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数字复刻,给你看“超时空”北京中轴线

新京报

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2月19日,北京市测绘设计研究院首都功能核心区部测绘人员,使用徕卡站式三维激光扫描仪,在太庙享殿前采集三维激光点云,勾勒数字“太庙”。

中轴线是城市的脊梁。法国巴黎、美国华盛顿、澳大利亚堪培拉等首都城市都有中轴线,墨西哥的特奥蒂瓦坎等一批有轴线文明的古城已进入联合国教科文组织世界遗产名录。

北京市测绘设计研究院(以下简称北京市测绘院)享受国务院政府特殊津贴专家陈品祥说,“与巴黎等城市轴线不同,北京中轴线不是由实体街道组成,而是通过一系列遗址点参照或空中俯视才能感受到那种‘前后起伏、左右对称’的壮美秩序

实地探访时,在北京中轴线的任何一个遗产点都无法一览全局。而数字产品则可以突破时空界限,让大家体会到中轴线的独特神韵。”

2020年9月开始,北京市测绘院组织一支200多人的技术团队,开展了中轴线遗产点的实地测绘,希望通过这次史无前例的测绘工作,提供高精度的中轴线空间数据底板,助力中轴线精细治理和科学保护。

视频:北京中轴线“故宫太庙”三维实景测绘。

太庙测绘

周佺、王明洋、冯冲、王东旭、陈曦五人是北京市测绘院的工作人员,他们在进行的太庙实景三维测绘,也是太庙历史上第一次使用三维激光扫描技术进行的测绘。

测绘人员告诉记者,双肩背的是带有飞盘状定位系统的背包式三维激光扫描仪,再加上一台手持式三维激光扫描仪。

站式、背包式和手持式三位激光扫描仪就可以获得太庙范围内所有的古建筑、地面、台阶、附属文物设施、道路、围墙、古树等现场全景影像和三维点云数据(数据集,将物体用点表示出来,所形成的一团一团的点,像云一样,就被叫做点云)。

2月19日,北京市测绘设计研究院测绘人员王东旭,安装徕卡背包式三维激光扫描测量系统。

测绘实景三维中轴线并不容易。“打个比方,我们用测绘去表达一棵树很容易,但要表达遒劲挺拔的古柏就不太容易了。实景三维中轴线的场景不仅要形似,还要神似,而且随着季节变化,雨天、雪天,自然景观会不断发生变化”,闫宁说。

记者在现场看到,测绘人员在操作时,只需要将仪器简单安装好后开机,设置扫描范围等相应参数。扫描开始后所生成的点云数据会直接导入软件,导入结束后全部点云会自动拼接好,工作人员在平板电脑上实时查看数据,检查拼接精度,防止数据遗漏。

2月19日,北京市测绘设计研究院的安智明、陶迎春、唐晓旭,使用徕卡站式三维激光扫描仪,在太庙享殿内采集三维激光点云。

2月19日,太庙享殿,北京市测绘设计研究院测绘人员使用徕卡站式三维激光扫描仪采集享殿内部的三维激光点云。

2月19日,太庙享殿,北京市测绘设计研究院测绘人员冯冲(右)和周佺,使用徕卡手持式三维激光扫描仪,采集金丝楠木柱子的莲花柱础激光点云。

为达到高度逼真的场景重构,太庙琉璃门外的古柏林和绿地也需要采集数据,测绘人员王东旭要背着背包式三维激光扫描仪匀速走过,这种背包式三维激光扫描仪的最长测程是200米,在树下走过就能获取树干树冠的数据。

2月19日,北京市测绘设计研究院测绘人员王东旭,背着30斤重的背包式三维激光扫描仪匀速走过就能获取树干树冠的数据,或是再绕着树走上一圈来避免枝叶遮挡重叠。

2月19日,北京市测绘设计研究院首都功能核心区部测绘人员王名洋(左)和周佺,使用徕卡站式三维激光扫描仪,在太庙享殿前采集三维激光点云。

2月19日,享殿须弥座台基外侧的螭首是精美的石质文物,测绘人员陈曦使用徕卡手持式三维激光扫描仪并不触碰文物本体,只是绕着螭首画圈来保留它的形制、纹饰。

“除了不能拐弯和透视,我们眼睛能看到的建筑表层都能扫到,还可以保存更多特征信息,不仅包含X、Y、Z轴的信息,还包括颜色信息,建筑等反射率的信息,这样全面的信息能给人一种建筑在电脑里真实再现的感觉”,安智明说。

2月19日,太庙享殿,北京市测绘设计研究院测绘人员冯冲(右)和周佺,使用徕卡手持式三维激光扫描仪,采集金丝楠木柱子的莲花柱础激光点云。

实景三维中轴线建设是个需要高度配合的工作,严格按照内业——外业——内业的流程进行的,首先是内业基础资料整理、技术方案制定;其次是外业信息扫描、图像信息采集;最后是内业数据经过简化、整合的建设,以获得三维立体实景的数字模型。

草长莺飞,开春时节的北京市劳动人民文化宫里,太庙非文物建筑拆除区域环境整治工程项目正在进行,工人们在进行草坪种植和地面铺装;享殿身后的祧庙也在进行保护性修缮,殿宇屋顶的底瓦、筒瓦、滴水、勾头等都小心翼翼地揭取下来堆放一边,等待修缮完成后再回原位。

2月19日,太庙的工作人员对殿宇屋顶的底瓦、筒瓦、滴水、勾头等进行分类和研究。

2月19日,太庙享殿身后的祧庙也在进行保护性修缮,工人将殿宇屋顶的底瓦、筒瓦、滴水、勾头等都小心翼翼地揭取下来堆放一边。

2月19日,太庙享殿身后的祧庙也在进行保护性修缮,取下来的殿宇屋顶的底瓦、筒瓦、滴水、勾头等堆放在一边,等待修缮完成后再回原位。

测绘实景三维中轴线

文物保护传承意义重大

北京市文物局党组书记、局长陈名杰表示,数字技术的运用,对于文物保护传承意义重大,一方面对文物的稳定性,病害有了更精准的监测,如同“治未病”, 当文物还没有发生病害或者说是发生轻微病害的时候,及时发现,及时采取干预措施,对它的延年益寿是最有意义的;另一方面也留下了更加全面、立体、系统的资料,这对我们做管理、做传播,都非常有意义。

“从纸质地图到数字地图、实景三维产品,我们对中轴线的测绘越来越精细。通过现代技术,把历史图像与现实图像叠加,我们能切实感受到中轴线一直在‘生长’”。陶迎春表示。

历史上,北京中轴线曾经排列着42座古建筑,现存35座,有10座已经消失,3座被重建。对消失古建筑遗址进行原址定位、复原与重建,也是恢复中轴线历史景观、保护历史文化风貌、丰富中轴线文化内涵的必要举措。

截至目前,北京市测绘院已经完成了第一阶段的北京中轴线居中道路、公共空间等系列遗产空间的实景三维建设,包括永定门、钟鼓楼、地安门内外大街等;第二阶段的太庙、中山公园、景山公园、天坛公园是最后的四个节点,计划在2023年上半年全部完成信息采集、内业整合与三维模型搭建。

新京报记者 陈杰 刘旻 摄影报道

编辑 胡杰 刘晶 郑新洽 张湘涓

校对 李立军

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