借助數字技術等手段，古老的北京中軸線得到更好保護、傳承
——古今輝映 中軸煥彩

本刊特約記者 施芳

在北京，有一條貫穿老城南北的中軸線——北端，鐘鼓樓南北縱置，晨鐘暮鼓鏤刻出古人的時間秩序；南端，永定門巍峨聳立，寄托著人們“國泰民安、永遠安定”的美好愿望。

這條肇始于元代、全長7.8公里的中軸線，是中國乃至東亞地區現存最為完整的傳統都城中軸線，被譽為北京老城的靈魂和脊梁。它串聯起3處世界遺產、11處全國重點文物保護單位、2處北京市級文物保護單位、2處普查登記在冊文物、1處歷史建筑以及6處歷史名園。2012年，北京中軸線被列入《中國世界文化遺產預備名單》。

北京中軸線申遺，目的并不僅僅在于增加一處世界遺產，而是一次空前規模的文化遺產保護行動，以中軸線申遺帶動北京歷史文化名城的保護。借助數字技術等手段，古老的中軸線得到更好保護和傳承，在新時代綻放出奪目光彩。

精細化記錄一磚一瓦都有了數字檔案

由南向北凌空飛躍中軸線，飽覽文物建筑的古樸滄桑、感受古都北京的四季更替、重返工匠營城的歷史現場……在“奮進新時代”主題成就展上，數字中軸線互動展覽引人注目。

“中軸線的最大特色在于前后起伏、左右對稱的空間格局。實地探訪時，在任何一個遺產點都無法一覽全局。數字產品可以突破時空界線，讓大家體會到中軸線的獨特神韻。”展覽制作團隊負責人之一、北京市測繪設計研究院（以下簡稱北京市測繪院）大數據中心主任陶迎春說。

要展示一個真實的數字中軸，離不開數字測繪與數字三維建模技術。“應用超精細數字三維建模技術，首次對有古都脊梁之稱的中軸線進行精準復刻，建成了一條數字孿生中軸線。”北京市測繪院黨委書記劉虹介紹，繼1952年、1964年開展天安門及周邊測繪之后，2020年，北京市測繪院組織了一支近200人的技術團隊，對中軸線各類遺產要素進行了超精細化的測繪和三維建模。

測繪從天安門開始。“天安門廣場游客多，周邊道路車流量大，在不影響交通運行的情況下，快速采集高精度數據，這是一個巨大的挑戰。”陶迎春介紹，團隊與以高精設備研發著稱的劉先林院士團隊共同研發了車載超高分辨率影像采集系統，將相機曝光速度從1秒/張提高到0.3秒/張，掃描車車速從20公里/小時提高到55公里/小時，極大地提高了工作效率，解決了掃描車按照正常車速行駛下對城市道路的高精度數據采集難題。

廣場上20多萬塊花崗巖地磚的數據采集更難。“沒有兩塊完全相同的地磚，紋路、形狀、磨損程度都有差異。”陶迎春坦言，廣場上游客來來往往，用傳統的車載掃描設備，圖像上顯示的大多是游客的匆匆腳步。我們采用劉先林院士研發的車載對地掃描系統，鏡頭能夠清晰獲取垂直地面的地磚數據。此外，基于深度學習的方法，成功實現異形地磚自動編碼，最終使每一塊地磚都有了專屬的身份ID。

夜色漸深的永定門，一輛搭載著激光建模測量系統的車輛緩緩駛過，穿過熱鬧了一天的前門大街，行駛過莊嚴肅穆的天安門廣場。隨著車輛駛過，中軸線道路以及周邊建筑的信息被詳細地采集、測量和記錄了下來。天色剛蒙蒙亮，通過半自動化處理軟件一夜的計算，中軸線道路的實景三維模型已初見雛形。

永定門

先農壇太歲殿前，清晨的第一縷陽光剛剛灑下，忙碌的測繪工程師們已經架設好了各種設備，開始對先農壇每一處細節進行數據采集和刻畫。從太歲殿前的廣場，到神廚建筑群，從地櫛壇到觀耕臺，到處回蕩著儀器掃描時的嗡嗡聲。

全站儀、車載掃描儀、站式掃描儀、推車式掃描儀、背包式掃描儀、手持掃描儀……各種設備輪番上陣，測繪人員夜以繼日，首次實現了天安門地區數十萬個部（構）件的精細化數據采集。目前，數字孿生中軸線一期任務已完成，采集了中軸線遺產區范圍內的主要道路、天安門廣場及周邊區域、永定門、鐘鼓樓、先農壇等數據，積累了超1TB的資料。“如何對多類設備采集的海量數據進行綜合建模，是一個技術難點。”陶迎春說，“我們自主研發了數據處理軟件，綜合利用多源數據進行建模。”在最終形成的數字孿生中軸線成果中，人民英雄紀念碑上的浮雕紋理立體逼真，正陽門城樓上的油飾古韻十足。該成果為中軸線遺產要素的監測和管理、保護與利用提供了一套完整的空間數據底板。無論是氣候變化，還是周邊交通環境壓力、游客壓力，全方位的監測和評估將實時告訴管理者可能的影響，實現精準的遺產管理和維護。

隨著歷史變遷，天橋、地安門等景觀已不復存在，定位出它們的準確位置對于闡釋中軸線的文化內涵意義重大。天橋原是一座漢白玉單孔高拱橋，因為明清帝王前往天壇祭天時的必經之路而得名。20世紀20年代起，歷經龍須溝明渠改暗溝、修建有軌電車、道路拓寬等工程，天橋最終在1934年被拆除，地面蹤跡蕩然無存。

北京中軸線圖 （北京中軸線申遺保護工作辦公室供圖）

北京市測繪院陳品祥專家團隊赴北京市檔案館查閱北洋政府和民國時期城市建設檔案，調取了天橋路口歷年的地下管線資料和歷史地形圖，經過仔細比對，終于發現一條地下管線與歷史地形圖和20世紀50年代的歷史影像圖的龍須溝走向一致。龍須溝和中軸線一橫一縱兩條線的相交點，應為天橋原址的方位。

現場測繪能否與猜想相印證？2021年5月，北京市測繪院開展了天橋地區的地下排水管線調查，在預先劃定的范圍內打開近百個井蓋，通過井下攝影測量系統，去查看管井內部的情況。“一條管線的蓋板為老舊的青石板，明顯與現代水泥蓋板不同。”陶迎春說，經專家反復甄別，確認為龍須溝水系，消失近90年的天橋原址得以“重見天日”。

中軸線的指向是正南正北嗎？復建后的永定門是否偏離了原址？中軸線是不是在元上都遺址的延長線上？長期以來，人們圍繞中軸線有許多疑問。測繪數據表明，中軸線的指向并非正南正北，而是與正北方向呈逆時針2°9′22″的偏角。中軸線的遺產點基本分布在中軸線兩側兩米的帶狀區域內，但南北端點的建筑偏離中軸線相對較遠，永定門偏離達7米多。現在人們看到的永定門是原址復建，規制與當年并無二致。北京中軸線與元上都遺址直線距離200多公里，但東西位置差只有六七公里。“在當時的技術條件下，這樣的位差已經很小了，兩個都城在選址上或許存在著一定關聯。”陶迎春說，部分成果有望寫入中軸線申遺文本之中。

“從紙質地圖到數字地圖、實景三維產品，我們對中軸線的測繪越來越精細。通過現代技術，把歷史圖像與現實圖像疊加，我們能切實感受到中軸線一直在生長。”陶迎春表示。

全方位保護文物建筑和賦存環境相得益彰

初冬時節，漫步中軸線上，一處處經過精心修繕的文物建筑重新亮相，莊美有序的老城風貌逐漸恢復。

沿著平緩的磚臺而上，走進鼓樓一層券洞。這里一度開設旅游商店，騰退修繕之后，這座元明清時期的報時設施恢復歷史原貌，以“時間的故事”為題，精心打造了一場數字沉浸展。

遮光簾落下，燈光漸暗，中心券洞變身全沉浸劇場。星宿、二十四節氣、古文詩句等傳統文化元素一一呈現，游客在光影變換中感受著北京中軸線的時光流逝。這場沉浸光影秀《共鳴》，利用投影畸變矯正技術和空間定點聲場，將音樂、鼓聲和繽紛的影像與宏偉的建筑空間相結合，盡顯鼓樓的建筑結構之美，展示文物古跡的全新面貌。

展覽中，“聲音”成為受熱捧的展品。將耳朵貼近安裝在墻上的喇叭形聽筒，按下按鈕，便能聽到各種曾經回蕩在鐘鼓樓附近的老北京叫賣聲。懸于空中的虛擬“更鼓”和“永樂大鐘”前，觀眾可以體驗虛實結合的擊鼓、撞鐘。在“四九城里聽鐘聲”展品裝置前，戴上耳機，輕觸互動屏，便可選擇神武門、午門、正陽門、永定門等“四九城”里任意一座城門上聽到的鐘聲，感受古時“都城內外十有余里，莫不聳聽”的盛況。“北京鐘鼓樓的歷史就是北京城市歷史的剪影，為城市居民留下溫暖親切的記憶。”中軸線展陳體系編制團隊負責人、北京清城睿現數字科技研究院院長賀艷說，策展團隊搜集300余張鐘鼓樓不同時期的老照片，各種與中軸線歷史相關的聲音，旨在喚醒老北京的珍貴記憶。

跨過69級臺階，站在二樓憑欄遠眺，一條通透的景觀視廊躍入眼簾：青磚灰瓦的平房院東西延展，成群的鴿子不時掠過藍天；地安門外大街車水馬龍，高大的行道樹交相掩映；目光盡頭，老北京城的最高點——景山萬春亭靜靜佇立。

“景觀視廊，是指以某一地點作為視野起點，望向某一景象時，在起點與景象之間所形成的視線廊道。”陶迎春說，“超高的樓房，屋頂的私搭亂建，都會破壞北京老城景觀視廊內的風貌完整性。”

光陰流轉，城市快速發展，一些高層建筑陸續出現在中軸線一帶。隨著申遺保護工作的推進，人們先后對一些超高層建筑“動手術”。北海醫院和天意市場建筑降層，打通了鼓樓至萬春亭的景觀視廊。拆除積水潭醫院新北樓，再現“銀錠觀山”美景。更令人欣慰的是，如今中軸線一帶建筑立項時，都要通過實景三維模型進行比對，以確保新建筑與中軸線的傳統風貌協調一致。

北京鼓樓

一路向南。正陽門箭樓內，施工人員正緊鑼密鼓地進行消防、電力等配套設施的提升，為開放迎客做準備。2020年10月，箭樓修繕啟動，每一處都堅持原材料、原形制、原工藝，最大限度保留歷史信息。

“我們首次在古建修繕中應用智能建造技術。”北京建工六建集團古建分公司負責人李萬博介紹，利用建筑信息模型、三維掃描、全景影像成像等技術，施工人員可以做好預案，制定更科學的文物修繕方案。“比如建筑局部有一個空鼓，單憑肉眼很難判斷病因。通過掃描，相當于給它做了一個CT，我們對文物的‘健康狀況’一目了然，可以對殘損部分精準實施‘微創手術’，實現對古建的最小干預。”施工人員還對修繕全過程進行數字記錄，留下了完整的數字檔案，“為日后文物建筑的病害監測、修繕提供依據，有助于開展預防性保護。還可以讓公眾了解古建的修復過程，讓更多人參與到文化遺產保護中來。”

值得一提的是，在箭樓修繕過程中，北京雨燕得到了精心呵護。作為世界上唯一以“北京”命名的鳥類，北京雨燕每年4至8月從非洲南部飛抵北京筑巢繁殖，正陽門城樓是它的主要聚集地之一。“古建筑是固態的文化遺產，雨燕是活態的文化遺產，兩者都要保護。我們等雨燕飛走之后再搭腳手架，盡量減少對它的侵擾。”北京中軸線遺產保護中心主任關戰修說。

正陽門城樓

雨燕環繞正陽門城樓追逐競飛的場景，已持續600余年，是中軸線的一個文化符號。這個黑色的小精靈成為了中軸線申遺的首個數字形象，在北京中軸線官網、“云上中軸”小程序等數字產品中都有它輕盈的身影。《北京雨燕嘮中軸》視頻被翻譯成14國語言在海外平臺播放，總播放量超12萬次。將北京雨燕與中軸線上不同地標建筑元素相融合，設計師推出了鐘鼓燕、萬春燕、太和燕、萬寧燕等20款數字藏品，首批9999件藏品僅一個小時就被網友領取完畢。

活態化傳承傳統與現代交相輝映

鐘鼓樓向南約500米，靜靜的玉河上臥著一座單拱石橋，兩側堤岸雕有精美的鎮水獸。這里便是中軸線與京杭大運河的交匯點，建于元代的萬寧橋。遙想當年，萬寧橋一帶舳艫蔽水、商賈如織，碼頭上南北貨物充斥，酒肆茶樓林立，盡顯后市繁華。

“我是鎮水小神獸，請跟我來!”打開手機APP，龍角、云眉、卷發、元寶鼻，萌寵討喜的鎮水小神獸“水靈龍”躍然而出，帶領游人走進民國熱鬧市集，欣賞沙燕風箏的技法，了解京式旗袍的制作工藝，倏爾又回到大元盛世，聽元大都設計者劉秉忠講述中軸線基點設計的故事，體驗澄清上閘開閘治水……站在萬寧橋上，感受歷史與現實的交織，頓時有穿越之感。

萬寧橋

這是西城區文旅局牽頭打造的“萬象中軸”數字文化體驗項目，依托北京河圖的大規模3D地圖構建、高精度空間計算等技術，通過線下真實的物理空間疊加虛擬數字內容，對中軸線歷史場景和消失的文物建筑進行數字重現，給公眾帶來沉浸式的增強現實在地體驗。“我們策劃打造了鐘鼓樓前、火神靈閣、什剎前海、萬寧古橋、澄清上閘、皇城北門、紫禁之巔等7個打卡點位，包括社會廣泛關注的地安門，以劃時代數字重現的方式在遺跡原址再顯新生活力。今后將進一步豐富交互功能，讓公眾盡享古今交融、虛實交互的獨特數字文化體驗，打造首條數字中軸文化探訪精品線路。”西城區文旅局局長靳真介紹。

“北京中軸線體現了‘中正和合、天人合一、禮樂交融、以中為尊’的傳統理念，是講好中國故事的重要素材。”北京市文物局局長、北京中軸線申遺保護工作辦公室主任陳名杰表示，“我們要運用數字技術等多種手段，化古老為時尚、化厚重為靈巧，闡釋好中軸線的價值，把這份獨一無二的文化遺產保護好、傳承好、利用好。”

2021年12月29日，北京市文物局和騰訊聯合啟動“數字中軸”項目。同日上線“云上中軸”小程序，讓人們在領略中軸線壯麗美景的同時，參與助力中軸線申遺。僅僅5個小時，就有50多萬用戶參加創意互動。截至目前累計訪問用戶數超400萬次，線上注冊用戶達60余萬人次。

運用游戲引擎、物理仿真、區塊鏈、知識圖譜等技術，“數字中軸”項目先后推出“了不起的中軸線 我們一起來守護”互動小游戲、中軸聲音郵筒、“我和北京中軸線合個影”H5小游戲、4D“時空艙”等多個數字產品。騰訊可持續社會價值事業部數字文化實驗室主任舒展說，“我們要打造一個全真的‘數字中軸’，讓公眾沉浸式體驗中軸線的恢弘氣勢和歷史變遷，同時推動中軸線文化遺產的創新活化，實現文化遺產保護的可持續發展。”

“產品表達很有創意，而且內容很嚴謹，處處有依據。”看過“數字中軸”產品，陶迎春說，“比如‘時空艙’產品中，各遺產點的空間位置就參考了精準的實景三維成果”。

“中軸線的素材多到難以想象，恐怕到退休也做不完。”年輕的產品經理李超群感嘆，中軸線官網不僅配上了古籍《京師地理全圖》、名畫《京師生春詩意圖軸》等，還從北京聲音藝術博物館調取老北京的聲音，包括叫賣炸丸子、玫瑰棗、果子干等吆喝聲，還有故宮的風雨聲、衙門升堂的威武之聲、京劇戲臺的人聲與鼓點，還原當年四九城的煙火氣。

一個“中”字，表達的是中國人“中正平和、允執厥中”的處世哲學。數字藏品“萬人中軸字”中，包含甲骨文、金文、篆書、隸書、楷書等多種字體的“中”字，都從國家博物館館藏文物上提取而來，象征北京中軸線綿延的歷史脈絡。藏品中還有一些若隱若現的“中”字，由上萬名活動參與者共同書寫，是公眾與文化遺產聯結的生動體現。

除了查閱大量文獻資料，項目組還派出30多人的團隊到街頭走訪拍攝，同時利用算法生成市井建筑、植被景觀的圖像，再加上先進的虛幻引擎5和云技術，終于讓“時空艙”里的景觀變得栩栩如生。

在數字世界里，中軸線既傳統又現代，正贏得越來越多的人喜愛。2022北京中軸線文化遺產傳承與創新大賽共收到76294件參賽作品，其中VR賽道歷時45天，全網超1億聲量，微博互動話題“云賞北京中軸線”閱讀量超1.1億次。在主題演講環節，從3歲半的兒童到86歲的老人，都競相講述著他們與中軸線的故事。

一條中軸，見證過750多年的滄桑巨變，正生機勃勃地走向未來。