北京中軸線申遺成功背后的數(shù)字功臣

　　北京中軸線是自元大都以來北京城市東西對稱布局建筑物的對稱軸。它是北京城市規(guī)劃、空間布局的重要?dú)v史依據(jù)與現(xiàn)實(shí)遵循，同時(shí)體現(xiàn)了中華文明在長期歷史發(fā)展中積累并形成的文化內(nèi)涵。日前，在印度新德里召開的聯(lián)合國教科文組織第46屆世界遺產(chǎn)大會通過決議，將“北京中軸線——中國理想都城秩序的杰作”列入《世界遺產(chǎn)名錄》。北京中軸線十余年漫漫申遺路，畫上了一個(gè)圓滿的句號。

　　北京中軸線成功申遺背后，多項(xiàng)數(shù)字技術(shù)為其提供了高精度、三維立體的空間數(shù)據(jù)底板。這也是全球首次數(shù)字化技術(shù)全過程參與世界文化遺產(chǎn)申報(bào)。數(shù)字化已經(jīng)成為北京中軸線申遺的重要創(chuàng)新標(biāo)簽。

　　確定軸線走向

　　北京中軸線北起鐘鼓樓，南至永定門，縱貫北京老城區(qū)，全長7.8公里，是由古代皇家建筑、城市管理設(shè)施、居中歷史道路、現(xiàn)代公共建筑和公共空間共同構(gòu)成的城市歷史建筑群。這根“軸”始建于元代，成形于明代，完善于清代，發(fā)展于近現(xiàn)代，距今已有750余年歷史，是中國傳統(tǒng)城市空間營構(gòu)的集大成者，也是城市文化空間塑造的杰出范例。

　　在北京中軸線的申遺進(jìn)程中，需對其方位、走向、空間格局等進(jìn)行精確測定。相比于定性式描述，精確測定更能展現(xiàn)北京中軸線嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目臻g秩序和豐富的細(xì)節(jié)。

　　北京市測繪設(shè)計(jì)研究院（以下簡稱“北京市測繪院”）廣泛開展了北京中軸線方位的測定工作。他們首先通過選取中軸線上未被移動、可靠度較高的現(xiàn)存建筑，精確測繪其坐標(biāo)。“在得出相關(guān)坐標(biāo)后，我們通過計(jì)算各建筑中心點(diǎn)的坐標(biāo)，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)解算最優(yōu)直線，使各建筑中心點(diǎn)到這條直線的距離平方和最小，并擬合產(chǎn)生了一條‘軸’。這條‘軸’，便是幾何空間意義上的北京中軸線。”北京市測繪院基礎(chǔ)測繪部部長王攀說。

　　令人意外的是，精確測繪的結(jié)果表明，北京中軸線的朝向并非嚴(yán)格意義上的絕對正北，而是略有偏移。其指向與正北方向呈逆時(shí)針約2°的偏角。這也是北京中軸線的空間方位被首次精準(zhǔn)確定。在本次測繪工作中，研究人員還明確了北京中軸線上參與申遺的遺產(chǎn)點(diǎn)空間分布，為北京中軸線申遺提供了精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。此外，這些工作也為今后中軸線南北延長線上的空間規(guī)劃布局提供了切實(shí)可靠的依據(jù)。

　　推動測繪考古

　　北京中軸線具有數(shù)百年歷史。隨著時(shí)間推移，中軸線上的一些古建筑遺址逐漸消失。確定這些遺址的位置并進(jìn)行考古發(fā)掘，讓這些消失的古建筑“重見天日”，不僅可以助力中軸線的申遺工作，而且還可以積累一批寶貴的歷史財(cái)富。北京天橋遺址的定位正是其中一例。

　　1934年，為拓寬前門至永定門之間的馬路，天橋被全部拆除。由此，天橋在人們的視野中消失了，只作為地名保留下來。

　　根據(jù)檔案記載，天橋坐落于龍須溝上。然而，自20世紀(jì)30年代龍須溝從明渠改為暗溝后，便“潛行”地下。加之該區(qū)域地下管線密集，尋找舊管線十分不易。因此，研究人員很難找到龍須溝當(dāng)時(shí)的位置。為定位這座“看不見”的橋，北京市測繪院的專家團(tuán)隊(duì)廣泛查閱北洋政府和民國時(shí)期北京市城市建設(shè)檔案，并調(diào)取了天橋路口歷年的地下管線資料和歷史地形圖。他們運(yùn)用數(shù)字技術(shù)經(jīng)過仔細(xì)對比，終于發(fā)現(xiàn)一條地下管線與歷史地形圖和20世紀(jì)50年代的歷史影像圖中的龍須溝走向一致?！褒堩殰虾椭休S線一橫一縱兩條線的相交點(diǎn)，應(yīng)該就是天橋原址的方位?！北本┦袦y繪院首都功能核心區(qū)部高級工程師張翼然說。

　　隨后，北京市測繪院開展了天橋地區(qū)的地下排水管線調(diào)查。專家團(tuán)隊(duì)在預(yù)先劃定的范圍內(nèi)打開近百個(gè)井蓋，通過井下攝影測量系統(tǒng)，查看管井內(nèi)部的情況。北京市測繪院享受國務(wù)院特殊津貼專家陳品祥說：“我們在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，一條管線溝墻及蓋板為老舊的青石板，明顯與現(xiàn)代水泥蓋板不同。”經(jīng)專家反復(fù)甄別，確認(rèn)該管線為龍須溝水系。據(jù)此，消失近90年的天橋原址得以“重見天日”，再現(xiàn)天橋景觀以北40米處。

　　陳品祥介紹，多年來，北京市測繪院綜合利用貼近攝影測量、三維掃描、地下管線探測等技術(shù)及歷史測繪圖等資料，助力天橋、正陽橋、永定門內(nèi)中軸歷史道路遺存、珠市口教堂中軸道路排水溝遺址等多個(gè)中軸線遺址點(diǎn)考古工作。他們在中軸線消失節(jié)點(diǎn)定位、空間信息留存、信息挖掘、價(jià)值研究等方面開展“測繪+考古”深度融合，形成了系列重要發(fā)現(xiàn)和成果。

　　助力治理保護(hù)

　　北京中軸線在空間上跨度數(shù)千米，時(shí)間上跨越數(shù)百年，如何讓人們一覽其全貌，同時(shí)為歷史遺產(chǎn)的治理與保護(hù)提供便利？2022年6月，在北京市文物局的指導(dǎo)下，北京市測繪院推出了實(shí)景三維中軸線。

　　為了復(fù)刻中軸線，研究人員運(yùn)用了三維激光掃描和貼近攝影測量等新技術(shù)。“這些技術(shù)可以在不碰觸文物前提下，將古建筑的每個(gè)構(gòu)件都精細(xì)記錄和生動表現(xiàn)出來?！北本┦袦y繪院首都功能核心區(qū)部副部長安智明說。

　　要復(fù)刻北京中軸線，天安門廣場顯然是一個(gè)重要組成部分。其中，廣場上20多萬塊花崗巖地磚的數(shù)據(jù)采集可謂難上加難?！斑@些地磚的紋路、形狀、磨損程度都有差異，沒有兩塊是完全相同的?！北本┦袦y繪院高級工程師陳思說，他們基于深度學(xué)習(xí)方法，成功實(shí)現(xiàn)異形地磚自動編碼，最終使每一塊地磚都有了專屬的身份ID，得到精準(zhǔn)復(fù)刻。

　　基于“空天地”一體化采集手段，北京市測繪院采集了中軸線遺產(chǎn)區(qū)范圍內(nèi)的主要道路、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2TB的數(shù)據(jù)資料。為處理好這些數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)還自主研發(fā)了數(shù)據(jù)處理軟件，綜合利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。在最終形成的實(shí)景三維中軸線中，人民英雄紀(jì)念碑上的浮雕紋理立體逼真，正陽門城樓上的油飾古韻十足。

　　北京市測繪院院長倪鋒說：“實(shí)景三維中軸線真實(shí)、精細(xì)地記錄和展現(xiàn)了中軸線的歷史變遷，為中軸線申遺提供了高精度、三維立體的空間數(shù)據(jù)底板，有效助力中軸線的精細(xì)治理和科學(xué)保護(hù)。下一步，北京市測繪院將繼續(xù)運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，全方位服務(wù)中軸線文物保護(hù)、環(huán)境整治、文物騰退等文化遺產(chǎn)保護(hù)工作。”（記者 李詔宇 通訊員 王常琳）

　　轉(zhuǎn)自：科技日報(bào)

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