En lätt integrerad diagnostisk metod för Macaos arkitektoniska kulturarv med 3D-laserrscanning och NDT

Varför den här tempelhistorien spelar roll

Runt om i världen förfaller historiska byggnader under moderna påfrestningar, från föroreningar till klimatförändringar. I den livliga, fuktiga staden Macao tjänar små grannskapstempel fortfarande dyrkande varje dag, samtidigt som deras århundraden gamla murar tyst försvagas. Denna studie följer ett sådant tempel och visar hur en ryggsäcksstor verktygslåda med digitala instrument kan avslöja dold skada inne i väggarna utan borrning, provtagning eller att stänga platsen för besökare. Arbetet pekar på ett nytt sätt att vårda sköra landmärken i trånga städer: samla först noggrann, tredimensionell information och ingrip sedan så skonsamt som möjligt.

En levande helgedom i en tuff miljö

Kuan Tai- och Tin Hau-templet på Taipaön grundades 1717 och är fortfarande en aktiv plats för tillbedjan. Arkitektoniskt är det ett sällsynt hybrid: tjocka jordmurar och trästomme från kinesiska byggtraditioner kombinerade med kalkbruk och taktegel som anknyter till portugisiska influenser. Denna blandning av material ger templet stor karaktär men gör också dess beteende över tid svårare att förutse. Byggnaden ligger i Macaos varma, havsdoftande klimat, där hög luftfuktighet och saltfyllda vindar främjar förfall. Inne brinner rökelse under långa timmar varje dag. Tillsammans lämnar fukt och rök synliga spår: flagande puts, pulveraktiga ytor och saltkrustor på väggarna. Eftersom de monolitiska jordmurarna är både mycket tjocka och strukturellt viktiga är konventionella tester som kräver borrning eller borttagning av prover oacceptabla; utmaningen är att kunna se in i väggarna utan att skada dem.

Lätta verktyg för en tung uppgift

För att möta denna utmaning satte forskarna ihop en lätt uppsättning instrument, som tillsammans väger under fyra kilogram. En portabel 3D-laserrscanner fångade templets fulla form, in- och utvändigt, som ett tätt "punktmoln" med millimeternoggrannhet. En liten drönare fotograferade taket och omgivningen. Handhållna enheter undersökte sedan väggmaterialen närmare: en infraröd kamera upptäckte kalla fläckar kopplade till fuktiga områden; en XRF-prob mätte vilka kemiska grundämnen som fanns på ytan; och en studs-hårdhetstestare bedömde hur motståndskraftiga väggarna var mot påverkan. Avgörande var att varje mätning knöts tillbaka till den laserscannade 3D-modellen, så geometri, kemi, fukt och styrka delade samma rumsliga referens. Teamet hänvisar till denna kombinerade ram som en "rumslig-sammansättnings-fysisk-mekanisk" modell.

Att göra det osynliga skadat begripligt

Med alla mätningar förankrade i 3D-utrymme kunde teamet gå bortom att enbart kartlägga sprickor och fläckar. De använde statistiska verktyg för att utforska hur föroreningar, fukt och hållfasthet samverkar. Infraröda bilder framhävde zoner där väggarna förblev kallare, vilket pekade på instängd fukt. Vid fyrtio punkter på en kraftigt svärtningspåverkad innervägg mätte forskarna både kemisk sammansättning och hårdhet. De fann att svavelrika områden—kopplade till rökelse—konsekvent var mjukare, medan zoner rikare på kalcium, en nyckelingrediens i kalkbindemedel, tenderade att vara hårdare. Ett potenslagssamband visade att när svavelföreningar (registrerade som SO₃) ökade, sjönk hårdheten på ett klart och förutsägbart sätt. Genom att interpolera mellan mätpunkterna producerade de kontinuerliga väggstora kartor som visade var svavel hade ansamlats och var materialet hade förlorat styrka, vilket avslöjade ett dolt mönster av försvagning bakom vad som kan se ut som mindre ytliga skavanker.

Från skanning till smartare vård

Dessa fynd pekar på en specifik nedbrytningsmekanism: i templets fuktiga luft migrerar svavel från rökelsen in i de stampade jordmurarna, bildar sulfatsalter och underminerar gradvis materialets mekaniska styrka. Eftersom hela arbetsflödet är icke-invasivt, portabelt och relativt snabbt, passar det för "levande" kulturmiljöer som inte kan stängas eller ärras av provning. Den integrerade 3D-metoden överensstämmer också med internationella och kinesiska noggrannhetsstandarder för dokumentation av historiska byggnader, vilket ger konserveringsteam en stabil grund för långsiktig övervakning och digital arkivering. Enkelt uttryckt visar studien att en liten, smart verktygslåda kan avslöja hur dagliga religiösa sedvänjor och lokalt klimat samverkar för att erodera helig arkitektur, och kan göra det tidigt nog för att vägleda skonsamma, välriktade reparationer. Samma metod kan hjälpa till att skydda många andra historiska byggnader som måste överleva i dagens tätt befolkade, förorenade och ständigt fuktiga städer.

Citering: Zheng, Y., Huang, G., Wang, M. et al. A lightweight integrated diagnostic approach for Macao Architectural Heritage using 3D laser scanning and NDT. npj Herit. Sci. 14, 170 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02393-y

Nyckelord: arkitektoniskt kulturarv, 3D-laserrscanning, icke-förstörande provning, tempelkonservering, sulfatkorrosion