科技為古建筑延壽

“通過‘心電圖’，可判斷木構件是否出現了空心、糟朽等‘病害’。一般而言，在一根木構件上打兩三個孔，就能確定空心有多大。”

自《黑神話：悟空》爆火后，游戲中大量高度還原的中式古建成為受眾關注的亮點。據古建筑愛好者統計，游戲中出現的古建筑包括山西大同懸空寺、云岡石窟；忻州南禪寺、佑國寺；朔州應縣木塔、崇福寺；運城關帝廟、鸛雀樓；晉城鐵佛寺等諸多古寺廟。

作為幅員遼闊的文明古國，中國擁有大量古建筑。我國古建筑保護經歷了搶救性保護、搶救性保護與預防性保護并重、預防性保護三個階段。2024年《政府工作報告》首次提出了“加強文物系統性保護和合理利用”。

“當前，我國大部分古建筑都得到了修繕和保護，需要搶險的項目有限，因此預防性保護是未來的主要發展方向。”北京市考古研究院第二黨支部書記、遺產預防保護部主任張濤告訴《瞭望東方周刊》，借助科技力量，可有效地將“病害”消除在萌芽狀態，有利于古建筑代代相傳。

“心電圖”查“病灶”

萬寧橋位于北京地安門外，什剎海附近。作為北京中軸線上第一橋，萬寧橋始建于元世祖至元二十二年（公元1285年），傳承至今已有700余年。2014年，大運河申遺成功后，在萬寧橋西北角，就有了一座“遺產區界樁”，作為大運河遺產的見證。

2024年7月27日，在印度新德里召開的聯合國教科文組織第46屆世界遺產大會通過決議，將“北京中軸線——中國理想都城秩序的杰作”列入《世界遺產名錄》，萬寧橋位列其中。

“萬寧橋是北京中軸線上唯一保留至今的元代建筑遺產。現代大型交通工具經過萬寧橋橋身，對橋體沖擊產生的振動數據是我們團隊檢測的重點關注對象。”張濤說，“在此前的某次檢測中，我們將拾振器分別放置在萬寧橋各處進行振動檢測。當一輛公交車上橋的時候，橋頭一個測試點出現數值異常。從結果來看，車輛上橋瞬間的測量振動值較大，行至橋的最高點卻振動較小——這是我們打破常規獲得的一次數據。”

以前，文物人員依靠傳統的望、聞、問、切來給文物“體檢”，隨著科技進步，科學儀器檢測逐漸應用到文物保護修復中。除了放在表面 “聽”震動的拾振器，鉆進內部“看”病變的木材微鉆阻力儀也是一個好幫手。

張濤團隊經過五年研究、千百次試驗，改進了木材微鉆阻力儀，即通過電機把直徑1.5毫米、45厘米長的探針逐步推進到柱子里。“將它打進木柱中，只會在木頭表面留下一個極小的孔洞。”張濤說，“通過連接在鉆頭后面的傳感器，可顯示出木頭內部的情況。”

儀器吐出紙帶上的曲線就像心電圖曲線，隨著微型鉆頭不斷鉆進，曲線出現高低不平的變化。“通過‘心電圖’，可判斷木構件是否出現了空心、糟朽等‘病害’。一般而言，在一根木構件上打兩三個孔，就能確定空心有多大。之后再根據病情，開出具體藥方。”張濤說。

木材微鉆阻力儀改變了千百年來傳統的檢測手法，讓古建檢測變得更加精準高效。“每一次修繕、改造對古建筑都是一種擾動。我們要窮盡各種技術手段和方法，盡可能把文物原狀留存下去。”張濤說。

在張濤團隊的努力下，自2015年以來，北京相繼發布了古建筑結構安全性鑒定技術規范木結構和石質結構的北京市地方標準，這也是全國古建筑預防性保護領域的第一批地方標準。

量身定制“B超機”

在山西省大同市云岡石窟第六窟中，云岡研究院文化遺產保護與監測中心工作人員孫波正悉心指導學生如何記錄洞窟檢測的相關數據：“每一項都要記清楚、寫明白。當天的氣候、溫度、濕度，‘病害’的類型、規格……”

歷經1500多年，云岡石窟因風雨侵襲和人為破壞，造成不同程度的損壞。如何有效地確保云岡石窟安全性和穩定性，成為其保護工作的重點和難點。為此，云岡研究院文化遺產保護與監測中心正積極行動。

“超聲波測試儀是文物安全監測的新手段，也是我們為石窟造像量身定制的‘B超機’。”云岡研究院文化遺產保護與監測中心工作人員張少優解釋道，超聲波在結構致密處的波速快、數值高，在有松動的地方則反之。

在云岡石窟，僅第6窟中就有800多處“病害”，文物人員通過這臺“B超機”查看，每一處細微病變都無所遁形。無論是空鼓、起翹還是開裂，都能被科學診斷。

利用三維激光掃描、近景攝影測量等技術手段，云岡石窟開展了高精度數字化保護工程。據悉，目前的保護工程已完成云岡石窟總量的2/3，數據精度可達到8K的影像分辨率、0.03毫米的點云精度。其中，第13窟的數字化重建與三維信息系統構建項目，攻克了國內大型單體高浮雕石窟寺整體洞窟高精度三維建模技術難題。

應用前景廣泛

在我國，文物預防性保護的概念從“十一五”時期正式提出，到現在已經成為文博領域的廣泛共識。

2017年，《國家文物事業發展“十三五”規劃》明確提出，要進一步加強館藏文物預防性保護，實現“兩個轉變”，即由注重搶救性保護向搶救性與預防性保護并重轉變，由注重文物本體保護向文物本體與周邊環境、文化生態的整體保護轉變。近年來，國家文物局建立了文物影響評估、遺產監測預警和預防性保護體系，使保護管理工作更具針對性和前瞻性。

“實施好文物預防性保護，離不開科技的進步。”張濤舉例道， “水害是建筑遺產常常面對的災害類型之一。在前期檢測中，我們使用紅外熱成像儀掃一掃，建筑遺產屋頂上的每一個滲漏點都能被發現。下雨時，可針對滲漏點蓋上塑料布，雨季過后，再局部修繕屋面。這種方法預防水害十分有效。”

十四屆全國政協委員、中國城市規劃設計研究院副總規劃師張廣漢說，當前，在歷史文化名城、名鎮保護規劃中，三維激光掃描技術的廣泛運用亦提高了文物保護工作的效率和精度。

“越來越多科技手段的應用，推動了古建筑從搶救性保護向預防性保護轉變。”張濤呼吁，“希望更多的年輕專業技術人員，加入文物預防性保護中來，共同致力于古建筑保護，讓古建筑代代相傳。”