用十億數(shù)據(jù)+BIM技術(shù)還原巴黎圣母院
即使這一生沒(méi)去過(guò)巴黎的人,也都曾在中學(xué)課本上了解過(guò)維克多·雨果筆下的巴黎圣母院。
這座塞納河畔輝煌雄偉的教堂,始建于1160年,花了整整一百年時(shí)間,才在1260年完工,距今約760年歷史。
甚至在電影《愛(ài)在黃昏落日時(shí)》的那句經(jīng)典臺(tái)詞:“你相信巴黎圣母院有一天會(huì)消失嗎?”,圣母院作為巴黎永恒的地標(biāo),還成為了感情忠貞不渝的象征。不會(huì)有人真能想象,巴黎圣母院會(huì)有消失的一天。
然而巨大的災(zāi)難在巴黎當(dāng)?shù)貢r(shí)間15日下午6:30(約北京時(shí)間16日0:30)降臨。正搭起腳手架進(jìn)行維修工程的巴黎圣母院遭遇大火,滾滾濃煙遮蔽了塞納河畔的天空。
火勢(shì)蔓延速度很快,難以控制。在緊張圍觀的人群注視下,巴黎圣母院標(biāo)志性的尖頂被燒斷,坍塌倒下。
法國(guó)總統(tǒng)馬克龍也緊急打斷了正在進(jìn)行的重要電視講話,為法國(guó)人通報(bào)火災(zāi)最新情況。
馬克龍表示,“圣母院的火焰吞噬了巴黎,而激動(dòng)的情緒席卷了整個(gè)法國(guó)。此時(shí)此刻我感到很痛心,我們每個(gè)人的內(nèi)心都有一小部分被大火燒掉了?!?/span>
根據(jù)旅法華人朋友對(duì)每日經(jīng)濟(jì)新聞?dòng)浾叩姆g口述,法國(guó)當(dāng)?shù)仉娨曋鞒秩嗽诂F(xiàn)場(chǎng)直播中表示,預(yù)計(jì)圣母院重修至少需要8-10年時(shí)間,在此期間不會(huì)對(duì)外開放。
也就是說(shuō),在今后十年內(nèi)去巴黎的游客,將無(wú)緣感受這座教堂輝煌的藝術(shù)。
馬克龍也發(fā)誓要重建大教堂,并表示他將尋求國(guó)際幫助。他說(shuō),周二將啟動(dòng)全國(guó)籌款活動(dòng),并呼吁全球協(xié)助這項(xiàng)工作。馬克龍告訴記者?!拔覀儗⒅亟ò屠枋ツ冈?,因?yàn)檫@是法國(guó)人所期待的,因?yàn)檫@是我們的歷史,這是我們的命運(yùn)?!?/span>
十億點(diǎn)云數(shù)據(jù)“重建”巴黎圣母院
重建巴黎圣母院絕不是一件容易的事情。但是,與一個(gè)世紀(jì)前被火燒的圓明園相比,巴黎圣母院依然是幸運(yùn)的。
據(jù)《國(guó)家地理(National Geography)》的報(bào)道,早在2015年,藝術(shù)歷史學(xué)家安德魯·塔隆就曾利用激光掃描,非常精確地記錄下了這一哥特式大教堂的全貌。
這一次精準(zhǔn)的激光掃描耗時(shí)數(shù)年,掃描點(diǎn)囊括了大教堂內(nèi)外的50多個(gè)地點(diǎn),對(duì)圣母院內(nèi)的每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行了多次掃描、數(shù)據(jù)反傳,最終收集了超過(guò)10億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。
目前,盡管現(xiàn)實(shí)中的大教堂已經(jīng)無(wú)法恢復(fù),但被數(shù)字化的“巴黎圣母院”仍然精確地留存在人類世界。而通過(guò)這一數(shù)據(jù)留存,重建巴黎圣母院成為可能,后人也仍然可以一覽它曾經(jīng)的雄偉。
長(zhǎng)期以來(lái),用于測(cè)量中世紀(jì)建筑的工具幾乎與建筑本身一樣古老:鉛錘、繩子、尺子和鉛筆。使用它們十分繁瑣,耗時(shí)且容易出錯(cuò)的。
而激光掃描具有精確的精度,不會(huì)遺漏任何東西。每次進(jìn)行掃描時(shí),先捕獲相同三維空間的相同位置拍攝球形全景照片,再將那張照片映射到激光產(chǎn)生的掃描點(diǎn)上,每個(gè)點(diǎn)成為照片中該位置的像素的顏色,累計(jì)創(chuàng)建大教堂三維圖像,可精確到5毫米。因此,最后得出的全景照片非常準(zhǔn)確。
點(diǎn)云掃描劇院的每個(gè)細(xì)節(jié)
合并點(diǎn)云數(shù)據(jù)并導(dǎo)入BIM軟件ARCHICAD中呈現(xiàn)的 模型©CéH
關(guān)于主禮堂和閣樓空間的具體點(diǎn)云細(xì)節(jié)
在ARCHICAD 中完成同樣的細(xì)節(jié)建模
通過(guò)Trimble RealWorks顯示的點(diǎn)云數(shù)據(jù)
整個(gè)項(xiàng)目文件的大小已經(jīng)超過(guò)了50Gb。ARCHICAD 對(duì)于建模過(guò)程來(lái)說(shuō)十分重要。使用GRAPHISOFT和BIMcloud可極大地便利文件管理工作,協(xié)助快速訪問(wèn)文件。
關(guān)于截面視圖的最終ARCHICAD模型
模型開發(fā)
建筑物的3D模型分析需要以其2D測(cè)量規(guī)劃為基礎(chǔ)。這種2D材料可通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行改善和增加。幾乎所有的幾何圖形都可以通過(guò)ARCHICAD完成建模。有一些十分復(fù)雜的元素,比如雕像,可用其他軟件進(jìn)行創(chuàng)建,然后再作為三角3D表面(網(wǎng)格)導(dǎo)入至ARCHICAD中。這些元素的多邊計(jì)算值很高,所以我們可以在最后階段將其添加到模型中去。
ARCHICAD模型中所示的雕像立面
建筑師們?cè)诿媾R此種情況時(shí)遇到的最大問(wèn)題就是硬件容量。點(diǎn)云文件和模型文件所占的內(nèi)存都很大,因此這對(duì)于文件管理來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)??衫脠D庫(kù)和圖層管理的一些技巧來(lái)縮小文件,有利于簡(jiǎn)化模型處理過(guò)程。另一個(gè)較為關(guān)鍵的點(diǎn)就是節(jié)省作為目標(biāo)對(duì)象的冗余元素以縮小文件,使2D導(dǎo)航更加順暢。根據(jù)這種方式,一個(gè)對(duì)象可按需求進(jìn)行多次放置,而無(wú)需進(jìn)行多種變化或使用其他元素。當(dāng)然,這無(wú)法減少多邊計(jì)數(shù),因此模型的3D表現(xiàn)也不會(huì)受到影響,但它確實(shí)會(huì)影響文件的大小及其2D處理??赏ㄟ^(guò)用簡(jiǎn)單的2D符號(hào)表示對(duì)象來(lái)改善模型處理方式。
最終ARCHICAD模型的渲染立面
但愿十年之后,我們會(huì)收到這樣一則消息:
“巴黎圣母院十年后完成重修,玫瑰花窗重現(xiàn)?!?/span>