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当地时间12月7日晚，巴黎圣母院重新开放仪式在法国巴黎举行。时隔5年，巴黎圣母院终于浴火重生了。历时五年，2000多名工匠和专家参与，耗资近7亿欧元（约53.5亿元人民币）。过去5年里，巴黎圣母院共收到来自约150个国家和地区的8.46亿欧元捐款，全部用于重建工作，剩余资金将用于后续重建工作。
利用数字化“修旧如旧”
虽然现实中的圣母院无法完全恢复如初，数字化技术的使用，使她又一次回到人们的视线中。
图源：央视新闻
建筑始建于路易七世国王统治时期（公元1163年），历时183年建成，是法国第一座哥特式石制建筑。1431年，英国的亨利六世在这里加冕为法国国王，1804年拿破仑在这里举行了皇帝加冕仪式。大教堂在法国大革命、两次世界大战、纳粹占领和酸雨中幸存下来。然而巨大的灾难在巴黎当地时间2019年4月15日下午6:18降临。正进行维修工程的巴黎圣母院遭遇大火，滚滚浓烟遮蔽了塞纳河畔的天空。
当时预计需要花费8-10年才能完成的修复，只用了5年就基本完成。为什么同样是经历了火烧，重建巴黎圣母院可以“修旧如旧”？圆明园却没有机会？除了烧毁严重之外，没有保留数据档案，无法完成数字建模是主要原因。在这场浩大的修复工程中，3D建模等关键AI技术发挥了关键作用，让历经沧桑的教堂与现代科技完美融合。
十亿数据点 为重建巴黎圣母院提供依据
重建巴黎圣母院绝不是一件容易的事情。但是，与一个世纪前被火烧的圆明园相比，巴黎圣母院依然是幸运的。长期以来，用于测量中世纪建筑的工具几乎与建筑本身一样古老：铅锤、绳子、尺子和铅笔。使用它们十分繁琐，耗时且容易出错的。而激光扫描具有精确的精度，不会遗漏任何信息。每次进行扫描时，先捕获相同三维空间的相同位置拍摄球形全景照片，再将那张照片映射到激光产生的扫描点上，每个点成为照片中该位置的像素的颜色，累计创建大教堂三维图像，可精确到5毫米。因此，最后得出的全景照片非常准确。
据《国家地理（National Geography）》的报道，早在2015年，艺术历史学家安德鲁·塔隆就曾利用激光扫描，非常精确地记录下了这一哥特式大教堂的全貌。这一次精准的激光扫描耗时数年，扫描点囊括了大教堂内外的50多个地点，对圣母院内的每一个细节都进行了多次扫描、数据反传，最终收集了超过10亿个数据点。巴黎圣母院因此拥有了一份详尽的数字档案。
图源：央视新闻
修复团队据此构建出3D动态BIM模型（建筑信息模型），圣母院的每一砖一瓦、每一处细节都在虚拟世界中栩栩如生。借助可视化软件与虚拟现实技术，他们更是创造了一个“虚拟孪生”圣母院，为修复工作提供了重要依据。修复团队使用原始石材替换或修复破损，同时借助3D扫描与数字建模，确保每一块修复石材都能精准对接。如今，拱顶重现昔日庄严，交叉拱的设计依旧错落有致。
建筑信息模型实现完美修复
巴黎圣母院的修复过程中使用了多种信息化手段和软件，主要包括3D激光扫描技术、现代建筑信息模型（BIM）软件、虚拟现实（VR）技术等。
第一，3D激光扫描。上文提到的安德鲁·塔隆使用3D激光扫描设备对巴黎圣母院进行了数字地图绘制。激光扫描技术通过测量激光从表面反射后返回所需时间，确定表面与三脚架之间的距离，形成高精度的3D模型，捕获每个像素的精确位置，为修复提供依据。整个修复工程堪称传统工艺与现代科技的完美融合。修复团队使用了2400棵橡树重建屋顶，同时对2000多座雕塑和装饰物进行了精心修复。通过3D建模技术，工程师们不仅能评估建筑结构的稳定性，还能模拟不同的照明方案，优化施工设备的布置。
第二，建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）技术。重建工程的一大技术亮点是数字孪生技术的运用。作为数字化转型的重要工具，BIM正在被广泛应用于建筑设计、施工和运营管理等各个环节。软件公司Autodesk受邀开发了巴黎圣母院的数字模型。该团队在现代建筑信息模型（BIM）软件和云计算技术的支持下，完成了包含12000个对象、超30000平方米石墙、3900多平方米铅制屋顶以及186个教堂拱顶的精确建模工作。
据了解，BIM技术已经在建筑修复和改造广泛应用。北京大兴国际机场是中国首个全面使用BIM技术的大型机场。BIM技术在机场建设中的应用，实现了多个部门的协作和信息共享，提高了整个项目的效率和质量。通过BIM技术，可以对机场的建筑、结构和设备进行综合性的设计和管理。悉尼歌剧院改造工程需要考虑到保护原有建筑和提升现代功能之间的平衡。使用BIM技术可以实现对歌剧院的全面模拟和优化。通过BIM技术，可以更好地掌握工程的进展和问题，确保改造工程的顺利进行。美国圣何塞瓦德尔视觉表演艺术中心的设计和建造也利用了BIM技术。通过BIM技术，建筑师可以在设计阶段模拟不同的方案，并通过实时协作来优化设计。
据巴黎圣母院官方介绍，重建分为两个阶段。2019年至2021年9月是第一阶段，工作人员对圣母院进行抢修和安全加固，并完成废墟清理和损失评估工作。2021年9月至今是第二阶段，教堂修复正式开始，包括重建塔尖、拱顶和屋架，清洁和修复大教堂的墙壁、彩绘装饰、拱顶和彩色玻璃窗，对壁画和雕塑进行修复，重新安装金色的公鸡风向标等。此次重新开放并不意味着修复工作已结束。彩绘玻璃全部修复和安装预计到2026年完成，对飞扶壁和穹顶的加固、后殿和圣器收藏室的修复等工作则将持续至2030年左右。
图源：央视新闻
为了满足世人一睹巴黎圣母院风采的心愿，同时也为修复工作筹集资金，巴黎市推出了VR互动展览《Eternal Notre-Dame》。该展览通过虚拟数字化手段，将巴黎圣母院在遭破坏前的辉煌景象进行了再现，游客穿戴VR设备即可回到850年前，探索巴黎圣母院的辉煌。
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