Um ADE do CityGML para modelar a arquitetura de madeira chinesa antiga em 3D com informação semântica

Por que templos de madeira antigos precisam de novas ferramentas digitais

Por toda a China, salões e templos de madeira com séculos de existência ainda permanecem de pé, seus telhados em camadas e consoles intrincados resistindo a terremotos, guerras e intempéries. No entanto, essas obras-primas são frágeis, e preservá‑las hoje depende de mais do que carpintaria. Este estudo apresenta uma nova maneira de descrever esses edifícios em três dimensões para que os computadores possam entender não apenas sua aparência, mas o que cada peça é e como tudo se articula, abrindo caminho para uma conservação e pesquisa mais inteligentes.

Transformando saberes antigos em blocos construtivos digitais

A arquitetura tradicional chinesa em madeira segue uma lógica ordenada: uma base elevada, uma estrutura de madeira com colunas e vigas, paredes e portas de fechamento, e um telhado complexo. Consoles especiais chamados dougong e empenas com encaixe permitem que os edifícios flexionem durante terremotos enquanto suportam pesados telhados de telha. Os autores defendem que, para proteger verdadeiramente esse patrimônio, os modelos digitais devem capturar essa hierarquia e vocabulário, não apenas a forma externa. Modelos 3D existentes e até muitos modelos de informação de edifícios voltados ao patrimônio frequentemente registram formas com muita precisão, mas borram ou ignoram as categorias tradicionais usadas pelos artesãos, tornando difícil perguntar, por exemplo, quais elementos pertencem à camada do telhado ou como um conjunto específico de consoles se relaciona com colunas próximas.

Adicionando significado a modelos de cidades 3D

Para preencher essa lacuna, os pesquisadores estendem o CityGML, um padrão internacional usado para descrever cidades em 3D, criando um complemento especializado denominado Chinese Timber Architecture Application Domain Extension (CTAADE). Esta extensão introduz quatro camadas principais — fundação, estrutura de madeira, fechamento vertical e telhado — e 17 tipos de componentes-chave, incluindo bases, colunas, vigas, caibros, telhas, paredes, janelas e dougong. Cada objeto digital pode conter informações como período histórico, estilo, nível de proteção e dimensões, e está vinculado a superfícies geométricas no espaço. Ao aninhar esses componentes em uma hierarquia clara, o CTAADE permite que os computadores “saibam” que uma viga específica pertence a determinado salão, situa‑se na camada da estrutura de madeira e se conecta a um conjunto específico de colunas e partes do telhado.

De arquivos de projeto a modelos patrimoniais semanticamente ricos

Com base nesse arcabouço, a equipe concebeu um fluxo para converter modelos de informação de edifícios patrimoniais existentes em modelos de cidade compatíveis com o CTAADE. Partindo de um modelo 3D detalhado criado em software comercial de projeto, eles extraem automaticamente as formas e os atributos básicos de cada objeto. Como o modelo original rotula os elementos em categorias muito amplas, especialistas classificam então cada peça — distinguindo, por exemplo, bases, portas, vigas ou conjuntos individuais de consoles — usando uma tabela de mapeamento alinhada aos 17 tipos de componentes do CTAADE. Scripts personalizados finalmente codificam toda essa geometria e significado em arquivos CityGML, de modo que o resultado possa ser lido por sistemas de informação geográfica padrão e ferramentas de visualização.

Testando o método em um grande salão de templo

Para demonstrar o que sua abordagem pode fazer, os autores aplicaram o CTAADE ao Salão da Grande Compaixão do Templo Chongshan em Taiyuan, província de Shanxi, um grande salão de madeira da dinastia Ming com beirais em camadas e trabalho de madeira ricamente articulado. Eles transformaram seu modelo de informação patrimonial em um modelo de cidade 3D baseado no CTAADE contendo 4.704 componentes semânticos e mais de meio milhão de superfícies triangulares. Usando visualizadores especializados, confirmaram que o arquivo seguia as regras do CityGML e que as primitivas geométricas eram quase inteiramente válidas. Mais importante, o software pôde exibir uma árvore de componentes, destacar elementos individuais como um único conjunto de consoles ou uma camada do telhado, e mostrar seus atributos e relações, possibilitando consultas ricas que eram impossíveis com uma malha simples.

O que isso significa para a proteção de edifícios históricos

Em termos práticos, este trabalho oferece a conservadores, planejadores e pesquisadores uma linguagem compartilhada e legível por computador para falar sobre templos complexos de madeira. Em vez de tratar um salão como uma casca sólida, o CTAADE o divide em partes significativas que podem ser pesquisadas, analisadas e vinculadas a outros dados, como simulações estruturais ou exposição climática. Embora o modelo atual se concentre em um tipo principal de edificação e ainda dependa da expertise humana para classificar componentes, ele pode ser expandido para outras estruturas e combinado com inteligência artificial para acelerar o reconhecimento. Em última instância, essa abordagem semântica 3D poderia apoiar gêmeos digitais de sítios patrimoniais, ajudando a sociedade a planejar reparos, avaliar riscos e manter vivo o conhecimento embutido na carpintaria antiga para as futuras gerações.

Citação: 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

Palavras-chave: arquitetura de madeira chinesa antiga, modelagem semântica 3D, CityGML ADE, preservação do patrimônio cultural, integração HBIM