借助數(shù)字技術(shù)等手段，古老的北京中軸線得到更好保護、傳承
——古今輝映 中軸煥彩

本刊特約記者 施芳

在北京，有一條貫穿老城南北的中軸線——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，寄托著人們“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，是中國乃至東亞地區(qū)現(xiàn)存最為完整的傳統(tǒng)都城中軸線，被譽為北京老城的靈魂和脊梁。它串聯(lián)起3處世界遺產(chǎn)、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(chǎn)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遺產(chǎn)，而是一次空前規(guī)模的文化遺產(chǎn)保護行動，以中軸線申遺帶動北京歷史文化名城的保護。借助數(shù)字技術(shù)等手段，古老的中軸線得到更好保護和傳承，在新時代綻放出奪目光彩。

精細化記錄一磚一瓦都有了數(shù)字檔案

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“奮進新時代”主題成就展上，數(shù)字中軸線互動展覽引人注目。

“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)點都無法一覽全局。數(shù)字產(chǎn)品可以突破時空界線，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(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。

要展示一個真實的數(shù)字中軸，離不開數(shù)字測繪與數(shù)字三維建模技術(shù)?！皯贸殧?shù)字三維建模技術(shù)，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(shù)字孿生中軸線?！北本┦袦y繪院黨委書記劉虹介紹，繼1952年、1964年開展天安門及周邊測繪之后，2020年，北京市測繪院組織了一支近200人的技術(shù)團隊，對中軸線各類遺產(chǎn)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?！疤彀查T廣場游客多，周邊道路車流量大，在不影響交通運行的情況下，快速采集高精度數(shù)據(jù)，這是一個巨大的挑戰(zhàn)?！碧沼航榻B，團隊與以高精設(shè)備研發(fā)著稱的劉先林院士團隊共同研發(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，極大地提高了工作效率，解決了掃描車按照正常車速行駛下對城市道路的高精度數(shù)據(jù)采集難題。

廣場上20多萬塊花崗巖地磚的數(shù)據(jù)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?！碧沼禾寡?，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。我們采用劉先林院士研發(fā)的車載對地掃描系統(tǒng)，鏡頭能夠清晰獲取垂直地面的地磚數(shù)據(jù)。此外，基于深度學習的方法，成功實現(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。

夜色漸深的永定門，一輛搭載著激光建模測量系統(tǒng)的車輛緩緩駛過，穿過熱鬧了一天的前門大街，行駛過莊嚴肅穆的天安門廣場。隨著車輛駛過，中軸線道路以及周邊建筑的信息被詳細地采集、測量和記錄了下來。天色剛蒙蒙亮，通過半自動化處理軟件一夜的計算，中軸線道路的實景三維模型已初見雛形。

永定門

先農(nóng)壇太歲殿前，清晨的第一縷陽光剛剛灑下，忙碌的測繪工程師們已經(jīng)架設(shè)好了各種設(shè)備，開始對先農(nóng)壇每一處細節(jié)進行數(shù)據(jù)采集和刻畫。從太歲殿前的廣場，到神廚建筑群，從地櫛壇到觀耕臺，到處回蕩著儀器掃描時的嗡嗡聲。

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)）件的精細化數(shù)據(jù)采集。目前，數(shù)字孿生中軸線一期任務已完成，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)壇等數(shù)據(jù)，積累了超1TB的資料。“如何對多類設(shè)備采集的海量數(shù)據(jù)進行綜合建模，是一個技術(shù)難點。”陶迎春說，“我們自主研發(fā)了數(shù)據(jù)處理軟件，綜合利用多源數(shù)據(jù)進行建模?！痹谧罱K形成的數(shù)字孿生中軸線成果中，人民英雄紀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。該成果為中軸線遺產(chǎn)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(shù)據(jù)底板。無論是氣候變化，還是周邊交通環(huán)境壓力、游客壓力，全方位的監(jiān)測和評估將實時告訴管理者可能的影響，實現(xiàn)精準的遺產(chǎn)管理和維護。

隨著歷史變遷，天橋、地安門等景觀已不復存在，定位出它們的準確位置對于闡釋中軸線的文化內(nèi)涵意義重大。天橋原是一座漢白玉單孔高拱橋，因為明清帝王前往天壇祭天時的必經(jīng)之路而得名。20世紀20年代起，歷經(jīng)龍須溝明渠改暗溝、修建有軌電車、道路拓寬等工程，天橋最終在1934年被拆除，地面蹤跡蕩然無存。

北京中軸線圖 （北京中軸線申遺保護工作辦公室供圖）

北京市測繪院陳品祥專家團隊赴北京市檔案館查閱北洋政府和民國時期城市建設(shè)檔案，調(diào)取了天橋路口歷年的地下管線資料和歷史地形圖，經(jīng)過仔細比對，終于發(fā)現(xiàn)一條地下管線與歷史地形圖和20世紀50年代的歷史影像圖的龍須溝走向一致。龍須溝和中軸線一橫一縱兩條線的相交點，應為天橋原址的方位。

現(xiàn)場測繪能否與猜想相印證？2021年5月，北京市測繪院開展了天橋地區(qū)的地下排水管線調(diào)查，在預先劃定的范圍內(nèi)打開近百個井蓋，通過井下攝影測量系統(tǒng)，去查看管井內(nèi)部的情況。“一條管線的蓋板為老舊的青石板，明顯與現(xiàn)代水泥蓋板不同。”陶迎春說，經(jīng)專家反復甄別，確認為龍須溝水系，消失近90年的天橋原址得以“重見天日”。

中軸線的指向是正南正北嗎？復建后的永定門是否偏離了原址？中軸線是不是在元上都遺址的延長線上？長期以來，人們圍繞中軸線有許多疑問。測繪數(shù)據(jù)表明，中軸線的指向并非正南正北，而是與正北方向呈逆時針2°9′22″的偏角。中軸線的遺產(chǎn)點基本分布在中軸線兩側(cè)兩米的帶狀區(qū)域內(nèi)，但南北端點的建筑偏離中軸線相對較遠，永定門偏離達7米多?，F(xiàn)在人們看到的永定門是原址復建，規(guī)制與當年并無二致。北京中軸線與元上都遺址直線距離200多公里，但東西位置差只有六七公里?！霸诋敃r的技術(shù)條件下，這樣的位差已經(jīng)很小了，兩個都城在選址上或許存在著一定關(guān)聯(lián)?！碧沼赫f，部分成果有望寫入中軸線申遺文本之中。

“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。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?。

全方位保護文物建筑和賦存環(huán)境相得益彰

初冬時節(jié)，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，莊美有序的老城風貌逐漸恢復。

沿著平緩的磚臺而上，走進鼓樓一層券洞。這里一度開設(shè)旅游商店，騰退修繕之后，這座元明清時期的報時設(shè)施恢復歷史原貌，以“時間的故事”為題，精心打造了一場數(shù)字沉浸展。

遮光簾落下，燈光漸暗，中心券洞變身全沉浸劇場。星宿、二十四節(jié)氣、古文詩句等傳統(tǒng)文化元素一一呈現(xiàn)，游客在光影變換中感受著北京中軸線的時光流逝。這場沉浸光影秀《共鳴》，利用投影畸變矯正技術(shù)和空間定點聲場，將音樂、鼓聲和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”成為受熱捧的展品。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。懸于空中的虛擬“更鼓”和“永樂大鐘”前，觀眾可以體驗虛實結(jié)合的擊鼓、撞鐘。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“四九城”里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線展陳體系編制團隊負責人、北京清城?，F(xiàn)數(shù)字科技研究院院長賀艷說，策展團隊搜集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，旨在喚醒老北京的珍貴記憶。

跨過69級臺階，站在二樓憑欄遠眺，一條通透的景觀視廊躍入眼簾：青磚灰瓦的平房院東西延展，成群的鴿子不時掠過藍天；地安門外大街車水馬龍，高大的行道樹交相掩映；目光盡頭，老北京城的最高點——景山萬春亭靜靜佇立。

“景觀視廊，是指以某一地點作為視野起點，望向某一景象時，在起點與景象之間所形成的視線廊道?！碧沼赫f，“超高的樓房，屋頂?shù)乃酱顏y建，都會破壞北京老城景觀視廊內(nèi)的風貌完整性。”

光陰流轉(zhuǎn)，城市快速發(fā)展，一些高層建筑陸續(xù)出現(xiàn)在中軸線一帶。隨著申遺保護工作的推進，人們先后對一些超高層建筑“動手術(shù)”。北海醫(yī)院和天意市場建筑降層，打通了鼓樓至萬春亭的景觀視廊。拆除積水潭醫(yī)院新北樓，再現(xiàn)“銀錠觀山”美景。更令人欣慰的是，如今中軸線一帶建筑立項時，都要通過實景三維模型進行比對，以確保新建筑與中軸線的傳統(tǒng)風貌協(xié)調(diào)一致。

北京鼓樓

一路向南。正陽門箭樓內(nèi)，施工人員正緊鑼密鼓地進行消防、電力等配套設(shè)施的提升，為開放迎客做準備。2020年10月，箭樓修繕啟動，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(shù)’，實現(xiàn)對古建的最小干預。”施工人員還對修繕全過程進行數(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)，有助于開展預防性保護。還可以讓公眾了解古建的修復過程，讓更多人參與到文化遺產(chǎn)保護中來。”

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。作為世界上唯一以“北京”命名的鳥類，北京雨燕每年4至8月從非洲南部飛抵北京筑巢繁殖，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。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(chǎn)保護中心主任關(guān)戰(zhàn)修說。

正陽門城樓

雨燕環(huán)繞正陽門城樓追逐競飛的場景，已持續(xù)600余年，是中軸線的一個文化符號。這個黑色的小精靈成為了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?！侗本┯暄鄧Z中軸》視頻被翻譯成14國語言在海外平臺播放，總播放量超12萬次。將北京雨燕與中軸線上不同地標建筑元素相融合，設(shè)計師推出了鐘鼓燕、萬春燕、太和燕、萬寧燕等20款數(shù)字藏品，首批9999件藏品僅一個小時就被網(wǎng)友領(lǐng)取完畢。

活態(tài)化傳承傳統(tǒng)與現(xiàn)代交相輝映

鐘鼓樓向南約500米，靜靜的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。這里便是中軸線與京杭大運河的交匯點，建于元代的萬寧橋。遙想當年，萬寧橋一帶舳艫蔽水、商賈如織，碼頭上南北貨物充斥，酒肆茶樓林立，盡顯后市繁華。

“我是鎮(zhèn)水小神獸，請跟我來!”打開手機APP，龍角、云眉、卷發(fā)、元寶鼻，萌寵討喜的鎮(zhèn)水小神獸“水靈龍”躍然而出，帶領(lǐng)游人走進民國熱鬧市集，欣賞沙燕風箏的技法，了解京式旗袍的制作工藝，倏爾又回到大元盛世，聽元大都設(shè)計者劉秉忠講述中軸線基點設(shè)計的故事，體驗澄清上閘開閘治水……站在萬寧橋上，感受歷史與現(xiàn)實的交織，頓時有穿越之感。

萬寧橋

這是西城區(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行數(shù)字重現(xiàn)，給公眾帶來沉浸式的增強現(xiàn)實在地體驗。“我們策劃打造了鐘鼓樓前、火神靈閣、什剎前海、萬寧古橋、澄清上閘、皇城北門、紫禁之巔等7個打卡點位，包括社會廣泛關(guān)注的地安門，以劃時代數(shù)字重現(xiàn)的方式在遺跡原址再顯新生活力。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(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、以中為尊’的傳統(tǒng)理念，是講好中國故事的重要素材?！北本┦形奈锞志珠L、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(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，把這份獨一無二的文化遺產(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“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(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”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‘數(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)保護的可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

“產(chǎn)品表達很有創(chuàng)意，而且內(nèi)容很嚴謹，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)點的空間位置就參考了精準的實景三維成果”。

“中軸線的素材多到難以想象，恐怕到退休也做不完?！蹦贻p的產(chǎn)品經(jīng)理李超群感嘆，中軸線官網(wǎng)不僅配上了古籍《京師地理全圖》、名畫《京師生春詩意圖軸》等，還從北京聲音藝術(shù)博物館調(diào)取老北京的聲音，包括叫賣炸丸子、玫瑰棗、果子干等吆喝聲，還有故宮的風雨聲、衙門升堂的威武之聲、京劇戲臺的人聲與鼓點，還原當年四九城的煙火氣。

一個“中”字，表達的是中國人“中正平和、允執(zhí)厥中”的處世哲學。數(shù)字藏品“萬人中軸字”中，包含甲骨文、金文、篆書、隸書、楷書等多種字體的“中”字，都從國家博物館館藏文物上提取而來，象征北京中軸線綿延的歷史脈絡。藏品中還有一些若隱若現(xiàn)的“中”字，由上萬名活動參與者共同書寫，是公眾與文化遺產(chǎn)聯(lián)結(jié)的生動體現(xiàn)。

除了查閱大量文獻資料，項目組還派出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、植被景觀的圖像，再加上先進的虛幻引擎5和云技術(shù)，終于讓“時空艙”里的景觀變得栩栩如生。

在數(shù)字世界里，中軸線既傳統(tǒng)又現(xiàn)代，正贏得越來越多的人喜愛。2022北京中軸線文化遺產(chǎn)傳承與創(chuàng)新大賽共收到76294件參賽作品，其中VR賽道歷時45天，全網(wǎng)超1億聲量，微博互動話題“云賞北京中軸線”閱讀量超1.1億次。在主題演講環(huán)節(jié)，從3歲半的兒童到86歲的老人，都競相講述著他們與中軸線的故事。

一條中軸，見證過750多年的滄桑巨變，正生機勃勃地走向未來。