圣母院激光建模是怎么回事？圣母院激光建模是如何做到的？

4月17日消息，据悉，虽然巴黎圣母院在大火中受损严重，但是数字技术的发展和运用却让巴黎圣母院留存下来。专攻哥特式建筑的美国艺术史教授安德鲁·塔隆(Andrew Tallo)，利用激光扫描技术全面扫描了巴黎圣母院，在数字世界里，巴黎圣母院永远存在。据报道，他首次利用激光扫描技术深入研究了巴黎圣母院的结构。并将搜集完的数以十亿计的光点放在三维图像里，画上线条，然后再和实地拍摄的全景照片结合，经过上色、加光影效果等步骤，建立非常逼真准确的巴黎圣母院三维模型。

圣母院激光建模是怎么回事？圣母院激光建模是如何做到的？

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。

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。