建立數字模型，實時采集數據，感知文物狀態 現代科技守護布達拉宮

人民日報記者 徐馭堯

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西藏拉薩市區，紅山之上，布達拉宮屹立于此。作為西藏唯一一個世界文化遺產，拉薩布達拉宮歷史建筑群已超過1300年。

隨著信息時代來臨，古老的布達拉宮悄然迎來許多新變化：點擊鼠標，從三維模型到壁畫細節都可以在電腦上一覽無遺；近800個結構傳感器近10年間記錄下逾千萬組數據；超過1500個探測設備、近9公里的感溫光纖，感知著這座古老建筑的狀態……

運用最新技術，建立布達拉宮數字模型

從2005年至今，布達拉宮管理處數字中心主任達瓦歐珠已經在這里工作了17年。他剛工作時，管理處記錄宮內壁畫仍采用最原始的臨摹方式，對于布達拉宮整體的了解也大多通過人工盤點、手工記錄。

西藏自治區拉薩市布達拉宮 宋衛星攝 《人民周刊》配圖

2006年，一次到敦煌研究院的進修，刷新了達瓦歐珠對文物保護的認知。當時，敦煌研究院已經引入了用于壁畫和古建筑測繪與保護的多種技術，讓達瓦歐珠大開眼界。

結束了在敦煌的學習，達瓦歐珠開始參與布達拉宮的數字化工作。將布達拉宮內面積達數千平方米的壁畫數字化，是他面對的第一個挑戰。那幾年，達瓦歐珠幾乎全部時間都撲在布達拉宮內——因為白天有人參觀，能夠拍攝壁畫的窗口期很短。趁著沒有人的時候，他們搭起架子，拍攝壁畫細節，忙到凌晨兩三點是常事。

除了壁畫的數字化，整個宮殿的數字建模也是大工程。布達拉宮建筑結構復雜，內部陳設眾多，墻體自下而上成梯形，測繪難度極大。最大的難度來自“地壟”，這是山體建筑建設時砌筑起來用于支撐的地基。因為年代久遠，布達拉宮的地壟數量等情況一直沒有厘清。運用無人機航拍、三維激光掃描、多視角影像重建等最新技術，工作人員最終建立起布達拉宮整體的數字模型。

“這些工作一方面是為了摸清家底，對文物整體有更清晰的了解，另一方面也便于研究者開展工作，極大減少傷害文物的可能。”布達拉宮管理處遺產檢測中心副主任土登次仁說。

進行結構監測，實時感知建筑狀態

因為限制參觀人數，旺季的布達拉宮經常“一票難求”。“人流量不是拍腦袋定的，是經過專業團隊的科學計算最終獲得的。”布達拉宮管理處處長覺單說，“對布達拉宮結構進行科學監測，不僅是有效保護建筑本體的重要內容，也是合理開放布達拉宮的必要前提。”

來自北京交通大學布達拉宮結構與監測研究中心的教授楊娜及其研究團隊，為布達拉宮定制了科學監測系統。要想對布達拉宮進行結構監測，怎么布置傳感器成了難題。“傳感器的設置應在不破壞建筑結構的前提下進行，最大限度記錄建筑物各種結構變化。”楊娜說。

經過4年籌備，7個月的現場實施與試運行，2012年10月，布達拉宮第一期結構監測系統正式運行。該系統主要關注的是布達拉宮上部木結構關鍵部位的監測。

為了給布達拉宮建立客流控制機制，通過一次次實驗，楊娜的研究團隊摸清客流對布達拉宮木結構的影響，根據客流造成的形變特征來規定參觀人數，能有效保障布達拉宮不因游客參觀而被破壞。

2015年，二期結構監測系統開始進行可行性論證，楊娜和布達拉宮管理處把目光投向了布達拉宮的墻體、地壟以及下方的山洞。這一項目的監測更難，要求更高。

如今，管理人員打開手機，應用軟件上跳動著數字，記錄著關于布達拉宮墻體的各項數值，這些數字來自裂計、傾角計、土體濕度計等388個各類傳感器。它們可以24小時實時監控裂縫寬度變化、環境溫度、墻體和柱子的傾斜角度等。2021年8月投入使用以來，這一監測系統會自動形成季度分析報告，根據數據結果分析建筑狀態。

“近10年來我們已經積累了超過1000萬組數據，能了解布達拉宮整體的變化情況。”楊娜說。

“歷史建筑背后布滿科技網絡，為這座古老建筑注入了科技內核。”覺單說，“這些技術不僅在守護布達拉宮，也將幫助我們保護更多高原的文化遺跡。”

完善意外預警，有效預防潛在風險

作為土木石結構的古建筑，布達拉宮建筑年代久遠，本身耐火等級低，且殿內存放著唐卡、經書等諸多易燃文物。目前，布達拉宮建筑內安裝有火災自動報警系統，這個系統包括探測器、按鈕、模塊1524個，敷設線型感溫光纖8710米，安裝視頻火災探測器86臺等多種科技探測設備，同時還安裝了智慧用電與能耗檢測系統，對布達拉宮內79個三項回路、469個單項回路進行全覆蓋。這些設備最大的作用，就是最大限度預防火災事故的發生。

和一般城市建筑不同，在布達拉宮安裝這些設施設備都需要再三小心，要確保對建筑及文物的傷害最小。“在確保布達拉宮安全的前提下，盡可能減少各類設施設備帶來的負荷。”布達拉宮消防大隊隊長羅布次仁說。

漫長的走廊里，羅布次仁指著墻上的“線”說：“這不是電線，是感溫光纖和感煙光纖，這種狹長的通道安裝這個比較合適。”“在一些大殿，因為頂棚過高，所以還安裝了視頻火災探測器，這些探頭能夠實時進行視頻監控，同時又能對火情進行識別。”他補充道。

除了火災，地震、雷電等自然災害都可能威脅布達拉宮的安全。去年下半年，楊娜經歷了幾次“驚險時刻”：布置在布達拉宮金頂的傳感器幾次監測到“抖動”，系統報警，相關報告立馬由電腦自動生成。“這是地震。”指著報告里曲線圖的突出部分，楊娜向記者解釋波動的成因：“去年，西藏及其周邊發生了多次地震，這樣的波動意味著布達拉宮金頂有震感。如果這樣的波動到達一定程度，就要組織現場檢修。”

“數字化和各類監測手段，都在幫助我們更好地把布達拉宮這座傳承超過1300年的歷史文化古跡更好地保存下去。”覺單說。