制作古建筑的剖面圖和平面圖。
河西走廊古民居尤其是張掖古民居的歷史再現(xiàn),也可采用現(xiàn)代科技信息技術(shù),收取整理民居的相關(guān)分析數(shù)據(jù),例如民居的大小,尺寸,顏色,結(jié)構(gòu),形質(zhì)等,統(tǒng)一整理收集,運(yùn)用三維數(shù)據(jù),進(jìn)行三維建模,從而做出實(shí)物的三維模型,達(dá)到再現(xiàn)民居實(shí)物再現(xiàn)的目的。同時(shí)在三維建模過程中又為古民居的修繕和復(fù)原工作提供精準(zhǔn)的、細(xì)致的、工程化的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)資料。在民居數(shù)據(jù)的取證過程中我們還將要預(yù)計(jì)出古民居將來所遇到的自認(rèn)災(zāi)害和認(rèn)為因素,例如風(fēng)化,損毀,受潮變形給古民居帶來的危險(xiǎn),一些稀少珍貴的民居,例如張掖現(xiàn)存清代高總兵府,是張掖民居中規(guī)模最大保存最完整,文化價(jià)值最高的民居,相當(dāng)于北京的恭王府,只不過規(guī)模形制嫌小,像這一類民居留存久遠(yuǎn)的歷史烙印,反映著當(dāng)時(shí)達(dá)官貴人的生活面貌,其房屋的結(jié)構(gòu)樣式形質(zhì)和色彩圖案裝飾都區(qū)分于普通百姓民居。對(duì)于研究當(dāng)時(shí)社會(huì)的歷史文化都有重要的價(jià)值。
對(duì)民居這類文化遺產(chǎn)的保護(hù),要考慮到未來所面臨不可知的因素,如燒毀或是全部倒塌,所以古民居的保護(hù)除了還原維修,還必須考慮根據(jù)較為完整的基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)信息,真實(shí)的圖像資料進(jìn)行歷史再現(xiàn)。首先是數(shù)據(jù)的整理,平時(shí)的模擬實(shí)物再現(xiàn)這項(xiàng)工作就必不可少,甚至是其中非常重要的環(huán)節(jié),其中對(duì)于于圖紙繪制的準(zhǔn)確性,數(shù)據(jù)收集的全面性要求就很高,通過實(shí)地去測量建筑物與周邊建筑物后取得正確的數(shù)據(jù),把文物建筑的測繪制檔保存作為紀(jì)錄文物建筑現(xiàn)態(tài)的最重要的手段,并且將其充分利用。其次,以往對(duì)建筑物資料的收集大多采用簡單的,拍照,攝影錄像,傳統(tǒng)習(xí)俗繪畫、等傳統(tǒng)綜合性手段,這些往往需要較多的人力物力的投入,例如圖像在拍攝過程中受到光線,角度等多方面的因素,缺乏數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度,整體性、準(zhǔn)確性,經(jīng)常只是一個(gè)外觀的模擬,數(shù)據(jù)的取證因受多種因素的影響,存在一定的局限性和不完整性,對(duì)民居的修復(fù)及完全恢復(fù)原貌是非常困難的。因而,通過建立古民居的三維模型,不僅可真實(shí)的實(shí)現(xiàn)古民居原貌,還可以清楚的讓人們看到和了解當(dāng)時(shí)的歷史文化,具有直觀性和情境性。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益進(jìn)步,計(jì)算機(jī)三維可視化技術(shù)在古民居保護(hù)和研究中的應(yīng)用正日益顯示其優(yōu)勢。運(yùn)用三維模型進(jìn)行古民居歷史再現(xiàn),通過高精度的數(shù)字化計(jì)算將有關(guān)民居數(shù)據(jù)信息進(jìn)行保存,隨時(shí)可以運(yùn)用三維空間計(jì)算與測量技術(shù),為珍貴的古民居修繕和復(fù)原工作提供準(zhǔn)確無誤的工程計(jì)算數(shù)據(jù),同時(shí)也可以運(yùn)用三維模型再現(xiàn)古民居。研究這些建筑,就需要用模型建筑的信息技術(shù),對(duì)與古民居的建模處理,使其恢復(fù)古民居的原來面貌,再用參數(shù)化的方法對(duì)建筑幾何模型進(jìn)行分析論證,就其民居每一個(gè)部位都進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。應(yīng)用信息模型技術(shù),對(duì)古民居先進(jìn)行參數(shù)化建模,然后通過技術(shù)的處理形成古民居三維信息從而進(jìn)行三維模型的制作。民居通過三維信息的模型就可將虛擬的建筑做到恢復(fù)原貌,民居的內(nèi)部結(jié)構(gòu)樣式都可以直觀而形象的立體呈現(xiàn)給觀眾。在民居修繕和復(fù)原的過程中信息模型的設(shè)計(jì)主要是通過收集整理明清時(shí)期的古民居構(gòu)件信息資料 ,如民居構(gòu)造的樣式、建筑材質(zhì),幾何和物理信息、古民居所用油漆彩繪、裝飾形式等建筑信息去生成古民居的建筑信息模式,從而進(jìn)行模型信息設(shè)計(jì)。這些數(shù)據(jù)的整理不但擴(kuò)展民居的相關(guān)信息,而且也完善和存儲(chǔ)了古民居信息系統(tǒng),這樣使其信息的擴(kuò)展性、延展性、儲(chǔ)備性得以保存和實(shí)現(xiàn),并且可以使信息的存儲(chǔ)和相關(guān)部門隨時(shí)查閱資料提供了方便和保障。在用戶使用數(shù)據(jù)信息的同時(shí),也可以將一些相關(guān)的數(shù)據(jù)補(bǔ)充和添加進(jìn)去。當(dāng)在對(duì)已納人的古民居三維數(shù)據(jù)分析時(shí),又可概括歸納出一些規(guī)律,從而為古民居提出保護(hù)和修繕的措施。對(duì)于古民居三維模式的建立,一般有兩種模式:一是古民居建筑構(gòu)件的相關(guān)數(shù)據(jù)信息通過軟件本身所提供的參數(shù)建模;二是將dwg或者dxf兩種格式的模型直接導(dǎo)入?yún)?shù),這種參數(shù)通常用手工輸入的方式或者用直接導(dǎo)入測繪數(shù)據(jù)完成。
總之,河西走廊古民居歷史再現(xiàn),可以運(yùn)用多種手段,隨著VR技術(shù)的普及,人工智能技術(shù)運(yùn)用都為古民居歷史再現(xiàn)提供可以選擇的各種路徑和手段。
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作者單位:河西學(xué)院土木工程學(xué)院