借助數字技術(shù)，更好保護傳承北京中軸線(xiàn) 一條“線(xiàn)”的數字化生長(cháng)（一線(xiàn)調研）-世界播報

【資料圖】

在北京，有一條貫穿南北的中軸線(xiàn)——北端，鐘鼓樓南北縱置，晨鐘暮鼓鏤刻出古人的時(shí)間秩序；南端，永定門(mén)巍峨聳立，寄托著(zhù)“國泰民安、永遠安定”的美好愿望。

這條肇始于元代，全長(cháng)7.8公里的中軸線(xiàn)，是全世界現存最為完整的傳統都城中軸線(xiàn)。它串聯(lián)起3處世界文化遺產(chǎn)、11處全國重點(diǎn)文物保護單位、2處北京市級文物保護單位、2處普查登記在冊文物、1處歷史建筑以及6處歷史名園。2012年，北京中軸線(xiàn)被列入《中國世界文化遺產(chǎn)預備名單》。

北京中軸線(xiàn)申遺，目的并不僅僅在于增加一處世界文化遺產(chǎn)，而是以此帶動(dòng)北京歷史文化名城的保護。在科技發(fā)展日新月異的當下，借助數字技術(shù)等手段，古老的中軸線(xiàn)得到更好保護和傳承，綻放奪目光彩。

復 刻

詳細采集、測量和記錄信息，建立精細檔案

【場(chǎng)景】

夜色漸深的永定門(mén)前，一輛搭載著(zhù)激光建模測量系統的車(chē)輛緩緩駛過(guò)，中軸線(xiàn)道路以及周邊建筑的信息被詳細采集、測量和記錄了下來(lái)；清晨的第一縷陽(yáng)光剛剛灑下，先農壇太歲殿前，測繪工程師們已架設好各種設備，開(kāi)始對每一處細節進(jìn)行數據采集和刻畫(huà)……

全站儀、車(chē)載掃描儀、站式掃描儀、推車(chē)式掃描儀、背包式掃描儀、手持掃描儀……各種設備輪番上陣，測繪人員夜以繼日，首次實(shí)現了天安門(mén)地區數十萬(wàn)個(gè)部（構）件的精細化數據采集。

由南向北凌空飛躍中軸線(xiàn)，飽覽文物建筑的古樸滄桑、感受古都北京的四季更替、重返工匠營(yíng)城的歷史現場(chǎng)……在“奮進(jìn)新時(shí)代”主題成就展上，數字中軸線(xiàn)互動(dòng)展覽引人關(guān)注。

“中軸線(xiàn)的最大特色在于前后起伏、左右對稱(chēng)的空間格局。實(shí)地探訪(fǎng)時(shí)，在任何一個(gè)遺產(chǎn)點(diǎn)都無(wú)法一覽全局。而數字產(chǎn)品則可以突破時(shí)空界限，讓大家體會(huì )到中軸線(xiàn)的獨特神韻?！闭褂[制作團隊負責人之一、北京市測繪設計研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“北京市測繪院”）大數據中心主任陶迎春說(shuō)。

要展示一條真實(shí)的數字中軸線(xiàn)，離不開(kāi)數字測繪與數字三維建模技術(shù)?！皯贸殧底秩S建模技術(shù)，首次對有古都脊梁之稱(chēng)的中軸線(xiàn)進(jìn)行精準復刻，建成了一條數字孿生中軸線(xiàn)?！北本┦袦y繪院黨委書(shū)記劉虹介紹，2020年，北京市測繪院組織了一支近200人的技術(shù)團隊，對中軸線(xiàn)各類(lèi)遺產(chǎn)要素進(jìn)行了超精細化的測繪和三維建模。

測繪從天安門(mén)開(kāi)始?！疤彀查T(mén)廣場(chǎng)游客多，周邊道路車(chē)流量大，要在不影響交通運行的情況下，快速采集高精度數據，挑戰巨大?！碧沼航榻B，團隊與中國工程院院士劉先林團隊共同研發(fā)了車(chē)載超高分辨率影像采集系統，將相機曝光速度從1秒/張提高到0.3秒/張，掃描車(chē)車(chē)速從20公里/小時(shí)提高到55公里/小時(shí)，解決了掃描車(chē)按照正常車(chē)速行駛對城市道路的高精度數據采集難題。

難度不止于此。天安門(mén)廣場(chǎng)上20多萬(wàn)塊花崗巖地磚的數據采集更難?！皼](méi)有兩塊完全相同的地磚，紋路、形狀、磨損程度都有差異?！碧沼禾寡?，廣場(chǎng)上游客來(lái)來(lái)往往，用傳統的車(chē)載掃描設備，圖像上顯示的大多是游客的匆匆腳步。最終，在車(chē)載對地掃描系統的幫助下，鏡頭得以清晰獲取垂直地面的地磚數據。而基于深度學(xué)習的方法，異形地磚自動(dòng)編碼得以實(shí)現，每一塊地磚都有了專(zhuān)屬的身份ID。

采集了中軸線(xiàn)遺產(chǎn)區范圍內主要道路、天安門(mén)廣場(chǎng)及周邊區域、永定門(mén)、鐘鼓樓、先農壇等的數據，積累了超1TB（太字節）的資料……目前，數字孿生中軸線(xiàn)一期任務(wù)已完成，最終形成的數字孿生中軸線(xiàn)成果，為中軸線(xiàn)遺產(chǎn)要素的監測和管理、保護與利用提供了一套完整的空間數據底板。

“從紙質(zhì)地圖到數字地圖、實(shí)景三維產(chǎn)品，我們對中軸線(xiàn)的測繪越來(lái)越精細。通過(guò)現代技術(shù)，把歷史圖像與現實(shí)圖像疊加，我們能切實(shí)感受到中軸線(xiàn)一直在‘生長(cháng)’?！碧沼罕硎?。

留 韻

古建修繕應用智能技術(shù)，展現歷史原貌

【場(chǎng)景】

遮光簾落下，燈光漸暗，鼓樓一層中心券洞變身沉浸式劇場(chǎng)，游客在光影變化中感受著(zhù)北京中軸線(xiàn)的時(shí)光變遷。

這是以“時(shí)間的故事”為主題的一場(chǎng)數字沉浸展覽。沉浸光影秀利用投影畸變矯正技術(shù)和空間定點(diǎn)聲場(chǎng)，將音樂(lè )、鼓聲、繽紛的影像與宏偉的建筑空間相結合，盡顯鼓樓的建筑結構之美，展示文物古跡的全新面貌。

展覽中，“聲音”引發(fā)了許多觀(guān)眾的興趣。將耳朵貼近安裝在墻上的喇叭形聽(tīng)筒，按下按鈕，便能聽(tīng)到各種曾經(jīng)回蕩在鐘鼓樓附近的老北京叫賣(mài)聲；在“四九城里聽(tīng)鐘聲”展品裝置前，戴上耳機，輕觸互動(dòng)屏，便可選擇神武門(mén)、午門(mén)、正陽(yáng)門(mén)、永定門(mén)等任意一座城門(mén)上聽(tīng)到的鐘聲，感受古時(shí)“都城內外十有余里，莫不聳聽(tīng)”的盛況?！氨本╃姽臉堑臍v史就是北京城市歷史的剪影，為城市居民留下溫暖親切的記憶?！敝休S線(xiàn)展陳體系編制團隊負責人、北京清城?，F數字科技研究院院長(cháng)賀艷說(shuō)，策展團隊搜集了300余張鐘鼓樓不同時(shí)期的老照片，各種與中軸線(xiàn)歷史相關(guān)的聲音，旨在還原老北京的珍貴記憶。

鼓樓券洞曾一度被用于開(kāi)設旅游商店，騰退修繕之后，這座元明清時(shí)期報時(shí)設施的歷史原貌得以展現。不僅是鼓樓，漫步中軸線(xiàn)上，一處處經(jīng)過(guò)精心修繕的文物建筑重新亮相，莊重大氣的老城風(fēng)貌韻味十足。

一路向南。正陽(yáng)門(mén)箭樓內，施工人員正緊鑼密鼓地進(jìn)行消防、電力等配套設施的提升，為開(kāi)放做準備。2020年10月，箭樓啟動(dòng)修繕，每一處都堅持原材料、原形制、原工藝，最大限度保留歷史信息。

“我們首次在古建修繕中應用智能建造技術(shù)?！北本┙üち瘓F古建分公司負責人李萬(wàn)博介紹，利用建筑信息模型、三維掃描、全景影像成像等技術(shù)，施工人員可以做好預案，制定更科學(xué)的文物修繕?lè )桨??！氨热缃ㄖ植坑幸粋€(gè)空鼓，單憑肉眼很難判斷病因。通過(guò)掃描相當于給它做了一個(gè)CT，我們對文物的‘健康狀況’一目了然，可以對殘損部分精準實(shí)施‘微創(chuàng )手術(shù)’，實(shí)現對古建的最小干預?！笔┕と藛T還對修繕全過(guò)程進(jìn)行數字記錄，留下了完整的數字檔案，“為日后文物建筑的病害監測、修繕提供依據，有助于開(kāi)展預防性保護?！崩钊f(wàn)博說(shuō)。

值得一提的是，在箭樓修繕過(guò)程中，北京雨燕得到了精心呵護。北京雨燕每年從非洲飛抵北京筑巢繁殖，正陽(yáng)門(mén)城樓是它的主要聚集地之一?！肮沤ㄖ枪虘B(tài)的文化遺產(chǎn)，雨燕是活態(tài)的‘文化遺產(chǎn)’，兩者都要保護。我們等雨燕飛走之后再搭腳手架，盡量減少對它的侵擾?！北本┲休S線(xiàn)遺產(chǎn)保護中心主任關(guān)戰修說(shuō)。

雨燕環(huán)繞正陽(yáng)門(mén)城樓追逐競飛的場(chǎng)景，已持續了600余年。如今的雨燕已成為中軸線(xiàn)申遺的首個(gè)數字形象，在北京中軸線(xiàn)官網(wǎng)、“云上中軸”小程序等數字產(chǎn)品中都有它輕盈的身影。

重 現

物理空間疊加數字內容，交織歷史現實(shí)

【場(chǎng)景】

鐘鼓樓向南約500米，玉河上臥著(zhù)一座單拱石橋，兩側堤岸雕有精美的鎮水獸。這里便是北京中軸線(xiàn)與京杭大運河的交匯點(diǎn)，建于元代的萬(wàn)寧橋。

“跟我來(lái)！”站在萬(wàn)寧橋上，打開(kāi)手機APP，萌趣討喜的鎮水小神獸“水靈龍”躍然而出，帶領(lǐng)游人走進(jìn)熱鬧市集，欣賞風(fēng)箏制作技法，了解京式旗袍的制作工藝，體驗澄清上閘開(kāi)閘治水……感受歷史與現實(shí)的交織，猶如穿越時(shí)空。

這是北京市西城區文旅局牽頭打造的“萬(wàn)象中軸”數字文化體驗項目，依托北京河圖公司的大規模3D地圖構建、高精度空間計算等技術(shù)，通過(guò)線(xiàn)下真實(shí)的物理空間疊加虛擬數字內容，對中軸線(xiàn)歷史場(chǎng)景和消失的文物建筑進(jìn)行數字重現，給公眾帶來(lái)沉浸式的增強現實(shí)在地體驗?！拔覀儾邉澊蛟炝绥姽臉乔?、什剎前海、萬(wàn)寧古橋、澄清上閘等7個(gè)打卡點(diǎn)位，包括社會(huì )廣泛關(guān)注的地安門(mén)，以數字重現的方式讓遺址原址再現新活力。今后將進(jìn)一步豐富交互功能，讓公眾盡享古今交融、虛實(shí)交互的獨特數字文化體驗，打造首條數字中軸文化探訪(fǎng)精品線(xiàn)路?！蔽鞒菂^文旅局局長(cháng)靳真介紹。

“北京中軸線(xiàn)體現了中正和合、天人合一、禮樂(lè )交融等理念，是講好中國故事的重要素材?！北本┦形奈锞志珠L(cháng)、北京中軸線(xiàn)申遺保護工作辦公室主任陳名杰表示，“我們要運用數字技術(shù)等多種手段，化古老為時(shí)尚、化厚重為靈巧，闡釋好中軸線(xiàn)的價(jià)值，把這份獨一無(wú)二的文化遺產(chǎn)保護好、傳承好、利用好?！?/p>

2021年12月29日，北京市文物局和騰訊聯(lián)合啟動(dòng)“數字中軸”項目，同日上線(xiàn)“云上中軸”小程序，讓人們在領(lǐng)略中軸線(xiàn)壯麗美景的同時(shí)，參與助力中軸線(xiàn)申遺。僅僅5個(gè)小時(shí)，就有50多萬(wàn)名用戶(hù)參加創(chuàng )意互動(dòng)。截至目前累計訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)數超400萬(wàn)次，線(xiàn)上注冊用戶(hù)達60余萬(wàn)人次。

運用游戲引擎、物理仿真、區塊鏈、知識圖譜等技術(shù)，“數字中軸”項目先后推出“了不起的中軸線(xiàn) 我們一起來(lái)守護”互動(dòng)小游戲、中軸聲音郵筒、“我和北京中軸線(xiàn)合個(gè)影”H5小游戲、4D“時(shí)空艙”等多個(gè)數字產(chǎn)品。騰訊可持續社會(huì )價(jià)值事業(yè)部數字文化實(shí)驗室主任舒展說(shuō)：“我們要打造一個(gè)全真的‘數字中軸’，讓公眾沉浸式體驗中軸線(xiàn)的恢弘氣勢和歷史變遷，同時(shí)推動(dòng)中軸線(xiàn)文化遺產(chǎn)的創(chuàng )新活化，實(shí)現文化遺產(chǎn)保護的可持續發(fā)展?！?/p>

以“時(shí)空艙”為例，為了讓“艙”內景觀(guān)栩栩如生，項目組不僅查閱了大量文獻資料，還派出30多人的團隊到街頭走訪(fǎng)拍攝，同時(shí)利用算法生成市井建筑、植被景觀(guān)等圖像?！爱a(chǎn)品表達很有創(chuàng )意，而且內容很?chē)乐?，處處有依據?！笨催^(guò)“數字中軸”產(chǎn)品，陶迎春說(shuō)，“比如‘時(shí)空艙’產(chǎn)品中，各遺產(chǎn)點(diǎn)的空間位置就參考了精準的實(shí)景三維成果?！?/p>

在2022北京中軸線(xiàn)文化遺產(chǎn)傳承與創(chuàng )新大賽上，主題演講環(huán)節中，從3歲半的兒童到86歲的老人，都熱切講述他們與中軸線(xiàn)的故事。數字世界里的中軸線(xiàn)既傳統又現代，正贏(yíng)得越來(lái)越多人的喜愛(ài)。

一條中軸線(xiàn)，見(jiàn)證了750余年的滄桑巨變，在“虛實(shí)相生”中走向生機勃勃的未來(lái)……

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關(guān)鍵詞： 文化遺產(chǎn) 文物建筑 數據采集