DOI: https://doi.org/10.1038/s40494-025-01926-1
تاريخ النشر: 2025-08-14
المؤلف: Jiamin Zhang وآخرون
الموضوع الرئيسي: المسح ثلاثي الأبعاد والتراث الثقافي
نظرة عامة
يتناول هذا القسم التحديات المرتبطة بإنشاء نماذج معلوماتية للهندسة المعمارية الخشبية الصينية، ويرجع ذلك أساسًا إلى تعقيد أنظمتها الهيكلية ومكوناتها. تركز الدراسة على تطوير طرق لبناء وتطبيق هذه النماذج، بهدف تقديم حلول تقنية للحفاظ الرقمي على هذا التراث المعماري.
باستخدام القاعة الرئيسية لمعبد تشوزو كدراسة حالة، يقترح الباحثون نهجًا منهجيًا لإنشاء نموذج معلومات المباني التاريخية (HBIM) للهندسة المعمارية الخشبية. يشمل هذا النهج جمع البيانات من مصادر متعددة، وإنشاء النموذج باستخدام Revit، وإجراء تعديلات باستخدام بيانات السحابة النقطية، ودمج المعلومات غير الهندسية، واستخدام العروض الافتراضية. نتيجة هذه البحث هي نموذج HBIM مفصل يعكس بدقة الحالة الحالية للقاعة الرئيسية، والتي تتضمن مكتبة عائلية شاملة تتكون من 66 فئة و330 عائلة، مما يسهل حماية وإدارة هذا الموقع الثقافي الهام.
طرق
يستعرض قسم “الطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في أسئلة البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، يتضمن تحليلات إحصائية لتقييم البيانات التي تم جمعها من تجارب مختلفة. تضمنت المنهجيات المحددة تجارب مختبرية محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لمراقبة تأثيراتها على النتائج المعنية.
شمل جمع البيانات استخدام أدوات وبروتوكولات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية. تم إجراء التحليل باستخدام برامج إحصائية متقدمة، وتطبيق تقنيات مثل تحليل الانحدار وANOVA لتحديد الفروقات والعلاقات المهمة بين المتغيرات. يبرز القسم أهمية الأطر المنهجية الصارمة لدعم قوة النتائج وضمان إمكانية تكرارها في الأبحاث المستقبلية.
نتائج
تفصل قسم النتائج تطوير مشهد جولة افتراضية للقاعة الرئيسية، والفناء، والبيئة المحيطة باستخدام محرك ألعاب. تتيح هذه التجربة الغامرة، التي يمكن الوصول إليها من خلال أجهزة الواقع الافتراضي مثل الشاشات المثبتة على الرأس وأجهزة تتبع المواقع، للزوار العاديين استكشاف الطراز المعماري للهياكل الخشبية الصينية. ساهم دمج نموذج معلومات المباني التاريخية (HBIM) المكتمل مع محرك الألعاب في إنشاء عرض محاكي لعملية البناء الافتراضية للقاعة الرئيسية، كما هو موضح في الإطارات الرئيسية من الفيديو المرافق.
لا تعزز العرض الافتراضي فقط التقدير البصري لتعقيدات البناء الخشبي التقليدي الصيني، بل تعمل أيضًا كمورد قيم لمهنيي الحفظ والترميم. من خلال توفير منصة مبتكرة للجمهور للتفاعل مع حرفية الهندسة المعمارية الخشبية الصينية، يساهم هذا النهج بشكل كبير في تحقيق التوازن بين حماية وترميم واستغلال التراث المعماري.
نقاش
يعد معبد تشوزو، الذي هو جزء من موقع التراث العالمي لليونسكو “المعالم التاريخية لدينغفينغ”، مثالًا مهمًا على عمارة سلالة سونغ الواقعة في تشنغتشو، الصين. تعرض القاعة الرئيسية للمعبد، التي تم بناؤها حوالي عام 1125، تقنيات البناء التقليدية المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالإرشادات في *Yingzao Fashi*. تتميز القاعة بنظام هيكلي معقد، بما في ذلك ترتيب puzuo الفريد وعناصر زخرفية تبرز تعقيدات الهندسة المعمارية الخشبية الصينية. تؤكد هذه الدراسة على أهمية نمذجة القاعة الرئيسية بدقة باستخدام نمذجة معلومات المباني التراثية (HBIM) للحفاظ على تراثها المعماري.
لتحقيق ذلك، تم استخدام نهج دمج المعلومات من مصادر متعددة، يجمع بين القياسات الميدانية، والبيانات التاريخية، والتقنيات المتقدمة مثل المسح بالليزر الأرضي (TLS) والتصوير الفوتوغرافي بالطائرات بدون طيار. شمل عملية النمذجة في Revit إنشاء عائلات قابلة للتحميل مخصصة للمكونات المعمارية، مصنفة إلى 66 فئة عائلية. تقدم الدراسة أيضًا إطارًا منظمًا لإدارة مستوى التفاصيل (LOD) في النموذج، مصممًا ليتناسب مع تعقيدات الهياكل التراثية. يضمن هذا الإطار دمج المعلومات الهندسية وغير الهندسية، بما في ذلك العناصر الزخرفية وظروف التدهور، بشكل فعال في نموذج HBIM، مما يسهل جهود الحفظ المستقبلية ويعزز فهم الحالة الحالية للمعبد.
DOI: https://doi.org/10.1038/s40494-025-01926-1
Publication Date: 2025-08-14
Author(s): Jiamin Zhang et al.
Primary Topic: 3D Surveying and Cultural Heritage
Overview
This section discusses the challenges associated with creating information models for Chinese timber architecture, primarily due to the complexity of its structural systems and components. The study focuses on developing methods for constructing and applying these models, aiming to provide technical solutions for the digital preservation of such architectural heritage.
Using the Main Hall of Chuzu Temple as a case study, the researchers propose a systematic approach to creating a Historical Building Information Model (HBIM) for timber architecture. This approach encompasses multi-source data collection, model creation using Revit, adjustments with point cloud data, integration of non-geometric information, and the use of virtual displays. The outcome of this research is a detailed HBIM model that accurately reflects the current state of the Main Hall, which includes a comprehensive family library consisting of 66 categories and 330 families, thereby facilitating the protection and management of this significant cultural site.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research questions. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled laboratory experiments, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved the use of standardized instruments and protocols to ensure reliability and validity. The analysis was conducted using advanced statistical software, applying techniques such as regression analysis and ANOVA to determine significant differences and relationships among the variables. The section emphasizes the importance of rigorous methodological frameworks to support the robustness of the findings and ensure reproducibility in future research.
Results
The results section details the development of a virtual tour scene for the Main Hall, courtyard, and surrounding environment using a game engine. This immersive experience, accessible through virtual reality devices such as head-mounted displays and position trackers, allows general visitors to explore the architectural style of Chinese timber structures. The integration of a completed Historical Building Information Modeling (HBIM) model with the game engine facilitated the creation of a simulated demonstration of the virtual construction process of the Main Hall, as illustrated in key frames from the accompanying video.
The virtual display not only enhances the visual appreciation of the intricacies of traditional Chinese timber construction but also serves as a valuable resource for conservation and restoration professionals. By providing an innovative platform for the public to engage with the craftsmanship of Chinese timber architecture, this approach significantly contributes to the balance between the protection, restoration, and utilization of architectural heritage.
Discussion
The Chuzu Temple, part of the UNESCO World Heritage site “Historic Monuments of Dengfeng,” is a significant example of Song Dynasty architecture located in Zhengzhou, China. The temple’s Main Hall, constructed around 1125, showcases traditional construction techniques closely aligned with the guidelines in the *Yingzao Fashi*. The hall features a complex structural system, including a unique puzuo arrangement and decorative elements that highlight the intricacies of Chinese timber architecture. This study emphasizes the importance of accurately modeling the Main Hall using Heritage Building Information Modeling (HBIM) to preserve its architectural heritage.
To achieve this, a multi-source information integration approach was employed, combining field measurements, historical data, and advanced technologies such as Terrestrial Laser Scanning (TLS) and UAV photogrammetry. The modeling process in Revit involved creating custom loadable families for the architectural components, categorized into 66 family categories. The study also introduces a structured framework for managing the level of detail (LOD) in the model, tailored to the complexities of heritage structures. This framework ensures that both geometric and non-geometric information, including decorative elements and deterioration conditions, are effectively integrated into the HBIM model, facilitating future conservation efforts and enhancing the understanding of the temple’s current state.