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一條“線”的數(shù)字化生長

發(fā)布時(shí)間:2023-02-22 11:08:00來源: 人民網(wǎng)-人民日報(bào)

 

  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(shí)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(dòng)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(shí)現(xiàn)了天安門地區(qū)數(shù)十萬個(gè)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(shí)代”主題成就展上,數(shù)字中軸線互動(dòng)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(shí)地探訪時(shí),在任何一個(gè)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(shí)空界限,讓大家體會(huì)到中軸線的獨(dú)特神韻?!闭褂[制作團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人之一、北京市測繪設(shè)計(jì)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(shí)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(shù)團(tuán)隊(duì),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(duì)與中國工程院院士劉先林團(tuán)隊(duì)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(shí)提高到55公里/小時(shí),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(dòng)編碼得以實(shí)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(shí)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(shí)圖像疊加,我們能切實(shí)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(shí)光變遷。

  這是以“時(shí)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(dòng)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(shí)“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(duì)負(fù)責(zé)人、北京清城?,F(xiàn)數(shù)字科技研究院院長賀艷說,策展團(tuán)隊(duì)搜集了300余張鐘鼓樓不同時(shí)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(shí)期報(bào)時(shí)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(dòng)修繕,每一處都堅(jiān)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€(gè)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(gè)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(shí)施‘微創(chuàng)手術(shù)’,實(shí)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(gè)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(shí)

  【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(yàn)澄清上閘開閘治水……感受歷史與現(xiàn)實(shí)的交織,猶如穿越時(shí)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(yàn)項(xiàng)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(jì)算等技術(shù),通過線下真實(shí)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(shí)在地體驗(yàn)?!拔覀儾邉澊蛟炝绥姽臉乔啊⑹矂x前海、萬寧古橋、澄清上閘等7個(gè)打卡點(diǎn)位,包括社會(huì)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(shí)交互的獨(dú)特?cái)?shù)字文化體驗(yàn),打造首條數(shù)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(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?!北本┦形奈锞志珠L、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(shí)尚、化厚重為靈巧,闡釋好中軸線的價(jià)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(dòng)“數(shù)字中軸”項(xiàng)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(shí),參與助力中軸線申遺。僅僅5個(gè)小時(shí),就有50多萬名用戶參加創(chuàng)意互動(dòng)。截至目前累計(jì)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(xiàng)目先后推出“了不起的中軸線 我們一起來守護(hù)”互動(dòng)小游戲、中軸聲音郵筒、“我和北京中軸線合個(gè)影”H5小游戲、4D“時(shí)空艙”等多個(gè)數(shù)字產(chǎn)品。騰訊可持續(xù)社會(huì)價(jià)值事業(yè)部數(shù)字文化實(shí)驗(yàn)室主任舒展說:“我們要打造一個(gè)全真的‘?dāng)?shù)字中軸’,讓公眾沉浸式體驗(yàn)中軸線的恢弘氣勢和歷史變遷,同時(shí)推動(dòng)中軸線文化遺產(chǎn)的創(chuàng)新活化,實(shí)現(xiàn)文化遺產(chǎn)保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展?!?/p>

  以“時(shí)空艙”為例,為了讓“艙”內(nèi)景觀栩栩如生,項(xiàng)目組不僅查閱了大量文獻(xiàn)資料,還派出30多人的團(tuán)隊(duì)到街頭走訪拍攝,同時(shí)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(shí)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(shí)景三維成果。”

  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(shí)相生”中走向生機(jī)勃勃的未來……

(責(zé)編:李文治)

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