圣母院激光建模是用來做什么的 圣母院激光建模曝光令人驚嘆

巴黎時(shí)間4月15日晚，巴黎的地標(biāo)性建筑——巴黎圣母院在一場(chǎng)大火中被損毀。高達(dá)80米的木制尖頂建筑在濃煙中崩塌，讓全世界的人們陷入悲痛之中。所幸的是，有幾個(gè)消息可以讓大眾稍感寬慰。首先，火災(zāi)并不是故意縱火導(dǎo)致的。第二，大火目前已經(jīng)基本被撲滅，大教堂剩余的大部分建筑和文物都得到了保護(hù)。最后，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，已經(jīng)造成的損失可能并不是太大。“卡西莫多的鐘樓”還在，讓很多心系巴黎圣母院的人稍微放了心。

法國(guó)總統(tǒng)馬克龍已承諾將要重建這座大教堂。

那么如果想要重修這樣一個(gè)復(fù)雜精致的建筑，我們能怎么辦？

有一個(gè)人的研究可以讓這件事看起來沒那么糟糕。藝術(shù)歷史學(xué)家和歷史建模師安德魯·塔?。ˋndrew Tallon）博士在2015年對(duì)巴黎圣母院進(jìn)行了一次全方位的研究，創(chuàng)建了該建筑的數(shù)字檔案。盡管巴黎圣母院的歷史悠久，但是關(guān)于建造這座建筑的建筑師和設(shè)計(jì)師的信息卻寥寥無幾。因此塔隆希望通過激光掃描技術(shù)，來解密這座古老的建筑。

塔隆所采用的激光建模技術(shù)指的是用激光來“拍攝”圣母院，將掃描儀裝在三腳架上，然后再測(cè)量掃描儀和激光所擊中的每個(gè)點(diǎn)之間的距離。因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)都代表一段不同的距離，通過 分析這數(shù)百萬個(gè)點(diǎn)，塔隆可以了解圣母院在日光下是如何擴(kuò)張和收縮的，以及在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是如何變化的。結(jié)合激光掃描儀生成的“點(diǎn)數(shù)據(jù)云”與現(xiàn)場(chǎng)拍攝的圖片，塔隆為底層結(jié)構(gòu)和圣母院的設(shè)計(jì)建立了精細(xì)的模型，從而判斷當(dāng)初建筑師在哪些地方偏離了原計(jì)劃，或者由于地面情況不穩(wěn)定而停工了。

塔隆在接受《國(guó)家地理》采訪時(shí)詳細(xì)描述了這項(xiàng)技術(shù)， “我必須建立起一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，這些目標(biāo)代表的是空間中的位置點(diǎn)。定義了掃描的密度（掃描的分辨率）后，釋放激光。發(fā)出一束光后，它會(huì)測(cè)量光束從發(fā)射到擊中目標(biāo)所需的時(shí)間，以及返回目標(biāo)所需的時(shí)間。”

圣母院國(guó)王畫廊

塔隆的研究發(fā)現(xiàn)，占據(jù)圣母院一側(cè)重要位置的國(guó)王畫廊（Gallery of Kings），已經(jīng)偏離了垂直線近一英尺。此前研究人員曾懷疑，國(guó)王畫廊的建造曾停止了長(zhǎng)達(dá)10年之久，塔隆的新研究則揭示了這種情況出現(xiàn)的原因。建筑工人在意識(shí)到這棟建筑正逐漸在稀薄的沙土中移動(dòng)后，便停止了施工。當(dāng)?shù)孛媲闆r穩(wěn)定后，工人們又在十年后重新開工。

圣母院飛拱

另一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)是，數(shù)據(jù)顯示圣母院內(nèi)部的柱子排列不是完全對(duì)齊的。這可能表明，工人們可能并未將圣母院所在地原有的建筑全部拆除，而是和后來的建筑融合到了一起。飛拱，通常被認(rèn)為是后期增加到建筑中的，可能一開始就修好了以平衡拱形的效果（這種結(jié)構(gòu)往往會(huì)往外傾斜）。 飛拱提供了一個(gè)外部支撐，將墻壁向內(nèi)推，從而平衡拱形的效果。因此，巴黎圣母院的墻壁自建成以來幾乎沒有移動(dòng)過，這也證明了建筑中所達(dá)到的精妙平衡。

塔隆所采用的掃描技術(shù)可以為任何給定的建筑建構(gòu)極其精確且“豐富”的3D模型。雖然目前關(guān)于圣母院模型的具體數(shù)據(jù)沒有公開，但塔隆在過去做過類似的工作（比如他為坎特伯雷大教堂重建所做的工作），擁有“50億點(diǎn)激光掃描點(diǎn)”和大約100GB的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。多虧了安德魯·塔隆博士的辛勤工作，巴黎的官員們或許能使用圣母院的3D模型，使這座地標(biāo)重拾輝煌。但不幸的是，塔隆已于2018年辭世，他無法對(duì)自己的工作是否對(duì)重修巴黎圣母院有用做出回應(yīng)，而 未來的巴黎修復(fù)專家能否利用塔隆的研究成果還有待觀察，也有一些相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜冶硎荆瑪?shù)字化對(duì)修復(fù)與重建只能起到有限的作用。

安德魯·塔?。≒rofessor Andrew J. Tallon）被譽(yù)為法國(guó)哥特式藝術(shù)和建筑的創(chuàng)新學(xué)者，他的主要貢獻(xiàn)在于將數(shù)字技術(shù)引入中世紀(jì)建筑的空間考古分析和重建中。從他所有的作品中可以得知，他是一位富有才華且慷慨的教育家，致力于用生動(dòng)且有意義的方式重現(xiàn)歷史。他的第一本書《巴黎圣母院》（Notre-Dame de Paris）于2013年出版，是與丹妮·桑德?。―any Sandron）用法語合著的。他還獲得了安德魯·梅隆基金會(huì)（Andrew Mellon Foundation）一筆為期五年的研究經(jīng)費(fèi)，用于基于網(wǎng)絡(luò)的哥特式地圖項(xiàng)目（Mapping Gothic）。他的研究成果——《建筑雄偉的教堂》被艾美獎(jiǎng)提名，自2010年起定期在全國(guó)范圍內(nèi)播出。紀(jì)錄片《揭秘天主教堂》于2011年在歐洲上映，2013年的版本《根與翼》在法國(guó)三臺(tái)播放，并在“國(guó)家地理”的創(chuàng)新者系列播出。

塔隆教授于1969年3月12日出生在比利時(shí)魯汶，2018年11月16日去世。在普林斯頓大學(xué)（Princeton）讀本科時(shí)，他主修音樂，但同時(shí)也選修了研究哥特式建筑結(jié)構(gòu)的工程師羅伯特·馬克（Robert Mark）教授的每一門課。

畢業(yè)后，他開始了環(huán)球旅行。起先他去了法國(guó)，在那兒他學(xué)習(xí)了中世紀(jì)的聲學(xué)。然后他又來到了紐約，在那里開辦了一家音樂作曲工作室。之后他又在加州北部的一座修道院停了下來，開始探索僧侶的生活。不過僧侶們告訴他，他并不適合做這件事。

2007年，塔隆進(jìn)入瓦薩學(xué)院藝術(shù)系教授中世紀(jì)藝術(shù)、建筑和前現(xiàn)代聲學(xué)。是音樂把他帶回哥特式大教堂。哥倫比亞大學(xué)（Columbia University）的藝術(shù)史學(xué)家默里（Murray）正在為亞眠大教堂（Amiens Cathedral）做一個(gè)多媒體項(xiàng)目，需要有人來創(chuàng)作“教堂可能發(fā)出的聲音”。馬克告訴他只有一個(gè)人應(yīng)該聯(lián)系，那就是安德魯·塔隆。