數學工具在中國古建筑修復專業應用

中國古建筑物是祖先留給我們的最可寶貴的文化遺產之一,古建筑修復難度之高在于有很多需要修復的部分已經不復存在,除了對現存的古建筑物和建筑物數據進行保護,我們需要建立以年代為主線的各類中國古建筑數據庫;利用數學工具對中國古建筑物進行分類,對古建筑物的各個主要部分的數據進行科學的保存;根據工匠的風格,利用數學工具,模擬工匠的風格,更好對古建筑物的丟失的部分進行科學的修復。

  中國古建筑物是祖先留給后代的最寶貴文化的禮物之一,對現存的古建筑物的數據進行有效的勘測和保護是我們這代人應盡的責任和義務,古建筑保護和修復需要大量的建筑業的人才,建筑職業院校應為國家多培養古建筑修復建筑方面的人才,更好擔當相應的責任。參與古建筑修繕主要有方案設計、輔助設計、工程負責人、工匠這幾個層面。方案設計需要有扎實的建筑史理論基礎、正確的文化遺產保護理念、了解古建筑工藝技術、具備一定的歷史文化修養,可以通過考建筑史或文化遺產保護專業研究學習,并在工作中不斷研究、學習。輔助設計是幫助設計師做測繪、畫圖等輔助工作,需要掌握相應技能,熟練運用各種儀器工具及軟件,具備基本的古建筑常識和審美能力,一般建筑史專業畢業也會兼做這類工作,或者是非專業人員經實踐培訓參與。
  從事這一工作除了應具有建筑工程相關專業背景,方案設計更要借助數學工具,進行修復工作,并在工作中都應從助理開始逐漸學習。更好地進行古建筑物的修繕,我們才能更好尊重歷史。如何更科學對中國古建筑物進行修復,科學方案設計問題要求利用數學工具對現有的數據保存整理和對丟失的數據進行恢復。
  一、利用數學工具對現存的各類古建筑物的重要數據進行保存
  需要建立全國各類古建筑的數據庫,這是個系統工程,需要全國各個文物保護部門提供建筑物的外形和內部建筑的詳細的視頻和所用建筑材料(推測)和建筑工藝等各種測繪數據,利用數學工具依年代為主線或依建筑物類型為主線或建筑物的地域為主線,便于數據的查詢;利用數據庫里這些數據,便于利用數學工具Mathematica軟件,Mathematica提供了方便在3D打印上使用的zpr輸出格式,利用3D打印機,制作出其建筑物實體模型。當然古建筑物的材質和工藝的復原需要我們材料科學和古法工藝方面的專家進行研究和數據的保存,隨著年代的流逝,風化和腐蝕古建筑物不斷的受損,國家需要不斷地投入和保護,我們離不開這些關鍵的數據保存,例如:如不保存很多珍貴的工匠的手工工藝都會失傳,如能保存的工藝數據,現在要做好工作。同時要收集以年代為主線的中國古建筑有關的歷代畫作為參考資料,建立中國古建筑物的歷史研究資料庫。
  二、利用數學工具對丟失的各類古建筑物的重要數據進行修復
  對各類古建筑物的修復,關鍵在于對過去工匠風格的模擬,通過現存的工匠的造型風格,利用數學工具對丟失部分的造型恢復,利用數學工具建立建筑物的3D模型。通過各個年代的數據庫的建立,各個建筑物都有各個年代鮮明的特征,利用這個數據庫對丟失部分進行修復具有參考價值,如何更科學的修復我們課題組要根據工匠的風格數據庫,借助模糊數學和神經網絡數學算法等數學工具進行數據修復,也是我們要研究的重點中的重點,通過課題組的研究,真實和可靠的。特別對人的頭像的修復具有不可多得的技術手段。
  三、利用數學工具對現存的各類古建筑物的風化和腐蝕推演
  數據庫保存各個時期的建筑物的腐蝕程度的數據,這樣便于我們對現存的各類建筑物的風化和腐蝕的推演,利用數學工具對當地的氣候和人為破壞對建筑物的腐蝕研究,進行數學推演,建立長期的監控體系,主要借助的數學工具是利用線性和非線性的理論建立數學模型,為了更好保護文物,為各個文物保護部門提供科學的建議,其意義十分重大。
  四、中國古建筑物修復存在問題
  在中國很多地方在修復古建筑物的過程中,有部分地區不尊重歷史,不考慮年代的鮮明特色,一看全是模仿明代的建筑風格,這種態度是極不責任的。參與古建筑修繕主要有古建筑方案設計、輔助設計、工程負責人、工匠這幾個層面,現在的古建筑修復方興未艾,但現在的古建筑修復人才還是奇缺的,如何還原古建筑物的歷史原貌,利用數學工具和資料庫的檢索,來科學還原古建筑物的本來面貌的是設計單位科學態度;對古建筑物修復現代人的歷史責任,古建筑的方案設計要經得起歷史的檢驗,利用數學工具對古建筑物進行修復是具有科學的理論依據的,我們修復工作要借鑒意大利文物修復經驗又要充分考慮本地區“土法”和本地區建筑風格問題,同時要有一些創造性的工作方法。
  五、中國古建筑物修復中材料問題
  材料科學日新月異,設計研究單位要對古建筑物現存的材料進行科學的化驗和分析。替代材料的使用,要考慮對古建筑物現存的部分有多大的損傷。古建筑物的大體積的木材使用較多,是否在巴西等木材資源豐富的國家建立木材干燥加工廠是值得關注的問題。中國古建筑設計單位必須參股磚瓦的燒制工藝復雜性加工工廠等強制性的措施,不然很難保證建筑施工的質量,建立獨立的中國古建筑物建筑施工監管部門。
  不可否認,中國的古建筑物修復,有很多精品,修復技術在有些領域領先于其他國家,國家政府對古建筑物的修復日益重視,其弘揚了中國文化。由于對中國古建筑物的修復,涉及的金額巨大,資金來源于國家撥款和民眾捐贈,為了科學的修復,需要國家相關部門要建立中國古建筑物資源數據庫。這樣為現在的文物保護和將來的文物修復,提供最可寶貴的原始資料。另外國家在審批古建筑物修復工作中,要小心謹慎。要求文物修復設計單位充分尊重歷史,本著對歷史負責態度,一絲不茍地科學的修復,當然要借助數學這一強有力的工具進行數據專業修復。國家也是逐步再推出一系列的政策和制度,不斷完善監管體制。