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(guó)泰民安、永遠(yuǎn)安定”的美好愿望。

這條肇始于元代，全長(zhǎng)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(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位、2處北京市級(jí)文物保護(hù)單位、2處普查登記在冊(cè)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(guó)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(cè)量和記錄信息，建立精細(xì)檔案?

【場(chǎng)景】

夜色漸深的永定門前，一輛搭載著激光建模測(cè)量系統(tǒng)的車輛緩緩駛過(guò)，中軸線道路以及周邊建筑的信息被詳細(xì)采集、測(cè)量和記錄了下來(lái)；清晨的第一縷陽(yáng)光剛剛灑下，先農(nóng)壇太歲殿前，測(cè)繪工程師們已架設(shè)好各種設(shè)備，開(kāi)始對(duì)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(cè)繪人員夜以繼日，首次實(shí)現(xiàn)了天安門地區(qū)數(shù)十萬(wàn)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(yíng)城的歷史現(xiàn)場(chǎng)……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(duì)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(wú)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。”展覽制作團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人之一、北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院（以下簡(jiǎn)稱“北京市測(cè)繪院”）大數(shù)據(jù)中心主任陶迎春說(shuō)。

要展示一條真實(shí)的數(shù)字中軸線，離不開(kāi)數(shù)字測(cè)繪與數(shù)字三維建模技術(shù)。“應(yīng)用超精細(xì)數(shù)字三維建模技術(shù)，首次對(duì)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(cè)繪院黨委書(shū)記劉虹介紹，2020年，北京市測(cè)繪院組織了一支近200人的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)中軸線各類遺產(chǎn)要素進(jìn)行了超精細(xì)化的測(cè)繪和三維建模。

測(cè)繪從天安門開(kāi)始。“天安門廣場(chǎng)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。”陶迎春介紹，團(tuán)隊(duì)與中國(guó)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?gòu)?0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(duì)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(chǎng)上20多萬(wàn)塊花崗巖地磚的數(shù)據(jù)采集更難。“沒(méi)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(chǎng)上游客來(lái)來(lái)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(duì)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(chǎng)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(cè)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(duì)中軸線的測(cè)繪越來(lái)越精細(xì)。通過(guò)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(zhǎng)’。”陶迎春表示。?

留韻

古建修繕應(yīng)用智能技術(shù)，展現(xiàn)歷史原貌?

【場(chǎng)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(chǎng)，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(chǎng)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(chǎng)，將音樂(lè)、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(tīng)筒，按下按鈕，便能聽(tīng)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(tīng)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(yáng)門、永定門等任意一座城門上聽(tīng)到的鐘聲，感受古時(shí)“都城內(nèi)外十有余里，莫不聳聽(tīng)”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(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、北京清城睿現(xiàn)數(shù)字科技研究院院長(zhǎng)賀艷說(shuō)，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(kāi)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(guò)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(yáng)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(kāi)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)。”北京建工六建集團(tuán)古建分公司負(fù)責(zé)人李萬(wàn)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?lè)桨浮！氨热缃ㄖ植坑幸粋€(gè)空鼓，單憑肉眼很難判斷病因。通過(guò)掃描相當(dāng)于給它做了一個(gè)CT，我們對(duì)文物的‘健康狀況’一目了然，可以對(duì)殘損部分精準(zhǔn)實(shí)施‘微創(chuàng)手術(shù)’，實(shí)現(xiàn)對(duì)古建的最小干預(yù)。”施工人員還對(duì)修繕全過(guò)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(cè)、修繕提供依據(jù)，有助于開(kāi)展預(yù)防性保護(hù)。”李萬(wàn)博說(shuō)。

值得一提的是，在箭樓修繕過(guò)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(yáng)門城樓是它的主要聚集地之一。“古建筑是固態(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(duì)它的侵?jǐn)_。”北京中軸線遺產(chǎn)保護(hù)中心主任關(guān)戰(zhàn)修說(shuō)。

雨燕環(huán)繞正陽(yáng)門城樓追逐競(jìng)飛的場(chǎng)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(chǎng)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(wàn)寧橋。

“跟我來(lái)！”站在萬(wàn)寧橋上，打開(kāi)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(kāi)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)文化和旅游局牽頭打造的“萬(wàn)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(guò)線下真實(shí)的物理空間疊加虛擬數(shù)字內(nèi)容，對(duì)中軸線歷史場(chǎng)景和消失的文物建筑進(jìn)行數(shù)字重現(xiàn)，給公眾帶來(lái)沉浸式的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在地體驗(yàn)。“我們策劃打造了鐘鼓樓前、什剎前海、萬(wàn)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)文化和旅游局局長(zhǎng)靳真介紹。

“北京中軸線體現(xiàn)了中正和合、天人合一、禮樂(lè)交融等理念，是講好中國(guó)故事的重要素材。”北京市文物局局長(zhǎng)、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(wú)二的文化遺產(chǎn)保護(hù)好、傳承好、利用好。”

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?cè)陬I(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(wàn)名用戶參加創(chuàng)意互動(dòng)。截至目前累計(jì)訪問(wèn)用戶數(shù)超400萬(wàn)次，線上注冊(cè)用戶達(dá)60余萬(wàn)人次。

運(yùn)用游戲引擎、物理仿真、區(qū)塊鏈、知識(shí)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(lái)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(shuō)：“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(shì)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。”

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。“產(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)。”看過(guò)“數(shù)字中軸”產(chǎn)品，陶迎春說(shuō)，“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(lái)越多人的喜愛(ài)。

一條中軸線，見(jiàn)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(lái)……