הרחבת CityGML למידול תלת־ממדי סמנטי של אדריכלות עץ סינית קדומה

מדוע מקדשים עץ עתיקים זקוקים לכלים דיגיטליים חדשים

מסביב לסין ניצבים עדיין אולםים ומקדשים מעץ בני מאות שנים, גגות מרובי־שכבות ותומכות מחושבות שהעפילו לשרוד רעידות אדמה, מלחמות ומזג אוויר. עם זאת, הפלאים הללו עדינים, ושימורם כיום תלוי ביותר מאשר רק במלאכת נגרות. המחקר הזה מציג שיטה חדשה לתיאור בניינים אלה בתלת־ממד כך שמחשבים יבינו לא רק איך הם נראים, אלא מהו כל חלק וכיצד הוא משתלב במכלול — ובכך מניח את היסוד לשימור ומחקר חכמים יותר.

להפוך מלאכה עתיקה לגושי בניין דיגיטליים

האדריכלות העץ הסינית המסורתית פועלת על פי היגיון מסודר: יסוד מוגבה, שלד עץ המורכב מעמודים וקורות, קירות ודלתות עוטפים וגג מורכב. תומכות עץ מיוחדות הנקראות דוגונג ומחברים ז'מנטים (mortise–tenon) מאפשרות למבנים להתגמש בעת רעידות אדמה בעודן נשאות גגות רעפים כבדים. הכותבים טוענים שלמען שמירה אמיתית על המורשת הזו, דגמים דיגיטליים חייבים ללכוד את ההיררכיה והאוצר המילים המסורתי, ולא רק את הצורה החיצונית. דגמי תלת־ממד קיימים ואפילו רבים ממודלי מידע לבניין המיועדים למורשת נוטים לתעד צורות בדיוק רב אך לטשטש או להתעלם מקטגוריות מסורתיות שמשתמשים בהן אנשי המלאכה, מה שהופך למורכב לענות על שאלות כגון אילו אלמנטים משתייכים לשכבת הגג או כיצד סט תומכות מסוים מתקשר לעמודים סמוכים.

הוספת משמעות למודלי ערים תלת־ממדיים

כדי לגשר על הפער, החוקרים מרחיבים את CityGML, תקן בינלאומי לתיאור ערים תלת־ממדיות, באמצעות תוספת ייעודית שנקראת הסרת תחום היישום של אדריכלות עץ סינית (CTAADE). הרחבה זו מציגה ארבע שכבות עיקריות — יסוד, שלד עץ, מעטפת אנכית וגג — ו־17 סוגי רכיבים מרכזיים, כולל יסודות, עמודים, קורות, רעפים, רעפים, קירות, חלונות ודוגונג. כל עצם דיגיטלי יכול לשאת מידע כגון תקופה היסטורית, סגנון, דרגת הגנה ומידות, והוא מקושר למשטחים גיאומטריים במרחב. על ידי שימור היררכיה ברורה, CTAADE מאפשרת למחשבים "לדעת" כי קורה מסוימת שייכת לאולם נתון, נמצאת בשכבת השלד העצי ומתחברת לסט עמודים וחלקי גג ספציפיים.

מ קבצי עיצוב למודלים מורטי משמעות של מורשת

בהתבסס על מסגרת זו, הצוות פיתח צינור עבודה הממפה מודלי מידע לבניין של מורשת קיימים למודלי עיר תואמי CTAADE. בהתחלה מתוך מודל תלת־ממד מפורט שנוצר בתוכנת עיצוב מסחרית, הם מחלצים אוטומטית את הצורות והתכונות הבסיסיות של כל עצם. מאחר שהמודל המקורי מתייג אלמנטים בקטגוריות רחבות יחסית, מומחים מסווגים כל חתיכה — כגון הבחנה בין יסודות, דלתות, קורות או סטים בודדים של תומכות — באמצעות טבלת מיפוי המתואמת לסוגי הרכיבים ה־17 של CTAADE. סקריפטים מותאמים מפענחים לבסוף את כל הגיאומטריה והמשמעות לקבצי CityGML, כך שהתוצאה ניתנת לקריאה על ידי מערכות מידע גיאוגרפיות סטנדרטיות וכלי ויזואליזציה.

יישום השיטה בהיכל מקדש מרכזי

כדי להדגים את יכולת הגישה שלהם, הכותבים החילו את CTAADE על היכל הרחמים הגדולים במקדש צ'ונגשאן בעיר טאייוואן, במחוז שאנשי, אולם עץ גדול מתקופת שושלת מינג עם אבני גג מרובדות ועבודת עץ עשירה. הם המירו את מודל המידע של המבנה ההיסטורי שלו למודל עיר תלת־ממדי מבוסס CTAADE המכיל 4,704 רכיבים סמנטיים ויותר מחצי מיליון משולשי משטחים. באמצעות צופות ייעודיות אישרו כי הקובץ עומד בכללי CityGML וכי הפרימיטיבים הגיאומטריים תקפים כמעט במלואם. חשוב מזה, התוכנה הציגה עץ רכיבים, הדגישה אלמנטים יחידים כגון סט תומכות בודד או שכבת גג, והציגה את התכונות והקשרים שלהם — מה שאיפשר שאילתות עשירות שלא היו אפשריות עם רשת משולשים נטולת משמעות.

מה משמעות הדבר להגנה על מבנים היסטוריים

במונחים יומיומיים, עבודה זו נותנת לשומרים, מתכננים וחוקרים שפה משותפת הניתנת לקריאה על־ידי מחשב לשיחה על מקדשים עץ מורכבים. במקום להתייחס לאולם כקליפסה מוצקה, CTAADE מפרקת אותו לחלקים משמעותיים הניתנים לחיפוש, ניתוח וקישור לנתונים נוספים כגון סימולציות מבניות או חשיפה למזג אוויר. אמנם המודל הנוכחי מתמקד בסוג מבנה עיקרי אחד ועדיין נשען על מומחיות אנושית לסיווג רכיבים, הוא ניתן להרחבה למבנים נוספים ולשילוב עם בינה מלאכותית להאצת הזיהוי. בסופו של דבר, הגישה הסמנטית בתלת־ממד עשויה לתמוך בעותקים דיגיטליים (digital twins) של אתרי מורשת, ולעזור לתכנון תיקונים, הערכת סיכונים ושימור הידע הטמון במלאכות העץ העתיקות לדורות הבאים.

ציטוט: Zhang, J., Hou, M., Chen, J. et al. A CityGML ADE for modeling ancient chinese timber architecture in 3D with semantic information. npj Herit. Sci. 14, 271 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02535-2

מילות מפתח: אדריכלות עץ סינית עתיקה, מידול סמנטי תלת־ממדי, CityGML ADE, שימור מורשת תרבותית, אינטגרציה עם HBIM