圣母院激光建模 为什么要建模究竟是怎么回事？

巴黎时间4月15日晚，巴黎的地标性建筑——巴黎圣母院在一场大火中被损毁。高达80米的木制尖顶建筑在浓烟中崩塌，让全世界的人们陷入悲痛之中。所幸的是，有几个消息可以让大众稍感宽慰。首先，火灾并不是故意纵火导致的。第二，大火目前已经基本被扑灭，大教堂剩余的大部分建筑和文物都得到了保护。最后，从长远来看，已经造成的损失可能并不是太大。“卡西莫多的钟楼”还在，让很多心系巴黎圣母院的人稍微放了心。

法国总统马克龙已承诺将要重建这座大教堂。

那么如果想要重修这样一个复杂精致的建筑，我们能怎么办?

有一个人的研究可以让这件事看起来没那么糟糕。艺术历史学家和历史建模师安德鲁·塔隆(Andrew Tallon)博士在2015年对巴黎圣母院进行了一次全方位的研究，创建了该建筑的数字档案。尽管巴黎圣母院的历史悠久，但是关于建造这座建筑的建筑师和设计师的信息却寥寥无几。因此塔隆希望通过激光扫描技术，来解密这座古老的建筑。

塔隆所采用的激光建模技术指的是用激光来“拍摄”圣母院，将扫描仪装在三脚架上，然后再测量扫描仪和激光所击中的每个点之间的距离。因为每个点都代表一段不同的距离，通过分析这数百万个点，塔隆可以了解圣母院在日光下是如何扩张和收缩的，以及在更长的时间内是如何变化的。结合激光扫描仪生成的“点数据云”与现场拍摄的图片，塔隆为底层结构和圣母院的设计建立了精细的模型，从而判断当初建筑师在哪些地方偏离了原计划，或者由于地面情况不稳定而停工了。

塔隆在接受《国家地理》采访时详细描述了这项技术，“我必须建立起一个目标网络，这些目标代表的是空间中的位置点。定义了扫描的密度(扫描的分辨率)后，释放激光。发出一束光后，它会测量光束从发射到击中目标所需的时间，以及返回目标所需的时间。”

塔隆的研究发现，占据圣母院一侧重要位置的国王画廊(Gallery of Kings)，已经偏离了垂直线近一英尺。此前研究人员曾怀疑，国王画廊的建造曾停止了长达10年之久，塔隆的新研究则揭示了这种情况出现的原因。建筑工人在意识到这栋建筑正逐渐在稀薄的沙土中移动后，便停止了施工。当地面情况稳定后，工人们又在十年后重新开工。

另一个重要的发现是，数据显示圣母院内部的柱子排列不是完全对齐的。这可能表明，工人们可能并未将圣母院所在地原有的建筑全部拆除，而是和后来的建筑融合到了一起。飞拱，通常被认为是后期增加到建筑中的，可能一开始就修好了以平衡拱形的效果(这种结构往往会往外倾斜)。飞拱提供了一个外部支撑，将墙壁向内推，从而平衡拱形的效果。因此，巴黎圣母院的墙壁自建成以来几乎没有移动过，这也证明了建筑中所达到的精妙平衡。

塔隆所采用的扫描技术可以为任何给定的建筑建构极其精确且“丰富”的3D模型。虽然目前关于圣母院模型的具体数据没有公开，但塔隆在过去做过类似的工作(比如他为坎特伯雷大教堂重建所做的工作)，拥有“50亿点激光扫描点”和大约100GB的存储数据。

多亏了安德鲁·塔隆博士的辛勤工作，巴黎的官员们或许能使用圣母院的3D模型，使这座地标重拾辉煌。但不幸的是，塔隆已于2018年辞世，他无法对自己的工作是否对重修巴黎圣母院有用做出回应，而未来的巴黎修复专家能否利用塔隆的研究成果还有待观察，也有一些相关领域专家表示，数字化对修复与重建只能起到有限的作用。

安德鲁·塔隆(professor Andrew J. Tallon)被誉为法国哥特式艺术和建筑的创新学者，他的主要贡献在于将数字技术引入中世纪建筑的空间考古分析和重建中。从他所有的作品中可以得知，他是一位富有才华且慷慨的教育家，致力于用生动且有意义的方式重现历史。他的第一本书《巴黎圣母院》(Notre-Dame de paris)于2013年出版，是与丹妮·桑德隆(Dany Sandron)用法语合著的。他还获得了安德鲁·梅隆基金会(Andrew Mellon Foundation)一笔为期五年的研究经费，用于基于网络的哥特式地图项目(Mapping Gothic)。他的研究成果——《建筑雄伟的教堂》被艾美奖提名，自2010年起定期在全国范围内播出。纪录片《揭秘天主教堂》于2011年在欧洲上映，2013年的版本《根与翼》在法国三台播放，并在“国家地理”的创新者系列播出。

塔隆教授于1969年3月12日出生在比利时鲁汶，2018年11月16日去世。在普林斯顿大学(princeton)读本科时，他主修音乐，但同时也选修了研究哥特式建筑结构的工程师罗伯特·马克(Robert Mark)教授的每一门课。

毕业后，他开始了环球旅行。起先他去了法国，在那儿他学习了中世纪的声学。然后他又来到了纽约，在那里开办了一家音乐作曲工作室。之后他又在加州北部的一座修道院停了下来，开始探索僧侣的生活。不过僧侣们告诉他，他并不适合做这件事。

2007年，塔隆进入瓦萨学院艺术系教授中世纪艺术、建筑和前现代声学。是音乐把他带回哥特式大教堂。哥伦比亚大学(Columbia University)的艺术史学家默里(Murray)正在为亚眠大教堂(Amiens Cathedral)做一个多媒体项目，需要有人来创作“教堂可能发出的声音”。马克告诉他只有一个人应该联系，那就是安德鲁·塔隆。