数字技术赋能 守护巍巍长城

原标题：数字技术赋能 守护巍巍长城（大数据观察）

　　图为利用数字技术展示大庄科长城不同保护方式的示意图。北京未名文博文化科技有限公司供图

　　核心阅读

　　长城是中华民族的代表性符号和中华文明的重要象征，必须保护好、传承好这一历史文化遗产。实时远程监控、高精度三维模型、深度学习算法……北京先后开展120余项长城保护工程，越来越多数字技术被应用到长城保护和研究中，使其在新时代焕发新活力、绽放新光彩。

　　雄伟壮丽的八达岭长城、险峻雄奇的箭扣长城、构造精巧的司马台长城……北京境内的长城蜿蜒起伏，建造坚固，是万里长城的重要组成部分。

　　自2000年以来，北京先后开展120余项长城保护工程，成立全国首个长城保护修复实践基地，启动长城研究性修缮项目、长城形变与残损监测项目等，越来越多数字技术被应用到长城保护和研究中，让古老的文化遗产绽放时代光彩。

　　数字化记录

　　为长城建立全周期数字档案

　　北京延庆区，大庄科长城内外绿意盎然、生机勃勃。“看，这是云摄像头，那是雨量、风力、温湿度传感器。”循着北京未名文博文化科技有限公司研究中心主任刘保山手指的方向，可见城墙两侧安装着4组设备，“这样就可以实时远程监控。”

　　50多公里之外，在北京未名文博文化科技有限公司“文物数字化档案与健康管理”平台上，点击进入“大庄科段长城研究性修缮项目”，电子屏最上侧显示项目涉及的文物数量、全景数据、项目进度、巡检记录，左下角是安装在项目现场的摄像头拍摄的实时画面。

　　2022年，延庆区启动大庄科段长城研究性修缮项目。“项目采取考古、研究、结构、材料、植物、勘察、设计、施工等多专业全过程协同、科学实验全过程跟进、数字化全过程跟踪记录及动态档案管理的模式。”北京长城文化研究院常务副院长汤羽扬介绍。

　　这一项目与传统的工程档案不同，以工程前期考古工作为例，研究人员选取考古发掘前、场地清理后、考古进行中、考古结束后4个时间点，对大庄科长城本体及周边环境进行数字信息采集。在三维数字模型中，大到墙体周边的地貌、植被，小到敌台文字砖上的铭文，都被详细记录。“通过数字化采集、全过程记录，可以对比长城在考古过程中发生的变化，让不可逆的考古过程在数字世界里可逆，同时为后期的修缮设计、相关研究提供资料。”刘保山介绍。

　　除了长城本体的三维空间数据，研究人员还在大庄科长城上布设智能物联网设备，以人工智能打卡和慢直播定帧的方式保存了修缮项目的实施过程和周边植被的生长情况，为研究工程实施及周边生态环境对长城的影响提供了数据支撑。

　　在此基础上，研究团队推出大庄科长城云展览，让观众仿佛置身现场，感受明长城曾经的雄伟与壮观，欣赏长城的四季美景，观摩修缮工程的全过程。

　　延庆区还利用无人机倾斜摄影和红外线高空测绘对长城进行建模，完成全区所有砖石长城2厘米精度的三维模型。“高精度三维模型的建立，实现了长城数字化管理。”延庆区博物馆（文物管理所）副馆长于海宽介绍，“我们将依托现有成果，利用虚拟现实、增强现实、数字全息技术、沉浸体验等，开发适合多人群的长城数字应用场景。”

　　数字化监测

　　自动判别长城形变情况

　　北京建筑大学城市大数据应用研究中心内，几台电脑实时显示着居庸关、黄花城等8个长城点位的气象和振动等信息。

　　受自然侵蚀风化、人类生产生活和历史环境变迁等多重因素影响，长城的许多点位已损毁，有的濒临垮塌，有的地面部分消失殆尽。

　　保护刻不容缓。近年来，北京长城文化研究院在国内率先开展了基于北斗、气象等多模态融合的长城形变监测技术研究，在长城预防性保护方面进行探索。

　　“通过实时监测长城的形变情况，有利于及时发现长城本体潜在的安全隐患，为科学制订预防性措施提供依据。”北京建筑大学城市大数据应用研究中心副教授刘飞介绍。

　　利用无人机倾斜摄影技术，研究人员获取了352公里北京长城的影像，制作了精细的正射影像和实景三维模型，构建了约100公里长城现存形态数据库。利用深度学习算法，开发了长城形态智能化识别模型，能够自主识别长城形态特征，包括坍塌、缺失等不同类型的损伤。经过测试，模型的识别正确率高于80%。后期将通过年度数据智能化识别对比，快速了解长城形态变化，及时采取针对性措施。