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巴黎圣母院大火救援与修复探讨古建筑古文物的数字化保护万芳拉直机

发布时间:2020-02-14 12:31:53 来源:海熙机械网

4月15日晚,拥有850余年历史的巴黎圣母院遭遇火灾,400多位消防员奋力扑救9个小时最终将大火扑灭。一度失控的烈火将教堂顶部大部分木制结构烧毁,具有象征意义的巴黎圣母院尖塔也在大火中倒塌。

但在消防部门的科学部署和最新消防设备的参与下,巴黎圣母院主体结构与内部珍贵文物得到拯救。极具观赏性的玫瑰窗也奇迹般幸免于难,最坏的情况得到避免,为即将启动的修复工作提供了最为宝贵的基础。

双塔保卫战

根据法国费加罗报报道,当地时间15日18时43分发现巴黎圣母院阁楼失火,教堂人员随即得到疏散。巴黎消防局第一辆消防车在10分钟内抵达现场,首个重要消防设施很快部署到位。此后,增援消防车陆续到达,全巴黎地区动员了超过四百名消防员投入救援,共有18个高压水枪部署在巴黎圣母院的各个方向。

根据现场消防指挥官部署,一支队伍进入教堂内部负责抢救文物,另一支队伍进入塔楼狭窄楼梯,艰难地开展消防作业,其他消防员则部署在教堂外部,通过数十米高的机械臂和高压水枪控制火势蔓延。在靠近圣母院的双桥附近,一辆消防车和抽水机直接从塞纳河取水,通过重型管道为救援供水。

由于风势加剧了顶部火势,不得不优先考虑拯救钟楼双塔。巴黎消防局很快做出判断和决策,没有将重点放在难以继续抢救的木制屋顶,而是集中力量保护塔楼。因为如果塔楼大钟坠落,将可能造成严重坍塌,该决策使得教堂主体结构得到保护。

内部大救援

根据现场部署,除了尽力保护塔楼外,另一个重点集中在抢救和保护教堂内部文物。经过消防员奋力抢救,圣母院绝大部分文物得到安全转移,无法及时运走的大型文物也都进行了保护性处理。

消防专家塞日·德莱在接受《巴黎人》采访时指出,“法国消防队员侧重从内部处理火灾。如果把注意力集中在外部,就有可能把高达800摄氏度的火焰和热气推至教堂内部,并导致更大的损害”。

但教堂内的抢险工作风险持续提高。由于俯瞰教堂的尖塔随时可能坍塌,最初派入教堂的队伍被召回。危急关头,名为“巨人”(Colossus)的机器人填补了消防员空缺。

“巨人”由法国鲨鱼机器人公司制造,是一款陆地救灾机器人,它可在远程控制下(1000米内),在各类极端危险环境下代替救援人员,执行远距离灭火、疏散伤员、携带设备等多种任务,并可通过其配备的视频、气体传感器完成特殊环境下的识别任务。

连接高压水枪的“巨人”临危受命,携带沉重的消防设备深入教堂内部,在恶劣的环境下喷射大量冷却水,有效降低了教堂内部的温度。在这场内部大救援中,“巨人”的角色是决定性的。

空中的眼睛

巴黎圣母院的救援是立体的。考虑到瞬间空中投水可能造成建筑及文物损毁,法方没有采取飞机灭火,但紧急出动了两架由中国大疆公司制造的无人机进行辅助观测。

由于着火点主要集中在教堂顶部,巴黎警察局派遣无人机捕获实时图像,为消防员准确、及时了解火情提供了重要支持。这些装有高清摄像装备的无人机定位了教堂顶部的主要着火点并立即传送到指挥所,消防员从而能够实时看到火灾的强度和运动,并帮助高压水枪实现了精确的定点扑救。

作为扑灭巴黎圣母院大火的“幕后英雄”,两架发挥重要作用的无人机是从法国内政部和文化部紧急调配的,型号分别是“御”Mavic Pro和经纬M210,两架四轴无人机都经受了高温和浓烟的考验并出色完成了任务,这不仅比派直升机更快、更便宜,而且能够更接近火场。大疆公共安全整合总监罗密欧·杜舍尔也参与到本次救援行动中,他对媒体表示,消防队员依靠Mavic Pro的可见光摄像头、光学和电子变焦镜头实现了对火灾动态的追踪。巴黎消防局普律中校也对它们予以肯定,“这些无人机帮助官员做出决定,帮助我们更好地使用灭火工具,从而在关键时刻拯救了大教堂的两座钟楼”。

修复靠科技

法国总统马克龙已经表态,希望巴黎圣母院能够在5年内完成重建,很多专家对此持怀疑态度,但是与历史上无数已经焚毁的重要建筑相比,巴黎圣母院是幸运的。

据《国家地理》报道,美国瓦萨大学艺术历史学家安德鲁·塔隆此前利用激光扫描精确地记录了大教堂的全貌。塔隆的团队通过50多个扫描点,对巴黎圣母院内外的所有细节进行了多次扫描和数据处理,最终收集了超过10亿条数据,精度达到5毫米,在硬盘上为我们保存了一座三维的数字化大教堂。

此外,根据游戏《刺客信条:大革命》设计师卡罗琳·米奥斯介绍,其团队曾花费两年多时间研究巴黎圣母院构造,并同历史学家一道在游戏中1∶1还原了这座建筑。这些数据无疑将为巴黎圣母院重建提供重要支持。

欧盟议会主席塔贾尼在灾后表示,消防员在救援中的科学决策和及时采用的新技术值得各国借鉴。

巴黎圣母院火灾之后,摆在法国政府面前的,就是修复工作。可能耗时漫长,好在有所参考——瓦萨大学艺术学院一位副教授已经完成了对其的数字化扫描工作。数字世界中,巴黎圣母院的塔尖依然耸立。

“这是我在这场灾难中听到的唯一感到安慰的消息。”浙江大学文化遗产研究院副教授李志荣18日告诉科技日报记者,“灾难给我们的警醒是,保护文物本体永远是最重要的工作,没有之一;而且,对文物的数字化记录必须赶快进行,特别是对于世界遗产级别的文物,要真正记录到一旦损毁可复原的程度。”

其实,再好再完备的记录,都不可能替代文物本身。但用数字化技术凝固下当时当刻的信息,却可在灾难后,成为对文物进行修缮、保护和研究的重要参考。

我国应加快对古建筑古文物的数字化保护

目前,激光扫描技术、多图像三维建模技术和摄影测量技术等,已经全面应用于以古建筑为代表的文化遗产数字化领域。这些技术的介入,也使得精准保真地记录文物的“形、色”信息成为可能。

所有的文物、建筑都可以而且应该进行数字化记录。但受制于种种因素,世界上尚没有任何一个国家完成了他们全部文物的数字化。李志荣表示,古建筑数字化的难点在于,建筑是人类活动的舞台,是最复杂的文物。对中国的古建筑来说,要对其进行数字化,就要对建筑群所处的环境、建筑群的布局、单体建筑的结构、建筑的彩塑壁画等附属艺术、历代留下的碑刻记录等一应文物和信息全部进行数字化采集和记录,这需要综合的技术组织才能完成。

更何况,有些古建筑的数字化确实非常困难,比如有复杂的斗拱或浮雕的古建筑。而且,数字化技术除了要留住文物本身的信息,还要服务于文物保护方案设计、修复效果的仿真实验、文物演变推理、微小变化分析、影响文物变化因素分析等。“很多技术都还在探索阶段,任重而道远。”浙江大学文化遗产研究院副教授刁常宇表示。

目前,我国对古建筑古文物的数字化保护还处在起步阶段,但有关部门已经越来越重视。李志荣介绍,在近10年的时间里,浙江大学就做了上百个案例,包括须弥山石窟考古、云居寺雷音洞考古、云冈石窟第三窟的数字化记录和3D复原,以及西藏阿里托林寺白殿的壁画记录等。

刁常宇最近在美国也接触了一些做中国考古研究的学者。“他们对中国文物数字化发展的速度非常吃惊,认为中国的潜力无限。”这是因为,中国的此类工作大多是由规模化团队实施,也得到了国家支持。“不过,国际上的文化遗产数据库标准、文物数据知识产权的法律完善程度、文物数据共享利用的意识等都比中国先进很多,我们也要虚心学习。”

其实,认识到数字化的重要性,是开展古文物数字化最重要的事,也是最难的事。李志荣说,一旦认识到位了,相应的工作就能跟上,包括技术的研发、经费投入、标准建立和人才培养等。

“中国广大的文物,还没有类似巴黎圣母院级别的详实的数字档案,所以我们必须强调,必须呼吁赶快做。”李志荣反复强调“记录”,特别是档案级别的记录。她深知,地、水、火、风都不可预测,而文物太脆弱了,抢救文物信息的时机,也可能稍纵即逝。

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