圣母院激光建模是什么梗？巴黎圣母院為什么用激光建模怎么建模的

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(lái)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(lái)沒那么糟糕。藝術(shù)歷史學(xué)家和歷史建模師安德魯·塔隆（Andrew 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(wú)幾。因此塔隆希望通過(guò)激光掃描技術(shù)，來(lái)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(lái)“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(guò)分析這數(shù)百萬(wàn)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。”

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。

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(lái)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(lái)幾乎沒有移動(dòng)過(guò)，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(guò)去做過(guò)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。

浙江大學(xué)文化遺產(chǎn)院數(shù)字化團(tuán)隊(duì)的一位老師告訴錢報(bào)記者，塔隆教授的這項(xiàng)工作，對(duì)巴黎圣母院的重建工作具有十分重要的意義。“數(shù)字化工作者可以把塔隆的這些三維數(shù)據(jù)，計(jì)算成詳細(xì)的、帶有尺度信息的圖紙，用于重建的施工。”

只可惜，塔隆如今已經(jīng)去世。這或許也是他幸運(yùn)：不必看到自己深愛的圣母院被大火毀于一旦，而他以3D復(fù)原的巴黎圣母院，將在數(shù)字世界永存。