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圣母院激光建模是什么梗?巴黎圣母院为什么用激光建模怎么建模的

巴黎时间4月15日晚,巴黎的地标性建筑——巴黎圣母院在一场大火中被损毁。高达80米的木制尖顶建筑在浓烟中崩塌,让全世界的人们陷入悲痛之中。所幸的是,有几个消息可以让大众稍感宽慰。首先,火灾并不是故意纵火导致的。第二,大火目前已经基本被扑灭,大教堂剩余的大部分建筑和文物都得到了保护。最后,从长远来看,已经造成的损失可能并不是太大。“卡西莫多的钟楼”还在,让很多心系巴黎圣母院的人稍微放了心。

圣母院激光建模是什么梗?巴黎圣母院为什么用激光建模怎么建模的

法国总统马克龙已承诺将要重建这座大教堂。

那么如果想要重修这样一个复杂精致的建筑,我们能怎么办?

有一个人的研究可以让这件事看起来没那么糟糕。艺术历史学家和历史建模师安德鲁·塔隆(Andrew Tallon)博士在2015年对巴黎圣母院进行了一次全方位的研究,创建了该建筑的数字档案。尽管巴黎圣母院的历史悠久,但是关于建造这座建筑的建筑师和设计师的信息却寥寥无几。因此塔隆希望通过激光扫描技术,来解密这座古老的建筑。

塔隆所采用的激光建模技术指的是用激光来“拍摄”圣母院,将扫描仪装在三脚架上,然后再测量扫描仪和激光所击中的每个点之间的距离。因为每个点都代表一段不同的距离,通过分析这数百万个点,塔隆可以了解圣母院在日光下是如何扩张和收缩的,以及在更长的时间内是如何变化的。结合激光扫描仪生成的“点数据云”与现场拍摄的图片,塔隆为底层结构和圣母院的设计建立了精细的模型,从而判断当初建筑师在哪些地方偏离了原计划,或者由于地面情况不稳定而停工了。

塔隆在接受《国家地理》采访时详细描述了这项技术,“我必须建立起一个目标网络,这些目标代表的是空间中的位置点。定义了扫描的密度(扫描的分辨率)后,释放激光。发出一束光后,它会测量光束从发射到击中目标所需的时间,以及返回目标所需的时间。”

塔隆的研究发现,占据圣母院一侧重要位置的国王画廊(Gallery of Kings),已经偏离了垂直线近一英尺。此前研究人员曾怀疑,国王画廊的建造曾停止了长达10年之久,塔隆的新研究则揭示了这种情况出现的原因。建筑工人在意识到这栋建筑正逐渐在稀薄的沙土中移动后,便停止了施工。当地面情况稳定后,工人们又在十年后重新开工。

另一个重要的发现是,数据显示圣母院内部的柱子排列不是完全对齐的。这可能表明,工人们可能并未将圣母院所在地原有的建筑全部拆除,而是和后来的建筑融合到了一起。飞拱,通常被认为是后期增加到建筑中的,可能一开始就修好了以平衡拱形的效果(这种结构往往会往外倾斜)。飞拱提供了一个外部支撑,将墙壁向内推,从而平衡拱形的效果。因此,巴黎圣母院的墙壁自建成以来几乎没有移动过,这也证明了建筑中所达到的精妙平衡。塔隆所采用的扫描技术可以为任何给定的建筑建构极其精确且“丰富”的3D模型。虽然目前关于圣母院模型的具体数据没有公开,但塔隆在过去做过类似的工作(比如他为坎特伯雷大教堂重建所做的工作),拥有“50亿点激光扫描点”和大约100GB的存储数据。

多亏了安德鲁·塔隆博士的辛勤工作,巴黎的官员们或许能使用圣母院的3D模型,使这座地标重拾辉煌。

浙江大学文化遗产院数字化团队的一位老师告诉钱报记者,塔隆教授的这项工作,对巴黎圣母院的重建工作具有十分重要的意义。“数字化工作者可以把塔隆的这些三维数据,计算成详细的、带有尺度信息的图纸,用于重建的施工。”

只可惜,塔隆如今已经去世。这或许也是他幸运:不必看到自己深爱的圣母院被大火毁于一旦,而他以3D复原的巴黎圣母院,将在数字世界永存。

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