一條“線”的數字化生長 | 借助數字技術，更好保護傳承北京中軸線

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，寄託著“國泰民安、永遠安定”的美好願望。

這條肇始於元代，全長7.8公里的中軸線，是全世界現存最為完整的傳統都城中軸線。它串聯起3處世界文化遺産、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處歷史建築以及6處歷史名園。2012年，北京中軸線被列入《中國世界文化遺産預備名單》。

北京中軸線申遺，目的並不僅僅在於增加一處世界文化遺産，而是以此帶動北京歷史文化名城的保護。在科技發展日新月異的當下，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

詳細採集、測量和記錄資訊，建立精細檔案‍

【場景】

夜色漸深的永定門前，一輛搭載著鐳射建模測量系統的車輛緩緩駛過，中軸線道路以及周邊建築的資訊被詳細採集、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，開始對每一處細節進行數據採集和刻畫……

全站儀、車載掃描器、站式掃描器、推車式掃描器、背包式掃描器、手持掃描器……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數十萬個部（構）件的精細化數據採集。

由南向北淩空飛躍中軸線，飽覽文物建築的古樸滄桑、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於前後起伏、左右對稱的空間格局。實地探訪時，在任何一個遺産點都無法一覽全局。而數字産品則可以突破時空界限，讓大家體會到中軸線的獨特神韻。”展覽製作團隊負責人之一、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説。

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，對中軸線各類遺産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。“天安門廣場遊客多，周邊道路車流量大，要在不影響交通運作的情況下，快速採集高精度數據，挑戰巨大。”陶迎春介紹，團隊與中國工程院院士劉先林團隊共同研發了車載超高解析度影像採集系統，將相機曝光速度從1秒/張提高到0.3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採集難題。

難度不止於此。天安門廣場上20多萬塊花崗岩地磚的數據採集更難。“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，用傳統的車載掃描設備，圖像上顯示的大多是遊客的匆匆腳步。最終，在車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。而基於深度學習的方法，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。

採集了中軸線遺産區範圍內主要道路、天安門廣場及周邊區域、永定門、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，為中軸線遺産要素的監測和管理、保護與利用提供了一套完整的空間數據底板。

“從紙質地圖到數字地圖、實景三維産品，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

古建修繕應用智慧技術，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，遊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築空間相結合，盡顯鼓樓的建築結構之美，展示文物古跡的全新面貌。

展覽中，“聲音”引發了許多觀眾的興趣。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“四九城裏聽鐘聲”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“都城內外十有餘裏，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説，策展團隊蒐集了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於開設旅遊商店，騰退修繕之後，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築重新亮相，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，最大限度保留歷史資訊。

“我們首次在古建修繕中應用智慧建造技術。”北京建工六建集團古建分公司負責人李萬博介紹，利用建築資訊模型、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。“比如建築局部有一個空鼓，單憑肉眼很難判斷病因。通過掃描相當於給它做了一個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，“為日後文物建築的病害監測、修繕提供依據，有助於開展預防性保護。”李萬博説。

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築巢繁殖，正陽門城樓是它的主要聚集地之一。“古建築是固態的文化遺産，雨燕是活態的‘文化遺産’，兩者都要保護。我們等雨燕飛走之後再搭腳手架，儘量減少對它的侵擾。”北京中軸線遺産保護中心主任關戰修説。

雨燕環繞正陽門城樓追逐競飛的場景，已持續了600餘年。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、“雲上中軸”小程式等數字産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水獸。這裡便是北京中軸線與京杭大運河的交匯點，建於元代的萬寧橋。

“跟我來！”站在萬寧橋上，打開手機APP，萌趣討喜的鎮水小神獸“水靈龍”躍然而出，帶領遊人走進熱鬧市集，欣賞風箏製作技法，了解京式旗袍的製作工藝，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。

這是北京市西城區文化和旅遊局牽頭打造的“萬象中軸”數字文化體驗項目，依託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，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築進行數字重現，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。今後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。”西城區文化和旅遊局局長靳真介紹。

“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傑表示，“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産保護好、傳承好、利用好。”

2021年12月29日，北京市文物局和騰訊聯合啟動“數字中軸”項目，同日上線“雲上中軸”小程式，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多萬名用戶參加創意互動。截至目前累計訪問用戶數超400萬次，線上註冊用戶達60余萬人次。

運用遊戲引擎、物理倣真、區塊鏈、知識圖譜等技術，“數字中軸”項目先後推出“了不起的中軸線我們一起來守護”互動小遊戲、中軸聲音郵筒、“我和北京中軸線合個影”H5小遊戲、4D“時空艙”等多個數字産品。騰訊可持續社會價值事業部數字文化實驗室主任舒展説：“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産的創新活化，實現文化遺産保護的可持續發展。”

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，同時利用演算法生成市井建築、植被景觀等圖像。“産品表達很有創意，而且內容很嚴謹，處處有依據。”看過“數字中軸”産品，陶迎春説，“比如‘時空艙’産品中，各遺産點的空間位置就參考了精準的實景三維成果。”

在2022北京中軸線文化遺産傳承與創新大賽上，主題演講環節中，從3歲半的兒童到86歲的老人，都熱切講述他們與中軸線的故事。數字世界裏的中軸線既傳統又現代，正贏得越來越多人的喜愛。

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