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天天熱資訊！借助數字技術，更好保護傳承北京中軸線一條“線”的數字化生長（一線調研）

2023-02-22 18:49:47來源：人民網－人民日報

北京中軸線永定門航拍。

馬文曉攝（影像中國）

【資料圖】

北京中軸線建筑景觀序列。

北京中軸線申遺保護工作辦公室供圖

陶迎春（右）在測繪中。

本報記者施芳攝

實景三維模型圖（景山萬春亭）。

實景三維模型圖（永定門）。

以上模型圖均由北京市測繪設計研究院提供，審圖號為京S（2023）005號

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

這條肇始于元代，全長7.8公里的中軸線，是全世界現存最為完整的傳統(tǒng)都城中軸線。它串聯(lián)起3處世界文化遺產、11處全國重點文物保護單位、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，北京中軸線被列入《中國世界文化遺產預備名單》。

北京中軸線申遺，目的并不僅僅在于增加一處世界文化遺產，而是以此帶動北京歷史文化名城的保護。在科技發(fā)展日新月異的當下，借助數字技術等手段，古老的中軸線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

【場景】

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

全站儀、車載掃描儀、站式掃描儀、推車式掃描儀、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，首次實現了天安門地區(qū)數十萬個部（構）件的精細化數據采集。

由南向北凌空飛躍中軸線，飽覽文物建筑的古樸滄桑、感受古都北京的四季更替、重返工匠營城的歷史現場……在“奮進新時代”主題成就展上，數字中軸線互動展覽引人關注。

“中軸線的最大特色在于前后起伏、左右對稱的空間格局。實地探訪時，在任何一個遺產點都無法一覽全局。而數字產品則可以突破時空界限，讓大家體會到中軸線的獨特神韻。”展覽制作團隊負責人之一、北京市測繪設計研究院（以下簡稱“北京市測繪院”）大數據中心主任陶迎春說。

要展示一條真實的數字中軸線，離不開數字測繪與數字三維建模技術。“應用超精細數字三維建模技術，首次對有古都脊梁之稱的中軸線進行精準復刻，建成了一條數字孿生中軸線。”北京市測繪院黨委書記劉虹介紹，2020年，北京市測繪院組織了一支近200人的技術團隊，對中軸線各類遺產要素進行了超精細化的測繪和三維建模。

測繪從天安門開始。“天安門廣場游客多，周邊道路車流量大，要在不影響交通運行的情況下，快速采集高精度數據，挑戰(zhàn)巨大。”陶迎春介紹，團隊與中國工程院院士劉先林團隊共同研發(fā)了車載超高分辨率影像采集系統(tǒng)，將相機曝光速度從1秒/張?zhí)岣叩?.3秒/張，掃描車車速從20公里/小時提高到55公里/小時，解決了掃描車按照正常車速行駛對城市道路的高精度數據采集難題。

難度不止于此。天安門廣場上20多萬塊花崗巖地磚的數據采集更難。“沒有兩塊完全相同的地磚，紋路、形狀、磨損程度都有差異。”陶迎春坦言，廣場上游客來來往往，用傳統(tǒng)的車載掃描設備，圖像上顯示的大多是游客的匆匆腳步。最終，在車載對地掃描系統(tǒng)的幫助下，鏡頭得以清晰獲取垂直地面的地磚數據。而基于深度學習的方法，異形地磚自動編碼得以實現，每一塊地磚都有了專屬的身份ID。

采集了中軸線遺產區(qū)范圍內主要道路、天安門廣場及周邊區(qū)域、永定門、鐘鼓樓、先農壇等的數據，積累了超1TB（太字節(jié)）的資料……目前，數字孿生中軸線一期任務已完成，最終形成的數字孿生中軸線成果，為中軸線遺產要素的監(jiān)測和管理、保護與利用提供了一套完整的空間數據底板。

“從紙質地圖到數字地圖、實景三維產品，我們對中軸線的測繪越來越精細。通過現代技術，把歷史圖像與現實圖像疊加，我們能切實感受到中軸線一直在‘生長’。”陶迎春表示。

留韻

古建修繕應用智能技術，展現歷史原貌

【場景】

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

這是以“時間的故事”為主題的一場數字沉浸展覽。沉浸光影秀利用投影畸變矯正技術和空間定點聲場，將音樂、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)了許多觀眾的興趣。將耳朵貼近安裝在墻上的喇叭形聽筒，按下按鈕，便能聽到各種曾經回蕩在鐘鼓樓附近的老北京叫賣聲；在“四九城里聽鐘聲”展品裝置前，戴上耳機，輕觸互動屏，便可選擇神武門、午門、正陽門、永定門等任意一座城門上聽到的鐘聲，感受古時“都城內外十有余里，莫不聳聽”的盛況。“北京鐘鼓樓的歷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。”中軸線展陳體系編制團隊負責人、北京清城睿現數字科技研究院院長賀艷說，策展團隊搜集了300余張鐘鼓樓不同時期的老照片，各種與中軸線歷史相關的聲音，旨在還原老北京的珍貴記憶。

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

一路向南。正陽門箭樓內，施工人員正緊鑼密鼓地進行消防、電力等配套設施的提升，為開放做準備。2020年10月，箭樓啟動修繕，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。”北京建工六建集團古建分公司負責人李萬博介紹，利用建筑信息模型、三維掃描、全景影像成像等技術，施工人員可以做好預案，制定更科學的文物修繕方案。“比如建筑局部有一個空鼓，單憑肉眼很難判斷病因。通過掃描相當于給它做了一個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施‘微創(chuàng)手術’，實現對古建的最小干預。”施工人員還對修繕全過程進行數字記錄，留下了完整的數字檔案，“為日后文物建筑的病害監(jiān)測、修繕提供依據，有助于開展預防性保護。”李萬博說。

值得一提的是，在箭樓修繕過程中，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，正陽門城樓是它的主要聚集地之一。“古建筑是固態(tài)的文化遺產，雨燕是活態(tài)的‘文化遺產’，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。”北京中軸線遺產保護中心主任關戰(zhàn)修說。

雨燕環(huán)繞正陽門城樓追逐競飛的場景，已持續(xù)了600余年。如今的雨燕已成為中軸線申遺的首個數字形象，在北京中軸線官網、“云上中軸”小程序等數字產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

【場景】

鐘鼓樓向南約500米，玉河上臥著一座單拱石橋，兩側堤岸雕有精美的鎮(zhèn)水獸。這里便是北京中軸線與京杭大運河的交匯點，建于元代的萬寧橋。

“跟我來！”站在萬寧橋上，打開手機APP，萌趣討喜的鎮(zhèn)水小神獸“水靈龍”躍然而出，帶領游人走進熱鬧市集，欣賞風箏制作技法，了解京式旗袍的制作工藝，體驗澄清上閘開閘治水……感受歷史與現實的交織，猶如穿越時空。

這是北京市西城區(qū)文旅局牽頭打造的“萬象中軸”數字文化體驗項目，依托北京河圖公司的大規(guī)模3D地圖構建、高精度空間計算等技術，通過線下真實的物理空間疊加虛擬數字內容，對中軸線歷史場景和消失的文物建筑進行數字重現，給公眾帶來沉浸式的增強現實在地體驗。“我們策劃打造了鐘鼓樓前、什剎前海、萬寧古橋、澄清上閘等7個打卡點位，包括社會廣泛關注的地安門，以數字重現的方式讓遺址原址再現新活力。今后將進一步豐富交互功能，讓公眾盡享古今交融、虛實交互的獨特數字文化體驗，打造首條數字中軸文化探訪精品線路。”西城區(qū)文旅局局長靳真介紹。

“北京中軸線體現了中正和合、天人合一、禮樂交融等理念，是講好中國故事的重要素材。”北京市文物局局長、北京中軸線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等多種手段，化古老為時尚、化厚重為靈巧，闡釋好中軸線的價值，把這份獨一無二的文化遺產保護好、傳承好、利用好。”

2021年12月29日，北京市文物局和騰訊聯(lián)合啟動“數字中軸”項目，同日上線“云上中軸”小程序，讓人們在領略中軸線壯麗美景的同時，參與助力中軸線申遺。僅僅5個小時，就有50多萬名用戶參加創(chuàng)意互動。截至目前累計訪問用戶數超400萬次，線上注冊用戶達60余萬人次。

運用游戲引擎、物理仿真、區(qū)塊鏈、知識圖譜等技術，“數字中軸”項目先后推出“了不起的中軸線我們一起來守護”互動小游戲、中軸聲音郵筒、“我和北京中軸線合個影”H5小游戲、4D“時空艙”等多個數字產品。騰訊可持續(xù)社會價值事業(yè)部數字文化實驗室主任舒展說：“我們要打造一個全真的‘數字中軸’，讓公眾沉浸式體驗中軸線的恢弘氣勢和歷史變遷，同時推動中軸線文化遺產的創(chuàng)新活化，實現文化遺產保護的可持續(xù)發(fā)展。”

以“時空艙”為例，為了讓“艙”內景觀栩栩如生，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拍攝，同時利用算法生成市井建筑、植被景觀等圖像。“產品表達很有創(chuàng)意，而且內容很嚴謹，處處有依據。”看過“數字中軸”產品，陶迎春說，“比如‘時空艙’產品中，各遺產點的空間位置就參考了精準的實景三維成果。”

在2022北京中軸線文化遺產傳承與創(chuàng)新大賽上，主題演講環(huán)節(jié)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的故事。數字世界里的中軸線既傳統(tǒng)又現代，正贏得越來越多人的喜愛。

一條中軸線，見證了750余年的滄桑巨變，在“虛實相生”中走向生機勃勃的未來……

《人民日報》（ 2023年02月22日 12 版）

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