早期基督教建筑研究中的多学科方法与数字技术：维罗纳SS. Teuteria和Tosca小教堂（5世纪中期至6世纪早期）

《Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage》：Multidisciplinary Approaches and Digital Technologies in the Study of Early Christian Architecture: The Sacellum of SS. Teuteria and Tosca in Verona (Mid 5th-Early 6th Century)

　　

本研究对维罗纳的SS. Teuteria和Tosca小教堂（Sacellum）进行了多学科调查，这是一座可追溯至5世纪中期至6世纪早期的早期基督教礼拜堂。作为HORIZON-MSCA框架（2024-2026）下CaMeRoofs项目的一部分，该研究旨在通过整合考古学、建筑学和数字方法，重建这一独特纪念物的建筑演变和历史背景。该项目基于佛罗伦萨大学为期两年的初步研究（2021-2023），并采用最先进的数字技术以生成前所未有的文献记录。数字调查活动利用了地面激光扫描（Terrestrial Laser Scanning, TLS）、基于无人机（UAV）和地面的摄影测量（运动恢复结构，Structure from Motion, SfM）以及三维建模，产生了高分辨率点云和彩色映射模型。这些技术实现了精确的几何记录和虚拟导航，以及详细的层位学、形态学和材料分析。档案研究与结构诊断的整合支持了对该纪念物分期的修正，揭示了早期基督教特征——如人字形砌筑（opus spicatum masonry）、十字形布局和灯笼式穹顶（lantern vault）——以及12世纪下半叶的罗马式增建。未发表的发现包括对小教堂原始建筑的重新评估，挑战了先前的假设，证明其符合自由希腊十字平面（free Greek cross plan），类似于拉文纳的加拉·普拉西迪亚陵墓（Mausoleum of Galla Placidia），而非内嵌式希腊十字（inscribed Greek cross）类型。本研究强调了数字调查工具在保护和遗产增强方面的关键价值，并为早期基督教考古和建筑史领域提供了新数据。

**论文解读：维罗纳SS. Teuteria和Tosca小教堂的早期基督教建筑——多学科方法与数字技术的应用**

**研究背景及问题**

早期基督教建筑，特别是5至6世纪意大利北部的纪念物，是建筑史和考古学的重要研究对象。然而，这类建筑常因多次改建、地层复杂而难以准确还原其原始形态。目前存在的问题包括：传统文献研究受限于二维记录，难以揭示隐蔽的构造关系；而单一传感器数字技术（如仅用地面激光扫描或仅用无人机摄影测量）存在覆盖盲区，导致几何数据不完整。此外，关于维罗纳SS. Teuteria和Tosca小教堂（Sacellum）的早期研究多基于有限的文字描述和局部发掘，对其原始平面类型（内嵌式希腊十字还是自由希腊十字）存在争议，且缺乏精确的几何证据。开展这项研究的原因在于：需要借助多学科整合，特别是先进的数字调查技术，来重建这一意大利北部保存最完好的早期基督教礼拜堂的建筑演变与历史语境，为保护、修复及学术阐释提供可靠基础。

**关键技术方法概览**

研究人员采用了一套完全集成的非侵入式数字调查方法，主要技术包括：地面激光扫描（TLS）和高分辨率点云（使用Z+F IMAGER 5016获取41个彩色扫描，间距约2-10米）；基于无人机（UAV）的运动恢复结构（SfM）摄影测量（使用DJI Mini 2，地面采样距离约1 cm/像素，结合垂直和倾斜轨迹）；以及三维建模与点云配准（TLS点云作为度量基准，UAV数据通过地面控制点和独立检查点与TLS坐标系对齐）。整个工作流在2022年8月单次采集会话中完成，后续进行后处理和分析。研究团队未注样本队列来源，但档案研究和结构诊断（如砌体层位学分析）作为补充方法。

**研究结果（保留每个小标题）**

1. **Digital Surveying（数字调查）**：通过整合TLS和UAV摄影测量，生成了高分辨率、几何一致的点云模型。处理后的模型支持1:50比例尺的二维图纸和正交影像，对比显示残余偏差均值约+2 mm，标准差9-10 mm，配准误差约20-25 mm，验证了模型的度量可靠性。

2. **Data Collection（数据采集）**：TLS获取了大量内部和外部扫描，UAV覆盖了屋顶及难以接近的区域。数据完整性评估表明，除局部遮挡（如内部家具、角落阴影、地下走廊）外，大部分表面被充分采样，确保了后续分析的几何基础。

3. **Data Processing（数据处理）**：采用目标点对点配准和ICP精细对齐，实现了TLS与UAV数据的无缝融合。独立检查点验证了整体不确定性约20-25 mm，与1:50图纸公差一致。由此生成的集成点云被用于绘制平、立、剖图，并支持形态学和材料分析。

4. **Toward an Operational Digital Twin（迈向运行数字孪生）**：该模型被视为可度量的、可复现的基准，支持虚拟导航、非破坏性状态评估、施工阶段比较及干预模拟。尽管尚未达到完整语义数字孪生，但为后续监测和传播提供了稳定几何框架。

2. **The Medieval Building Site: From the Early Christian Foundation to the Romanesque Additions（中世纪建筑工地：从早期基督教奠基到罗马式增建）**

- **Twentieth-Century Restorations（20世纪修复）**：通过分析Da Lisca的修复记录（1913-1914）及当前数字模型，揭示了20世纪移除抹灰、重建窗洞、开挖外部沟渠等干预，这些措施显著影响了建筑现状，但也暴露了早期基督教结构。

- **The Early Christian Persistences (Mid-5th to Early 6th Century)（早期基督教遗留：5世纪中期至6世纪早期）**：数字调查精确测量了十字臂尺寸（北臂2.69 m × 4.39 m，南臂2.60 m × 4.50 m等），并在后墙发现东臂双坡屋顶印记（高度6.96 m）。结论：原始布局为自由希腊十字，采用人字形砌筑（opus spicatum）、砖石转角、单窗等特征，而非先前认为的内嵌式十字。奠基年代定为5世纪中期至6世纪早期，挑战了751年祝圣说。

- **Architectural Additions from the Romanesque Period (Second Half of the 12th Century)（罗马式时期的建筑增建：12世纪下半叶）**：数字模型识别出四角房间、全新东端与半圆形后殿、八道圆拱及桶形穹顶的添加。罗马式砌体（细长砖、灰泥划痕）与早期基督教砌体明显不连续。该改建（约1160年后）是为了容纳圣徒Teuteria和Tosca的圣物，并将小教堂与相邻的SS. Apostoli教堂协调，最终形成三廊式布局与中央十字拱顶。

**讨论与结论**

讨论部分指出，维罗纳小教堂并非如先前所认为的与帕多瓦的S. Prosdocimo和维琴察的S. Maria Mater Domini（两者均为内嵌式希腊十字）一致，而是采用自由希腊十字设计，与拉文纳的加拉·普拉西迪亚陵墓（公元5世纪上半叶）最为相似。这种布局的相似性，加上小教堂最初可能献给拉文纳的主保圣人阿波利纳雷（Apollinaris），表明一种与拉文纳文化认同相关的赞助机制。此外，小教堂还与其他亚得里亚海地区纪念物（如波拉的Santa Maria Formosa、孔科尔迪亚的Trichora等）存在联系，反映了一个共享的晚期古代建筑实践网络。

**研究结论翻译**：总之，对维罗纳SS. Teuteria和Tosca小教堂建筑的新解读将其奠基年代定位于5世纪中期至6世纪早期，略晚于加拉·普拉西迪亚陵墓，使其成为意大利北部保存最完好的早期基督教礼拜堂之一。与先前假设相反，该小教堂不同于帕多瓦和维琴察的采用内嵌式希腊十字、拱顶由角柱支撑的礼拜堂，而更接近自由希腊十字设计，其特征是拱顶直接坐落于外围墙体上。这一建筑设计不仅与加拉·普拉西迪亚陵墓直接对应，还与波拉的Santa Maria Formosa礼拜堂（归因于主教马克西米安，546-556年）、孔科尔迪亚的Trichora Martyrium、波雷奇（Parenzo）尤弗拉西乌斯大教堂的Trichora、格拉多的Sant’Eufemia礼拜堂，以及里米尼的San Gregorio和SS. Andrea, Donato, e Giustina礼拜堂存在相似性。这些结构清晰地反映出以拉文纳和上亚得里亚海地区为中心的国际建筑实践网络的存在。从方法论角度看，本研究也展示了整合数字调查如何不仅作为几何记录工具，更可作为建筑阐释和历史再评估的关键手段。度量控制的数字孪生为识别细微构造不连续性、重建失失空间配置以及以非破坏性且完全可验证的方式检验竞争性类型学假说奠定了基础。该数字模型不仅是分析资产，也是保护与修复实践的可迁移资源，支持基于情景的评估、干预规划及长期结构监测，同时通过虚拟博物馆、沉浸式VR/AR应用为公众传播提供坚实基础。