用十億數據+BIM技術還原巴黎圣母院

即使這一生沒去過巴黎的人，也都曾在中學課本上了解過維克多·雨果筆下的巴黎圣母院。

這座塞納河畔輝煌雄偉的教堂，始建于1160年，花了整整一百年時間，才在1260年完工，距今約760年歷史。

甚至在電影《愛在黃昏落日時》的那句經典臺詞：“你相信巴黎圣母院有一天會消失嗎？”，圣母院作為巴黎永恒的地標，還成為了感情忠貞不渝的象征。不會有人真能想象，巴黎圣母院會有消失的一天。

然而巨大的災難在巴黎當地時間15日下午6:30（約北京時間16日0:30）降臨。正搭起腳手架進行維修工程的巴黎圣母院遭遇大火，滾滾濃煙遮蔽了塞納河畔的天空。

火勢蔓延速度很快，難以控制。在緊張圍觀的人群注視下，巴黎圣母院標志性的尖頂被燒斷，坍塌倒下。

 

法國總統馬克龍也緊急打斷了正在進行的重要電視講話，為法國人通報火災最新情況。

 馬克龍表示，“圣母院的火焰吞噬了巴黎，而激動的情緒席卷了整個法國。此時此刻我感到很痛心，我們每個人的內心都有一小部分被大火燒掉了。”

根據旅法華人朋友對每日經濟新聞記者的翻譯口述，法國當地電視主持人在現場直播中表示，預計圣母院重修至少需要8-10年時間，在此期間不會對外開放。

也就是說，在今后十年內去巴黎的游客，將無緣感受這座教堂輝煌的藝術。

馬克龍也發誓要重建大教堂，并表示他將尋求國際幫助。他說，周二將啟動全國籌款活動，并呼吁全球協助這項工作。馬克龍告訴記者。“我們將重建巴黎圣母院，因為這是法國人所期待的，因為這是我們的歷史，這是我們的命運。”

十億點云數據“重建”巴黎圣母院

重建巴黎圣母院絕不是一件容易的事情。但是，與一個世紀前被火燒的圓明園相比，巴黎圣母院依然是幸運的。

據《國家地理（National Geography）》的報道，早在2015年，藝術歷史學家安德魯·塔隆就曾利用激光掃描，非常精確地記錄下了這一哥特式大教堂的全貌。

這一次精準的激光掃描耗時數年，掃描點囊括了大教堂內外的50多個地點，對圣母院內的每一個細節都進行了多次掃描、數據反傳，最終收集了超過10億個數據點。

目前，盡管現實中的大教堂已經無法恢復，但被數字化的“巴黎圣母院”仍然精確地留存在人類世界。而通過這一數據留存，重建巴黎圣母院成為可能，后人也仍然可以一覽它曾經的雄偉。

長期以來，用于測量中世紀建筑的工具幾乎與建筑本身一樣古老：鉛錘、繩子、尺子和鉛筆。使用它們十分繁瑣，耗時且容易出錯的。

而激光掃描具有精確的精度，不會遺漏任何東西。每次進行掃描時，先捕獲相同三維空間的相同位置拍攝球形全景照片，再將那張照片映射到激光產生的掃描點上，每個點成為照片中該位置的像素的顏色，累計創建大教堂三維圖像，可精確到5毫米。因此，最后得出的全景照片非常準確。

 

 

 

點云掃描劇院的每個細節

 

合并點云數據并導入BIM軟件ARCHICAD中呈現的 模型©CéH

 

 

關于主禮堂和閣樓空間的具體點云細節

 

在ARCHICAD 中完成同樣的細節建模

 

 

通過Trimble RealWorks顯示的點云數據

整個項目文件的大小已經超過了50Gb。ARCHICAD 對于建模過程來說十分重要。使用GRAPHISOFT和BIMcloud可極大地便利文件管理工作，協助快速訪問文件。

 

關于截面視圖的最終ARCHICAD模型

 

模型開發

建筑物的3D模型分析需要以其2D測量規劃為基礎。這種2D材料可通過點云數據進行改善和增加。幾乎所有的幾何圖形都可以通過ARCHICAD完成建模。有一些十分復雜的元素，比如雕像，可用其他軟件進行創建，然后再作為三角3D表面（網格）導入至ARCHICAD中。這些元素的多邊計算值很高，所以我們可以在最后階段將其添加到模型中去。

ARCHICAD模型中所示的雕像立面

 

建筑師們在面臨此種情況時遇到的最大問題就是硬件容量。點云文件和模型文件所占的內存都很大，因此這對于文件管理來說是一個不小的挑戰。可利用圖庫和圖層管理的一些技巧來縮小文件，有利于簡化模型處理過程。另一個較為關鍵的點就是節省作為目標對象的冗余元素以縮小文件，使2D導航更加順暢。根據這種方式，一個對象可按需求進行多次放置，而無需進行多種變化或使用其他元素。當然，這無法減少多邊計數，因此模型的3D表現也不會受到影響，但它確實會影響文件的大小及其2D處理。可通過用簡單的2D符號表示對象來改善模型處理方式。

 

最終ARCHICAD模型的渲染立面

但愿十年之后，我們會收到這樣一則消息：

“巴黎圣母院十年后完成重修，玫瑰花窗重現。”