一条“线”的数字化生长

　　北京中轴线建筑景观序列。北京中轴线申遗保护工作办公室供图

　　陶迎春（右）在测绘中。本报笔者 施 芳摄

　　实景三维模型图（景山万春亭）。

　　实景三维模型图（永定门）。

　　以上模型图均由北京市测绘设计研究院提供，审图号为京S（2023）005号

　　在北京，有一条贯穿南北的中轴线——北端，钟鼓楼南北纵置，晨钟暮鼓镂刻出古人的时间秩序；南端，永定门巍峨耸立，寄托着“国泰民安、永远安定”的美好愿望。

　　这条肇始于元代，全长7.8公里的中轴线，是全世界现存最为完整的传统都城中轴线。它串联起3处世界文化遗产、11处全国重点文物保护单位、2处北京市级文物保护单位、2处普查登记在册文物、1处历史建筑以及6处历史名园。2012年，北京中轴线被列入《中国世界文化遗产预备名单》。

　　北京中轴线申遗，目的并不仅仅在于增加一处世界文化遗产，而是以此带动北京历史文化名城的保护。在科技发展日新月异的当下，借助数字技术等手段，古老的中轴线得到更好保护和传承，绽放夺目光彩。

　　复 刻

　　详细采集、测量和记录信息，建立精细档案

　　【场景】

　　夜色渐深的永定门前，一辆搭载着激光建模测量系统的车辆缓缓驶过，中轴线道路以及周边建筑的信息被详细采集、测量和记录了下来；清晨的第一缕阳光刚刚洒下，先农坛太岁殿前，测绘工程师们已架设好各种设备，开始对每一处细节进行数据采集和刻画……

　　全站仪、车载扫描仪、站式扫描仪、推车式扫描仪、背包式扫描仪、手持扫描仪……各种设备轮番上阵，测绘人员夜以继日，首次实现了天安门地区数十万个部（构）件的精细化数据采集。

　　由南向北凌空飞跃中轴线，饱览文物建筑的古朴沧桑、感受古都北京的四季更替、重返工匠营城的历史现场……在“奋进新时代”主题成就展上，数字中轴线互动展览引人关注。

　　“中轴线的最大特色在于前后起伏、左右对称的空间格局。实地探访时，在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。”展览制作团队负责人之一、北京市测绘设计研究院（以下简称“北京市测绘院”）大数据中心主任陶迎春说。

　　要展示一条真实的数字中轴线，离不开数字测绘与数字三维建模技术。“应用超精细数字三维建模技术，首次对有古都脊梁之称的中轴线进行精准复刻，建成了一条数字孪生中轴线。”北京市测绘院党委书记刘虹介绍，2020年，北京市测绘院组织了一支近200人的技术团队，对中轴线各类遗产要素进行了超精细化的测绘和三维建模。

　　测绘从天安门开始。“天安门广场游客多，周边道路车流量大，要在不影响交通运行的情况下，快速采集高精度数据，挑战巨大。”陶迎春介绍，团队与中国工程院院士刘先林团队共同研发了车载超高分辨率影像采集系统，将相机曝光速度从1秒/张提高到0.3秒/张，扫描车车速从20公里/小时提高到55公里/小时，解决了扫描车按照正常车速行驶对城市道路的高精度数据采集难题。

　　难度不止于此。天安门广场上20多万块花岗岩地砖的数据采集更难。“没有两块完全相同的地砖，纹路、形状、磨损程度都有差异。”陶迎春坦言，广场上游客来来往往，用传统的车载扫描设备，图像上显示的大多是游客的匆匆脚步。最终，在车载对地扫描系统的帮助下，镜头得以清晰获取垂直地面的地砖数据。而基于深度学习的方法，异形地砖自动编码得以实现，每一块地砖都有了专属的身份ID。

　　采集了中轴线遗产区范围内主要道路、天安门广场及周边区域、永定门、钟鼓楼、先农坛等的数据，积累了超1TB（太字节）的资料……目前，数字孪生中轴线一期任务已完成，最终形成的数字孪生中轴线成果，为中轴线遗产要素的监测和管理、保护与利用提供了一套完整的空间数据底板。

　　“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。

　　留 韵

　　古建修缮应用智能技术，展现历史原貌

　　【场景】

　　遮光帘落下，灯光渐暗，鼓楼一层中心券洞变身沉浸式剧场，游客在光影变化中感受着北京中轴线的时光变迁。