引言

古建筑蕴含着深厚的文化内涵，体现了不同时期独特的传统文化及时代背景。因此对古建筑的保护与合理开发具有重要意义。基于上述背景，本研究利用Lumion软件对南京鸡鸣寺进行数字化模型构建，以探索Lumion在古建筑演化及其保护中的应用，为未来古建筑保护工作提供新思路。

1 鸡鸣寺数字化建模流程分析

1.1 确定软件及模型目标

本文利用Lumion软件对鸡鸣寺建筑群体进行虚拟重建。然而，建模的逼真度和渲染速度之间的矛盾是虚拟重建工作的难点之一^[1]，模型越精细，渲染效果越好，但其渲染速度则越慢。因此，本项目结合实际情况，针对鸡鸣寺建筑群体的主体部分进行建模，在基本保证还原鸡鸣寺建筑原貌的基础上适当进行调整，以保证渲染速度。

在软件选择方面，张蕊等学者针对建筑可视化软件组合进行综合比较，发现3Ds Max与Lumion的交互操作简单，能够在短时间实现效果良好的渲染工作^[2]，与项目目标相符，因此，本研究选用上述组合并利用Bimmake软件辅助完成后续的可视化工作。

1.2 数字化建模的前期准备

数字化建模的前期准备工作主要包括信息采集和实地观察两个环节。首先，本文通过问卷调查、查阅文献等方式了解南京鸡鸣寺的基本情况；其次，本研究对鸡鸣寺进行实地观察，该阶段在于收集大量的鸡鸣寺图片信息，了解鸡鸣寺内部建筑布局、建筑保存情况，为后期数字化模型的构建奠定基础。

1.3 数字化模型的构建

结合前期准备收集的有关资料发现，鸡鸣寺内部建筑群体多呈现对称分布，轴线两侧的建筑结构大体相同，结合该特点，可以将模型分组、分批建模。再结合同组建筑的共性和特点，分析鸡鸣寺中各建筑的外部构造；其次，利用Bimmake对古建筑的不同构件进行创建并在此基础上对古建筑模型进行建模；最后将Bimmake模型导入至3Dmax软件中，结合实地观察的建筑物材质特点，对模型进行材质的初步处理，使模型更能够反应出建筑物原本的样貌，见图1。

图1 3Dmax一层翘脚建筑模型

图2 Lumion渲染流程

1.4 模拟仿真式渲染

首先，将3Ds Max导出的FBX文件导入到Lumion中，作为Lumion的素材库以备后期使用。然后，按照鸡鸣寺原貌对导入好的模型进行方位、大小等参数的调整，以基本确定鸡鸣寺的占地面积。在此基础上，通过Lumion的景观设计功能，对地面进行高度、平整度等参数的调整，还原出鸡鸣寺的地形地貌，并进行地面硬化等工作，以完成鸡鸣寺的大体结构。在大体结构的基础上，对整个模型进行摆放建筑模型、设置围墙等工作，以此基本还原鸡鸣寺建筑群体。其次，对鸡鸣寺细节部分进行完善，基于实地观察所获得的信息，对局部细节作出细化，对整个虚拟场景的环境参数、灯光效果、摄像头设置进行调整，并放置适当的人物等其他模型，以丰富场景的真实性。最后，制作鸡鸣寺虚拟场景的静态图像或漫游动画。通过视角的变化、帧数的调整、镜头的移动，可以完成高清、真实的静态图像及漫游动画，实现鸡鸣寺的云平台搭建工作，为后期分析奠定基础，见图2。

2 鸡鸣寺的三维可视化模型分析

2.1 鸡鸣寺演化

Lumion具有强大的可视化功能，结合有关历史资料，可以实现与古建筑虚拟平台的交互，更加直观地还原出古建筑群体或古建筑某一构件的演化过程。就历史资料显示，当前鸡鸣寺的布局结构、建筑组成、参考轴线等均发生了较大的变化。同时，摘除使用功能来看，中国古建筑结构上并无太大差异，因此鸡鸣寺建筑群体现了中国古建筑所存在的普遍特点。本研究以鸡鸣寺布局、外墙风貌为对象体现Lumion软件在古建筑演化方面的表现。

2.1.1 鸡鸣寺建筑布局及规模

在鸡鸣寺漫长的演化过程中，始终基本保持着中轴对称的特点。受历史环境、社会地位等因素影响，鸡鸣寺在历史演变的各个时期所展现出来的建筑规模也各不相同。以民国时期至现存鸡鸣寺演化过程为例，民国早期的鸡鸣寺规模远不及当前鸡鸣寺规模宏大。此外，受战火影响，民国时期的鸡鸣寺格局相对趋向破败，缺少特色标志性建筑；当前的鸡鸣寺占地面积约5万m²，寺内现有昆虚宝殿、观音楼、韦驮殿、药师佛塔、豁蒙楼、景阳楼等主要建筑。在地理位置上，民国时期的鸡鸣寺坐落于一个大坡道上，而现存的鸡鸣寺依山而建，巧妙地结合了鸡鸣山的地势特点。

民国鸡鸣寺和现代鸡鸣寺Lumion渲染图见图3、图4。

图3 民国鸡鸣寺Lumion渲染图

图4 现代鸡鸣寺Lumion渲染图

2.1.2 鸡鸣寺建材及外墙风貌

鸡鸣寺外墙台城城段自明朝时期建立以来，一直保留着当年的风貌，与鸡鸣寺中建筑演化过程中经历的多次重建形成鲜明的对比。

砌筑城墙的材料和工艺历经几百年的岁月，城墙自身强度降低。同时由于城墙顶面、立面防排水设施失效，加速了风化、剥落、鼓胀等各种病害的产生和发展，城墙内外立面多处出现风化、鼓胀、裂缝、剥落等病害情况^[3]。在经历了600多年的风雨后，如今的城砖已是色泽斑驳沧桑，更体现了历史的厚重，见图5、图6。

图5 现代鸡鸣寺外城墙（图源网络）

图6 外城墙Lumion渲染图

与以砖石为材料的明城墙相比，历史上鸡鸣寺内部的木结构建筑经过多次翻修，鸡鸣寺大多数的木结构建筑已用混凝土替代。古木材在自然环境中容易出现腐蚀、虫蛀、火灾等现象。以木材腐蚀为例，康伟杰研究表明，古木材在腐朽作用下的变化趋势公式如下

式中，d₁为持续时间的腐朽深度；d₀为现阶段的腐朽深度(mm);t为持续时间(a);T₀为历史时间(a)；ξ为考虑变质层厚度发展的指数参数，随年代而变化：当缺少资料。

基于此，得到腐朽深度时变曲线^[4]，见图7。

图7 腐朽深度时变曲线

为探寻木材腐朽的普遍规律，假设古木材的现阶段腐朽深度均为1 mm，基于公式（1）带入不同数值的参数进行比较，结果见表1。

表1 T₀≤400a时的腐朽深值比较

表2时的腐朽深值比较表

基于表1、表2可知，在同一现阶段腐朽深度的条件下，腐朽效果随历史时间的增大而逐渐减弱。当T₀≤400a时，古木材的腐朽深度随着时间的演变线性增长；当400a≤T_Á≤800a时，古木材的腐朽深度随着时间的演变指数增长。由此可见，未来在修缮鸡鸣寺现存木结构建筑时，应更加注重修缮时所使用的材料质量，以免导致修缮使用年限低，成本高的情况。

2.2 鸡鸣寺保护建议

为提供可靠有效的鸡鸣寺保护措施建议，本文基于项目的研究成果，联系实际情况，针对鸡鸣寺的未来发展方向进行调研，调研结果见表3。

表3 未来鸡鸣寺的发展方向数据统计

对问卷数据进行信度及效度分析，结果见表4、表5。

信度分析系数值为0.991，大于0.9，说明研究数据信度质量很高。效度分析KMO值为0.897，大于0.6，说明研究数据具有较高的效度。由此可见，本问卷数据可靠，可以用于后续研究使用。基于此，本研究对古建筑保护提出如下建议。

2.2.1 虚拟仿真古建筑建筑群体

基于上述研究，本文认为未来的古建筑数字化平台可以更加注重Lumion的使用，通过Lumion制作的漫游动画或静态图像可以完善古建筑信息化平台，并结合全息投影技术可以做到成果共享、线上浏览等。由于Lumion具有可修改性，随着古建筑历史资料的不断丰富可以对数字建筑进行完善，方便后期对古建筑数字化平台进行补充。

2.2.2 古建筑结构的数字化分析

古建筑不同构件在承重、防护等方面发挥着重要的作用，因此，对古建筑结构的保护不容忽视。通过Lumion软件的三维可视化技术，对古建筑的原有结构进行复现，有利于对古建筑结构的观察与分析。同时，还可以根据有关资料，利用Lumion的演示功能与其他BIM软件进行交互，还原构件的设置过程，直观地表现出建筑构件随着历史变迁演化时产生的变化与保留。

结束语

Lumion的渲染速度快、操作简单、效果真实，其制作的漫游动画可以共享于互联网各个平台，相较可以增大Lumion素材库，使建筑的三维可视化效果更加卓越，为BIM技术的发展提供强大的动力。

就古建筑保护这一方面而言，将Lumion强大的虚拟仿真技术融入到古建筑保护之中，展现古建筑的风采及特点，在为存储古建筑信息提供了一个线上云平台的同时，通过结合VR、Lumion自身的漫游动画功能等，可以提高古建筑在群众中的普及度，为古建筑注入新的生命活力。

表4 信度分析结果

表5 效度分析结果表