山东大学趵突泉校区内坐落着全国重点文物保护单位“原齐鲁大学近现代建筑群”。其中，始建于1917年的圣·保罗楼是中西建筑文化交融的典范，其外立面镶嵌的86处砖雕，融合了缠枝牡丹、凤戏牡丹、喜鹊登梅等中国传统吉祥图案，工艺精湛、寓意深远，是研究近代建筑艺术与文化交流的珍贵标本。
然而，这些历经百年的砖雕正面临自然侵蚀的严峻挑战。传统保护方式存在三大困境：一是记录手段局限，手工测绘与平面摄影难以完整留存雕饰的三维形态与微观工艺痕迹；二是信息利用率低，海量纹样数据孤立分散，难以进行系统性研究与价值挖掘；三是传播渠道单一，专业成果与公众认知之间存在鸿沟，文化遗产的教育功能与社会价值未能充分释放。
为破解上述难题，山东大学启动“高校文物建筑数字化保护研究”专项课题，以圣·保罗楼为试点，探索数字化技术赋能建筑遗产保护的新路径。
创新实践
技术路径：构建“科学记录—深度解码—活化传承”全链条
高精度数字采集，实现永久存档
项目团队综合运用架站式三维激光扫描仪、手持式精细扫描仪、全画幅单反相机及测绘级无人机，对圣·保罗楼进行全覆盖、多尺度、多视角的数据采集。针对楼体整体结构，通过12个站点的架站式扫描获取建筑外立面、屋顶、廊柱等宏观形态的点云数据；针对86处砖雕，逐一进行手持式扫描与微距摄影，单处砖雕获取影像数据不少于80张，确保雕刻刀痕、风化纹理、材料孔隙等微观特征均被完整记录。同时，无人机航拍获取建筑顶部及周边环境信息，形成从建筑单体到环境脉络的完整数据链。所有原始数据均采用国际通用格式存档，并建立分级存储与备份机制，为百年砖雕建立一份“数字底本”。
多源数据融合，构建数字孪生
将架站式激光雷达获取的整体点云数据与手持扫描获取的精细模型、无人机倾斜摄影数据、高清影像纹理数据进行多源融合与精密配准。在专业建模软件中，通过迭代最近点算法（ICP）实现不同坐标系下数据的精准对齐，配准误差控制在1毫米以内。针对雕花、飞檐、柱头等复杂结构，进行独立高精度建模与逆向重构，最终在虚拟空间中构建出既具有整体建筑尺度又包含
微观雕饰细节的高保真三维数字孪生模型。该模型支持自由旋转、任意缩放、动态剖切与距离测量等交互操作，研究者可对建筑任意部位进行“虚拟踏勘”，对砖雕的减地深度、线条曲率等进行定量分析。
多维阐释体系，解码文化基因
项目打造“文化遗产多维数字阐释体系”，构建起“影像层—模型层—图示层—文字层”四维一体的知识网络。
高清影像层：采用多角度布光与焦点堆叠技术，在统一色卡校准下拍摄砖雕高清照片，既忠实呈现砖雕历经百年风雨的包浆质感、风化痕迹与自然色彩，也通过侧光、漫射光等不同光照条件的影像组合，立体呈现浅浮雕的细微层次与肌理。
三维模型层：将高精度模型嵌入交互平台，支持用户以任意角度观察砖雕的正面构图、侧面起位线、底面深度关系，甚至可模拟自然光照随时间变化在雕饰表面产生的光影流动，让纹样“活”在光影之中。
线描图示层：由建筑与考古专业师生共同参与，对每处砖雕进行手工线描提取。通过区分主纹、辅纹、底纹的层次关系，标注
减地深度与刀法走向，揭示工匠在有限空间内组织构图、安排疏密、处理转折的设计智慧。例如，一处“缠枝牡丹”砖雕的线描图，不仅表现了花瓣、枝叶的形态，更以线条的粗细变化暗示了雕刻的起伏层次。
图文解读层：研究团队将砖雕置于齐鲁大学建筑史、山东地域装饰传统与近代中西文化交流的三重语境中加以解读。每处砖雕附有详细的文字说明，包括纹样名称、位置编号、几何尺寸、保存状况、纹样源流、象征寓意，以及与《营造法式》中的“雕作”制度、山东地方匠作口诀的比对分析。
增强现实交互，活化传播体验
为实现学术成果的大众化传播，项目团队将高保真三维模型嵌入增强现实（AR）交互系统。读者使用手机或平板电脑扫描纸质书籍中对应的二维码或标记图，即可在屏幕上即刻“唤醒”该砖雕的三维模型，展示纹样的构图逻辑与雕刻层次。部分代表性砖雕还配套制作了“纹样生长”动画，演示从素面砖坯到粗坯定位、减地分层、细部刻画的完整虚拟雕刻过程。
组织模式：多学科协同攻关
项目汇聚山东大学多个校内单位，形成“考古定调、技术塑形、人文铸魂、传播赋能”的跨学科协作模式。
考古定调：考古学院与文化遗产研究院负责项目学术定位，确立砖雕的历史分期、文化归属与纹样谱系，确保所有数字化工作服务于遗产价值的认知与阐释。
技术塑形：土建与水利学院主导精密测绘与结构解析，数智化支撑研究院负责数字建模、算法开发与交互系统设计，确保技术手段的严谨性与可复现性。
人文铸魂：文学院、历史学院学者参与纹样源流的文献考据与文化释义，将砖雕从装饰图案提升至思想史与艺术史的研究对象。
传播赋能：出版社进行学术成果的编辑设计与出版转化，宣传部策划媒体传播策略，确保专业研究的公共价值得到有效释放。
这一组织模式不是简单的“技术服务于考古”，而是各学科从项目立项之初便深度参与、共同决策。例如，在数据采集阶段，考古学家会明确哪些工艺特征必须被重点记录；在建模阶段，计算机专家会征求艺术史学者对模型真实感与可视化重点的意见；在内容解读上，文学院师生为每一处纹样撰写通俗版文化说明。这种深度融合、互为用户的协作机制，确保了“全链条”各环节的有机衔接与价值最大化。
实践效果
学术价值：填补研究空白，构建方法体系
建立系统数字档案：项目首次为圣·保罗楼86处砖雕建立了涵盖几何形态、纹理信息、空间位置、保存状况、纹样谱系、文化解读的全要素数字档案。该档案不仅是保护与修复的基础数据，更为建筑史、艺术史、民俗学、材料科学等多学科研究提供一手资料。例如，通过对不同位置砖雕风化程度的定量比较，可建立建筑微环境与材料劣化的关联模型；通过纹样类型的空间分布分析，可探讨建筑师与工匠在设计意图与施工实际之间的互动关系。
形成可复制的工作方法论：项目在“价值认知—精准采集—深度解码—创新传播”的全链条实践中，探索并验证了一套针对近现代建筑遗产数字化保护的系统方法。这包括：如何根据遗产价值评估结果制定分级采集方案，如何在多源数据融合中平衡精度与效率，如何构建既满足专业研究又面向公众传播的多维阐释体系，如何将学术成果有效转化为教育资源与公共文化产品。这些问题在项目中都得到了有针对性的解答，形成了可供同类项目参考的操作指南与评价标准。目前，该工作方法已初步应用于山东大学各校区近现代建筑群的数字化记录项目。
高保真三维数字孪生模型
项目团队开展数据采集
“缠枝牡丹”砖雕手工线描提取
传播效果：引发广泛社会反响，实现代际情感共鸣
成果出版与多维传播
项目形成《数字砖语：山东大学建筑遗产纹样解码》数字著作，以“静态高清图片+动态三维模型+中华优秀传统文化解读”的多维形式系统呈现百年砖雕的文化内涵。书中每一处砖雕均配有高清图版、线描图示、三维模型访问入口及文化解读，使专业图录同时成为大众美学读物。
代际共鸣与社会认同
项目在校园内设置交互体验终端进行测试时，发生了令人动容的一幕。一位年逾七旬的老校友在工作人员的引导下，使用增强现实（AR）设备扫描书中“喜鹊登梅”砖雕的图片，当三维模型从屏幕中立体浮现、梅花瓣在光影中微微转动时，老人凝视良久，突然用浓郁的山东方言低声吟唱起一段儿时听过的雕刻口诀：“喜鹊喳喳梅上站，步步登高好运来，一瓣两瓣连三瓣，瓣瓣都是匠心裁……”身旁正在体验的孩童则对着画面天真地吟诵起“墙角数枝梅，凌寒独自开”的诗句。两代人因同一处数字化文化遗产而产生了跨越时空的情感共鸣。这一瞬间生动诠释了“让文物活起来”的深层内涵：文物活化不只是技术的新奇，更是记忆的唤醒、情感的连通与文化认同的再生。
育人价值：构建完整教学链路，服务人才培养
项目成果已转化为多门课程的教学资源，形成从“通识浸润”到“专深研究”的育人链路。在校史教育课程中，数字化模型用于展示校园建筑遗产的历史变迁；在建筑考古课程中，学生利用三维模型进行虚拟测绘与纹样分类训练；在数字人文课程中，学生参与数据标注与交互设计实践。考古学院、土建学院、文学院的本科生与研究生在不同环节深度参与项目——从外业扫描到线描绘制，从纹样考释到文案撰写，学生在真实项目中完成“做中学、学中研”。项目还衍生出大学生人工智能（AI）赋能场景创新典型案例课题，推动了人工智能技术与城市及建筑文化的创新融合，激发大学生参与全国青年建筑与城市人工智能创意行动，形成了教学、科研、保护、育人四位一体的良性循环。
服务战略：为文化数字化贡献“高校方案”
项目所验证的“考古定调、技术塑形、人文铸魂、传播赋能”全链条工作模式，具有重要的方法论价值与战略意义。它体现了综合性大学多学科交叉的优势——当考古学的专业判断、测绘工程的精密技术、计算机科学的前沿算法、人文学科的深度阐释、出版传播的专业能力形成合力时，数字化便从辅助记录的工具演进为深度研究的引擎与创新传播的平台。这套针对近现代建筑遗产的数字化保护与活化利用方案，体系严谨、逻辑清晰、操作性强，为国内高校及文博机构同领域工作提供了具象的方法论参考与可复制的实施路径，是国家文化数字化战略在高校落地的一次扎实而富有成效的“山大实践”。
（作者单位：山东大学）
