一條中軸線，撐起古都脊梁，串起一路風(fēng)景。然而，在實(shí)地探訪時(shí)，無(wú)論站在哪一個(gè)點(diǎn)位都無(wú)法一覽全局。實(shí)景三維系統(tǒng)彌補(bǔ)了這一遺憾，讓人們可以全方位領(lǐng)略中軸線的獨(dú)特神韻。

實(shí)景三維技術(shù)再現(xiàn)壯美中軸線

記者近日獲悉，借助數(shù)字技術(shù)，市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院已基本完成覆蓋中軸線遺產(chǎn)核心區(qū)5.9平方公里范圍的實(shí)景三維建設(shè)，最終形成的實(shí)景三維中軸線將為中軸線遺產(chǎn)要素的監(jiān)測(cè)和管理、保護(hù)與利用提供完整的空間數(shù)據(jù)底座。

零接觸 激光技術(shù)代替手工測(cè)量

清晨，天壇公園祈年殿外，安智明等一行5人抬著沉重的設(shè)備箱，輕輕推開(kāi)院門(mén)。兩人固定好站式掃描儀，1人背上特殊的“雙肩包”，1人拿起小巧的手持設(shè)備……在默契的分工配合下，祈年殿的測(cè)繪工作正式開(kāi)始。隨著激光掃描儀360度擺動(dòng)著“大腦袋”，這座三重檐攢尖式建筑及周邊環(huán)境的三維空間數(shù)據(jù)都將被采集，并在電腦里真實(shí)再現(xiàn)。

安智明從業(yè)29年，如今是市測(cè)繪院首都功能核心區(qū)部副部長(zhǎng)。“過(guò)去的做法要先搭腳手架，爬上爬下用各種尺子手工測(cè)量，不僅對(duì)建筑本體有一定損傷，而且測(cè)繪速度慢、人力消耗大、測(cè)繪精度也低。”安智明介紹，如今運(yùn)用三維激光掃描和貼近攝影測(cè)量等新技術(shù)，可以在不碰觸文物的前提下，就把文物建筑的每個(gè)構(gòu)件都精細(xì)記錄和生動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)，可謂“鳥(niǎo)槍換炮”。

據(jù)了解，測(cè)繪人員在掃描時(shí)設(shè)計(jì)了分區(qū)、分級(jí)的方案，按照?qǐng)鼍皟?nèi)容、精度要求、數(shù)據(jù)獲取難易程度等進(jìn)行劃分。比如，對(duì)于祈年殿、皇乾殿等古建筑，采用站式掃描儀，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)尺寸、色彩紋理等進(jìn)行毫米級(jí)的精細(xì)記錄;對(duì)于文物細(xì)部，配合手持式掃描儀靈活測(cè)量;對(duì)于場(chǎng)區(qū)、園區(qū)等開(kāi)闊場(chǎng)地，使用更快捷的背包式掃描儀。

“這個(gè)背包大概有30多斤，頂上像飛盤(pán)一樣的是衛(wèi)星接收天線，凸出來(lái)的圓柱是激光數(shù)據(jù)發(fā)射器，還有5個(gè)攝像頭。”測(cè)繪人員陳曦背上背包，以比平時(shí)略快的步速勻速前進(jìn)，半徑40米內(nèi)的圍墻、地面、樹(shù)木等信息都被記錄下來(lái)。“基本每天都要走上3萬(wàn)步。”

展神韻 數(shù)字技術(shù)再現(xiàn)壯美中軸

祈年殿的測(cè)繪工作，大約需要兩周左右的時(shí)間。

掃描開(kāi)始后，生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)會(huì)直接導(dǎo)入軟件，進(jìn)行自動(dòng)拼接。“點(diǎn)云其實(shí)就是把物體都用點(diǎn)表示出來(lái)，形成了一團(tuán)一團(tuán)的點(diǎn)，像云一樣，每個(gè)點(diǎn)都帶著坐標(biāo)。”安智明向記者展示平板電腦上的實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，測(cè)繪人員正是以此來(lái)檢查拼接精度，防止遺漏。“我們眼睛能看到的建筑表層都能掃到，每一處斗拱都能精細(xì)地表達(dá)，顏色、反射強(qiáng)度等特征信息也能保存下來(lái)。”

工作團(tuán)隊(duì)更多的時(shí)間會(huì)投入到大量數(shù)據(jù)的后期處理、分析和建設(shè)上。市測(cè)繪院研發(fā)中心副主任閆寧介紹，實(shí)景三維中軸線的場(chǎng)景不僅要形似，更要神似，隨著季節(jié)和氣候的變化，實(shí)景三維中軸線的自然景觀也會(huì)隨之發(fā)生變化。

“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)，也越來(lái)越生動(dòng)。”市測(cè)繪院大數(shù)據(jù)中心主任陶迎春說(shuō)，實(shí)景三維產(chǎn)品可以真實(shí)、立體地再現(xiàn)中軸線的壯美與震撼，讓中軸線“立起來(lái)”，還能追溯其歷史變革，帶來(lái)時(shí)代變遷的縱深感。

據(jù)悉，早在2020年，市測(cè)繪院就組織了一支200余人的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，率先對(duì)天安門(mén)地區(qū)各要素進(jìn)行了超精細(xì)化的測(cè)繪和三維建模;2021年8月開(kāi)始，又在市文物局等單位的委托下，搭建“實(shí)景三維中軸線”。截至目前，第一階段的北京中軸線居中道路、公共空間等系列遺產(chǎn)空間的實(shí)景三維建設(shè)已經(jīng)完成，包括永定門(mén)、鐘鼓樓、地安門(mén)內(nèi)外大街等;第二階段的太廟、中山公園、景山公園、天壇公園是最后的四個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)劃在今年上半年全部完成信息采集、內(nèi)業(yè)整合與三維模型搭建。

促保護(hù) 為文物監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)底座

據(jù)悉，目前覆蓋中軸線遺產(chǎn)核心區(qū)5.9平方公里范圍的三維實(shí)景基本建成，已進(jìn)入最后的場(chǎng)景整合階段。

市測(cè)繪院院長(zhǎng)牛銳表示，這套實(shí)景三維系統(tǒng)不只是對(duì)中軸線進(jìn)行物理空間的再現(xiàn)，更重要的是有豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。比如，中軸線周邊若要新建建筑物，其體量、形態(tài)、高度與風(fēng)貌是否會(huì)影響景觀視廊與城市天際線?“以前是做模型、放氣球的土辦法，現(xiàn)在可以直接把方案放到三維場(chǎng)景里進(jìn)行模擬、比照，非常直觀，而且高效。”牛銳介紹，去年已支撐30多個(gè)方案通過(guò)實(shí)景三維系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行審核，未來(lái)隨著系統(tǒng)逐步完善，應(yīng)用范圍還將進(jìn)一步擴(kuò)大。

對(duì)于普通市民而言，實(shí)景三維系統(tǒng)的搭建為沉浸式體驗(yàn)中軸線提供了可能。你可以飛到半空飽覽全貌，可以拿起放大鏡察看建筑細(xì)部，還可以在天氣模擬中感受銀裝素裹的故宮，帶來(lái)超越現(xiàn)場(chǎng)的感受。

實(shí)景三維系統(tǒng)最重要的價(jià)值還是應(yīng)用于中軸線的遺產(chǎn)保護(hù)。今年1月，《北京中軸線保護(hù)管理規(guī)劃(2022年—2035年)》重點(diǎn)提出要高標(biāo)準(zhǔn)建立遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。而最終形成的實(shí)景三維中軸線，將為中軸線遺產(chǎn)要素的監(jiān)測(cè)和管理、保護(hù)與利用提供一套完整的空間數(shù)據(jù)底座。從發(fā)現(xiàn)、修復(fù)，到展示、利用，再到監(jiān)測(cè)、研究，實(shí)景三維將大有可為。

一條復(fù)刻的“數(shù)字中軸線”已呼之欲出，在“虛實(shí)相生”中走向未來(lái)。