北京中軸線永定門航拍。
馬文曉攝（影像中國）
北京中軸線建筑景觀序列。
北京中軸線申遺保護(hù)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(shè)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(yuǎn)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(xiàn)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(chǎn)、11處全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位、2處北京市級文物保護(hù)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(chǎn)預(yù)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(chǎn)，而是以此帶動北京歷史文化名城的保護(hù)。在科技發(fā)展日新月異的當(dāng)下，借助數(shù)字技術(shù)等手段，古老的中軸線得到更好保護(hù)和傳承，綻放奪目光彩。
復(fù) 刻
詳細(xì)采集、測量和記錄信息，建立精細(xì)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(xì)采集、測量和記錄了下來；清晨的第一縷陽光剛剛灑下，先農(nóng)壇太歲殿前，測繪工程師們已架設(shè)好各種設(shè)備，開始對每一處細(xì)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shè)備輪番上陣，測繪人員夜以繼日，首次實現(xiàn)了天安門地區(qū)數(shù)十萬個部（構(gòu)）件的精細(xì)化數(shù)據(jù)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(xiàn)場……在“奮進(jìn)新時代”主題成就展上，數(shù)字中軸線互動展覽引人關(guān)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(chǎn)點(diǎn)都無法一覽全局。而數(shù)字產(chǎn)品則可以突破時空界限，讓大家體會到中軸線的獨(dú)特神韻。”展覽制作團(tuán)隊負(fù)責(zé)人之一、北京市測繪設(shè)計研究院（以下簡稱“北京市測繪院”）大數(shù)據(jù)中心主任陶迎春說。
要展示一條真實的數(shù)字中軸線，離不開數(shù)字測繪與數(shù)字三維建模技術(shù)?！皯?yīng)用超精細(xì)數(shù)字三維建模技術(shù)，首次對有古都脊梁之稱的中軸線進(jìn)行精準(zhǔn)復(fù)刻，建成了一條數(shù)字孿生中軸線?！北本┦袦y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(shù)團(tuán)隊，對中軸線各類遺產(chǎn)要素進(jìn)行了超精細(xì)化的測繪和三維建模。
測繪從天安門開始?！疤彀查T廣場游客多，周邊道路車流量大，要在不影響交通運(yùn)行的情況下，快速采集高精度數(shù)據(jù)，挑戰(zhàn)巨大?！碧沼航榻B，團(tuán)隊與中國工程院院士劉先林團(tuán)隊共同研發(fā)了車載超高分辨率影像采集系統(tǒng)，將相機(jī)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集更難?！皼]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(shè)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(shù)據(jù)。而基于深度學(xué)習(xí)的方法，異形地磚自動編碼得以實現(xiàn)，每一塊地磚都有了專屬的身份ID。
采集了中軸線遺產(chǎn)區(qū)范圍內(nèi)主要道路、天安門廣場及周邊區(qū)域、永定門、鐘鼓樓、先農(nóng)壇等的數(shù)據(jù)，積累了超1TB（太字節(jié)）的資料……目前，數(shù)字孿生中軸線一期任務(wù)已完成，最終形成的數(shù)字孿生中軸線成果，為中軸線遺產(chǎn)要素的監(jiān)測和管理、保護(hù)與利用提供了一套完整的空間數(shù)據(jù)底板。
“從紙質(zhì)地圖到數(shù)字地圖、實景三維產(chǎn)品，我們對中軸線的測繪越來越精細(xì)。通過現(xiàn)代技術(shù)，把歷史圖像與現(xiàn)實圖像疊加，我們能切實感受到中軸線一直在‘生長’?！碧沼罕硎?。
留 韻
古建修繕應(yīng)用智能技術(shù)，展現(xiàn)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(shù)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，將音樂、鼓聲、繽紛的影像與宏偉的建筑空間相結(jié)合，盡顯鼓樓的建筑結(jié)構(gòu)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(jīng)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(jī)，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(nèi)外十有余里，莫不聳聽”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線展陳體系編制團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、北京清城睿現(xiàn)數(shù)字科技研究院院長賀艷說，策展團(tuán)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(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設(shè)旅游商店，騰退修繕之后，這座元明清時期報時設(shè)施的歷史原貌得以展現(xiàn)。不僅是鼓樓，漫步中軸線上，一處處經(jīng)過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。正陽門箭樓內(nèi)，施工人員正緊鑼密鼓地進(jìn)行消防、電力等配套設(shè)施的提升，為開放做準(zhǔn)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(yīng)用智能建造技術(shù)?！北本┙üち瘓F(tuán)古建分公司負(fù)責(zé)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(shù)，施工人員可以做好預(yù)案，制定更科學(xué)的文物修繕方案?！氨热缃ㄖ植坑幸粋€空鼓，單憑肉眼很難判斷病因。通過掃描相當(dāng)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(zhǔn)實施‘微創(chuàng)手術(shù)’，實現(xiàn)對古建的最小干預(yù)?！笔┕と藛T還對修繕全過程進(jìn)行數(shù)字記錄，留下了完整的數(shù)字檔案，“為日后文物建筑的病害監(jiān)測、修繕提供依據(jù)，有助于開展預(yù)防性保護(hù)?！崩钊f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(hù)。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?！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(hù)。我們等雨燕飛走之后再搭腳手架，盡量減少對它的侵?jǐn)_?！北本┲休S線遺產(chǎn)保護(hù)中心主任關(guān)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(shù)字形象，在北京中軸線官網(wǎng)、“云上中軸”小程序等數(shù)字產(chǎn)品中都有它輕盈的身影。
重 現(xiàn)
物理空間疊加數(shù)字內(nèi)容，交織歷史現(xiàn)實
【場景】
鐘鼓樓向南約500米，玉河上臥著一座單拱石橋，兩側(cè)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(yùn)河的交匯點(diǎn)，建于元代的萬寧橋。
“跟我來！”站在萬寧橋上，打開手機(jī)APP，萌趣討喜的鎮(zhèn)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，體驗澄清上閘開閘治水……感受歷史與現(xiàn)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(shù)字文化體驗項目，依托北京河圖公司的大規(guī)模3D地圖構(gòu)建、高精度空間計算等技術(shù)，通過線下真實的物理空間疊加虛擬數(shù)字內(nèi)容，對中軸線歷史場景和消失的文物建筑進(jìn)行數(shù)字重現(xiàn)，給公眾帶來沉浸式的增強(qiáng)現(xiàn)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(diǎn)位，包括社會廣泛關(guān)注的地安門，以數(shù)字重現(xiàn)的方式讓遺址原址再現(xiàn)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、虛實交互的獨(dú)特數(shù)字文化體驗，打造首條數(shù)字中軸文化探訪精品線路?！蔽鞒菂^(qū)文旅局局長靳真介紹。
“北京中軸線體現(xiàn)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(hù)工作辦公室主任陳名杰表示，“我們要運(yùn)用數(shù)字技術(shù)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(dú)一無二的文化遺產(chǎn)保護(hù)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“數(shù)字中軸”項目，同日上線“云上中軸”小程序，讓人們在領(lǐng)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(shù)超400萬次，線上注冊用戶達(dá)60余萬人次。
運(yùn)用游戲引擎、物理仿真、區(qū)塊鏈、知識圖譜等技術(shù)，“數(shù)字中軸”項目先后推出“了不起的中軸線 我們一起來守護(hù)”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(shù)字產(chǎn)品。騰訊可持續(xù)社會價值事業(yè)部數(shù)字文化實驗室主任舒展說：“我們要打造一個全真的‘?dāng)?shù)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(chǎn)的創(chuàng)新活化，實現(xiàn)文化遺產(chǎn)保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展。”
以“時空艙”為例，為了讓“艙”內(nèi)景觀栩栩如生，項目組不僅查閱了大量文獻(xiàn)資料，還派出30多人的團(tuán)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?！爱a(chǎn)品表達(dá)很有創(chuàng)意，而且內(nèi)容很嚴(yán)謹(jǐn)，處處有依據(jù)?！笨催^“數(shù)字中軸”產(chǎn)品，陶迎春說，“比如‘時空艙’產(chǎn)品中，各遺產(chǎn)點(diǎn)的空間位置就參考了精準(zhǔn)的實景三維成果?！?/p>
在2022北京中軸線文化遺產(chǎn)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(shù)字世界里的中軸線既傳統(tǒng)又現(xiàn)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(jī)勃勃的未來……
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