《Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage》：A novel educational model for architectural heritage preservation in Ukraine: Digital tools amidst wartime challenges
编辑推荐：
为解决乌克兰约1.5万处受战争威胁的建筑与城市规划遗产的紧急保护与修复问题，以及相关专业人才培训的迫切需求，研究人员在敖德萨国立土木工程与建筑学院开展了“建筑对象修复”新教育项目的研究。该项目整合了摄影测量、激光扫描、BIM（建筑信息模型）与3D建模等数字技术，形成了一套三阶段（研究评估、数字建模、保护规划）的教育方法论。结果表明，该模式成功培养了学生利用先进技术进行远程调查、损伤评估和数字修复的理论与实践能力，为在战争危机下保护和传承不可再生的文化遗产提供了创新且可适应的教育框架，对全球类似危机下的遗产保护具有重要借鉴意义。
在战火与时间的双重侵蚀下，如何守护一个民族凝固的历史与记忆？乌克兰，这片承载着丰富文化遗产的土地，正面临着一场严峻的考验。据统计，约有15,000处建筑与城市规划古迹因持续的俄乌战争而受到直接威胁，自2022年以来，已有超过一千处文化纪念物遭到损毁。每一座损毁的教堂、宫殿或历史街区，都意味着一部分民族身份和集体记忆的永久丧失。然而，危机不仅仅在于物理的破坏。长期以来，乌克兰在建筑遗产保护领域面临着专业人才短缺、各地区修复水平不均、技术设备落后等多重挑战。战争的爆发使得现场勘察和传统修复工作变得异常危险甚至无法进行，这迫使保护工作必须寻找新的出路。于是，一个关键问题摆在了研究者面前：在无法亲临现场甚至随时面临安全风险的极端条件下，我们该如何系统地培养能够应对当下复杂局面的新一代遗产保护者？又如何利用现代科技，为这些岌岌可危的文化瑰宝建立数字档案，并为未来的重生保存火种？
为了回答这些问题，一项聚焦于教育创新的研究在乌克兰的敖德萨国立土木工程与建筑学院展开，并最终将成果发表于《Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage》期刊。该研究的核心，是剖析并展示一个名为“建筑对象修复”的全新教育项目。这项研究并非空谈理论，而是深入到了具体的课程设置、技术工具和学生作业中，旨在构建一个能在战时及战后有效运作的建筑遗产保护人才培养模型。研究发现，通过深度整合数字化工具，可以突破地理与安全的限制，实现遗产的记录、分析与虚拟修复，从而为实体保护奠定坚实基础。这项工作的意义在于，它不仅仅是一套教学方案，更是在极端环境下对文化遗产进行“预防性保护”和“再生性记录”的积极探索，为全球处于类似危机中的国家和地区提供了宝贵的经验范本。
为开展此项教育模型研究，研究人员主要依托敖德萨国立土木工程与建筑学院于2023年新设立的“建筑对象修复”专业课程。关键技术方法包括：1. 数字化记录与数据采集：指导学生使用摄影测量和激光扫描技术，对选定的历史建筑进行高精度数据采集，生成点云和纹理模型，作为后续工作的基础。2. 建筑信息模型（BIM）与三维建模：利用Graphisoft Archicad、Autodesk 3ds Max等软件，将采集的数据转化为可用于分析、设计和出图的三维BIM模型，并区分不同的建模复杂度等级以适应教学。3. 损伤评估与修复策略模拟：在数字模型中系统标注缺陷、损伤和缺失部分，绘制“损伤图谱”，并基于历史研究和修复原则，在模型中模拟修复添加与保护干预措施。4. 实体模型与可视化输出：结合3D打印技术制作损毁构件的实体模型，并利用Twinmotion等工具进行修复后的场景可视化，完成从数据到设计方案的全流程训练。
研究结果
- •
1. 引言：遗产的危机与教育的响应
研究指出，乌克兰拥有约15,000处受国家保护的建筑与城市规划类遗产，当前战争已造成巨大破坏。传统保护方式在战时常受制约，而国内修复教育在技术装备和实践训练上存在地区差异。因此，亟需一个整合先进数字技术、能适应远程作业需求的新型教育模式。
- •
2. 方法论：数字工具在修复教育中的整合推进
研究以敖德萨学院的新课程为案例，展示了如何将摄影测量、激光扫描、BIM等国际前沿的遗产记录技术系统性地引入教学。课程旨在培养学生进行建筑表面和结构修复，特别是针对战争损毁建筑的能力，强调数字遗产保存。
- •
3. 教育模型
课程围绕“历史建筑计算机建模”展开，其核心是分为三阶段十步骤的实践工作流程：
- •
3.1. 研究与数据收集：学生选择敖德萨的历史建筑，进行初步文献研究、现场勘察，并系统拍摄照片以记录建筑现状与技术状况。
- •
3.2. 建模与整合：此阶段是数字建模的核心。学生首先利用Reality Scan等软件，对前期拍摄的照片进行处理，通过检测标记点、对齐图像等步骤生成稀疏点云和网格模型。随后，将处理好的纹理化点云导入Graphisoft Archicad进行BIM建模。建模分为三个复杂度等级，从基本体块到复杂装饰细节，循序渐进地训练学生的软件技能。
- •
3.3. 修复策略与未来利用：在数字模型上分析并图示化缺陷、损伤与丢失部分。然后，依据“最小干预”、“可逆性”等修复原则，制定修复措施，并在模型中进行损坏与丢失构件的重建模拟。最后，完成施工图标注、材料颜色表、构件规格书等修复文档，并使用可视化软件呈现修复后效果。课程还包含利用3D打印技术制作历史建筑构件实体模型的环节。
- •
4. 结果与讨论
- •
4.1. 所授学科的学生成果：通过课程学习，学生们在第一个学期末就能完成包括详细测绘、损伤制图、BIM模型、修复方案和高质量可视化在内的完整项目作品集，展现了扎实的数字化修复技能。
- •
4.2. 形成有意识的合格人员。修复建筑师与其他学科的联系：该教育模型建立在本科阶段“建筑摄影测量”等先导课程之上，形成了从基础数字化到高级修复设计的连贯培养体系，确保了学生知识结构的系统性。
- •
4.3. 对建筑专业学生、从业者与公共部门间合作的影响：该模式通过项目实践、竞赛和公众展示等方式，促进了学术界、专业实践领域、政府部门和公众之间的对话与合作，提升了全社会对遗产保护的关注度。
研究结论与意义
该研究总结并提出了一种形成中的“乌克兰建筑修复与保护模型”。该模型的核心特征在于直面国家所处的战争现实，将现代武器造成的特殊破坏类型纳入研究与教学的考量。它标志着人才培养重点的转变：更加强调吸引国际机构参与，并深化乌克兰与外国专家的合作。同时，该模型的成功实施有赖于国内立法框架的持续完善，以使其符合欧洲标准，从而为遗产保护活动吸引国际投资。
研究表明，通过“历史建筑计算机建模”等课程的系统训练，学生完成的研究成果（如详细的档案记录、精准的数字模型和专业的修复方案）可直接作为申报材料，推动其所研究的建筑对象被纳入“乌克兰不可移动文物国家登记册”，从而使其获得法定的保护身份。这不仅赋予了教学活动以现实的社会价值，也形成了一种通过教育推动遗产认定的创新路径。
最终，这项由Natalia Merzhiievska、Yеvhen Dunaievskyi、Anzhelika Dunaievska、Antonina Chaban和Yelyzaveta Andrieieva团队完成的研究阐明，在战争与危机的阴影下，遗产保护的希望在于教育创新与科技赋能。敖德萨国立土木工程与建筑学院所实践的“研究-建模-规划”三阶段教育模型，成功地将摄影测量、激光扫描、BIM和3D打印等数字化工具，转化为学生手中应对遗产保护挑战的利器。它培养出的是一批既深谙遗产价值，又精通数字技术，能在极端条件下开展工作的新一代修复建筑师。这项工作的重要意义超越了国界，它为全球所有文化遗产正遭受冲突、自然灾害或快速现代化威胁的地区，提供了一个可资借鉴的韧性教育框架，证明即使在最艰难的时期，为未来保存历史记忆的努力，也总能找到新的路径与方法。
