這個完美無缺數據模型或讓巴黎聖母院浴火重生

文 | 鄭偉彬

法國當地時間4月15日18時50分左右，巴黎聖母院發生火災。據路透社，火災發生前，這裡正在翻修。這次火災導致聖母院標誌性的尖頂坍塌。據《衛報》報導，法國總統馬克龍要求全國一起重建巴黎聖母院，宣布進行國際籌款活動以籌集資金進行維修。

從目前來看，恢復大教堂的信息比較豐富，包括各種平面圖像、3D圖像等。而更為重要的是，美國瓦薩學院的藝術歷史學家安德魯·塔隆（Andrew Tallon）在2014-2015年期間，通過使用雷射掃描儀創建了一個完美無瑕的大教堂的數字模型。

塔隆教授在大教堂內使用雷射三腳架，在教堂內外的50多個地方進行數據采集。雷射掃描具有很高的精確度。這些雷射束不斷掃描大教堂內部結構，通過測量掃描儀與其撞擊的每個點之間的距離。每個測量用一個彩色圓點表示。這樣逐步累積、建立起大教堂的三維圖像。

（圖片

來源：法國雜誌Sciences et Avenir於2015年8月版配圖）

這些掃描出來的數據最後再被拚接在一起，形成一個包含超過10億個點的“點雲”。點雲數據的每個點，除了具有幾何位置以外，同時還具有點的顏色信息，分類值、強度值、時間等信息。因此，點雲數據可以高度還原現實世界。自動駕駛中的雷射雷達，即是如此幫助汽車實現對世界的感知。

圖片來源：Andrew Tallon，《NOTRE-DAME De PARIS SOUS LA DIRECTION DU CARDINAL ANDRé VINGT-TROIS》

不僅如此，點雲數據除了能夠建立起大教堂的三維圖像，同時能夠揭示其他難以察覺的結構問題。比如塔隆教授當時就發現，國王畫廊幾乎已經從鉛錘中移出了一英尺、巴黎聖母院的內部柱子並沒有完美對齊等。這些顯然是其他圖像所無法完成的。

圖片來源：Andrew Tallon，《NOTRE-DAME De PARIS SOUS LA DIRECTION DU CARDINAL ANDRé VINGT-TROIS》

數字孿生技術在許多領域已經有了很深入的應用，包括工業領域或智慧城市領域，借助於該項技術完成模擬、實驗與預測等功能。比如通用電氣公司將它用於預測飛機引擎在使用不同時間後可能出現的損傷程度。而對於智慧城市，數字孿生技術通過滲透到城市的規劃、建設以及應用等場景之中，同時基於高性能的協同計算、對現實中海量數據的處理等，為孿生城市的高效運行及城市治理等提供智能化的決策。

回到巴黎聖母院的重建上，由於塔隆教授已經在2018年底去世，因此他無法評論此前的工作最終是否將有助於大教堂的重建，但從數字孿生技術的角度上看，即使其數據模型未能完全助力大教堂的重建，但巴黎聖母院也將能在虛擬世界中永生。

鄭偉彬（新京報智慧城市研究院研究員）

校對：王心