圣母院激光建模是用來做什么的 圣母院激光建模曝光令人驚嘆

巴黎時間4月15日晚，巴黎的地標性建筑——巴黎圣母院在一場大火中被損毀。高達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，有幾個消息可以讓大眾稍感寬慰。首先，火災并不是故意縱火導致的。第二，大火目前已經基本被撲滅，大教堂剩余的大部分建筑和文物都得到了保護。最后，從長遠來看，已經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。

法國總統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復雜精致的建筑，我們能怎么辦？

有一個人的研究可以讓這件事看起來沒那么糟糕。藝術歷史學家和歷史建模師安德魯·塔隆（Andrew Tallon）博士在2015年對巴黎圣母院進行了一次全方位的研究，創建了該建筑的數字檔案。盡管巴黎圣母院的歷史悠久，但是關于建造這座建筑的建筑師和設計師的信息卻寥寥無幾。因此塔隆希望通過激光掃描技術，來解密這座古老的建筑。

塔隆所采用的激光建模技術指的是用激光來“拍攝”圣母院，將掃描儀裝在三腳架上，然后再測量掃描儀和激光所擊中的每個點之間的距離。因為每個點都代表一段不同的距離，通過 分析這數百萬個點，塔隆可以了解圣母院在日光下是如何擴張和收縮的，以及在更長的時間內是如何變化的。結合激光掃描儀生成的“點數據云”與現場拍攝的圖片，塔隆為底層結構和圣母院的設計建立了精細的模型，從而判斷當初建筑師在哪些地方偏離了原計劃，或者由于地面情況不穩定而停工了。

塔隆在接受《國家地理》采訪時詳細描述了這項技術， “我必須建立起一個目標網絡，這些目標代表的是空間中的位置點。定義了掃描的密度（掃描的分辨率）后，釋放激光。發出一束光后，它會測量光束從發射到擊中目標所需的時間，以及返回目標所需的時間。”

圣母院國王畫廊

塔隆的研究發現，占據圣母院一側重要位置的國王畫廊（Gallery of Kings），已經偏離了垂直線近一英尺。此前研究人員曾懷疑，國王畫廊的建造曾停止了長達10年之久，塔隆的新研究則揭示了這種情況出現的原因。建筑工人在意識到這棟建筑正逐漸在稀薄的沙土中移動后，便停止了施工。當地面情況穩定后，工人們又在十年后重新開工。

圣母院飛拱

另一個重要的發現是，數據顯示圣母院內部的柱子排列不是完全對齊的。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，而是和后來的建筑融合到了一起。飛拱，通常被認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（這種結構往往會往外傾斜）。 飛拱提供了一個外部支撐，將墻壁向內推，從而平衡拱形的效果。因此，巴黎圣母院的墻壁自建成以來幾乎沒有移動過，這也證明了建筑中所達到的精妙平衡。

塔隆所采用的掃描技術可以為任何給定的建筑建構極其精確且“豐富”的3D模型。雖然目前關于圣母院模型的具體數據沒有公開，但塔隆在過去做過類似的工作（比如他為坎特伯雷大教堂重建所做的工作），擁有“50億點激光掃描點”和大約100GB的存儲數據。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，使這座地標重拾輝煌。但不幸的是，塔隆已于2018年辭世，他無法對自己的工作是否對重修巴黎圣母院有用做出回應，而 未來的巴黎修復專家能否利用塔隆的研究成果還有待觀察，也有一些相關領域專家表示，數字化對修復與重建只能起到有限的作用。

安德魯·塔隆（Professor Andrew J. Tallon）被譽為法國哥特式藝術和建筑的創新學者，他的主要貢獻在于將數字技術引入中世紀建筑的空間考古分析和重建中。從他所有的作品中可以得知，他是一位富有才華且慷慨的教育家，致力于用生動且有意義的方式重現歷史。他的第一本書《巴黎圣母院》（Notre-Dame de Paris）于2013年出版，是與丹妮·桑德隆（Dany Sandron）用法語合著的。他還獲得了安德魯·梅隆基金會（Andrew Mellon Foundation）一筆為期五年的研究經費，用于基于網絡的哥特式地圖項目（Mapping Gothic）。他的研究成果——《建筑雄偉的教堂》被艾美獎提名，自2010年起定期在全國范圍內播出。紀錄片《揭秘天主教堂》于2011年在歐洲上映，2013年的版本《根與翼》在法國三臺播放，并在“國家地理”的創新者系列播出。

塔隆教授于1969年3月12日出生在比利時魯汶，2018年11月16日去世。在普林斯頓大學（Princeton）讀本科時，他主修音樂，但同時也選修了研究哥特式建筑結構的工程師羅伯特·馬克（Robert Mark）教授的每一門課。

畢業后，他開始了環球旅行。起先他去了法國，在那兒他學習了中世紀的聲學。然后他又來到了紐約，在那里開辦了一家音樂作曲工作室。之后他又在加州北部的一座修道院停了下來，開始探索僧侶的生活。不過僧侶們告訴他，他并不適合做這件事。

2007年，塔隆進入瓦薩學院藝術系教授中世紀藝術、建筑和前現代聲學。是音樂把他帶回哥特式大教堂。哥倫比亞大學（Columbia University）的藝術史學家默里（Murray）正在為亞眠大教堂（Amiens Cathedral）做一個多媒體項目，需要有人來創作“教堂可能發出的聲音”。馬克告訴他只有一個人應該聯系，那就是安德魯·塔隆。