借助数字技术等手段，古老的北京中轴线得到更好保护、传承——古今辉映 中轴焕彩

本刊特约记者 施芳

在北京，有一条贯穿老城南北的中轴线——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，寄托着人们“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，是中国乃至东亚地区现存最为完整的传统都城中轴线，被誉为北京老城的灵魂和脊梁。它串联起3处世界遗产、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遗产，而是一次空前规模的文化遗产保护行动，以中轴线申遗带动北京历史文化名城的保护。借助数字技术等手段，古老的中轴线得到更好保护和传承，在新时代绽放出夺目光彩。

精细化记录一砖一瓦都有了数字档案

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注目。

“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。数字产品可以突破时空界线，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。

要展示一个真实的数字中轴，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，继1952年、1964年开展天安门及周边测绘之后，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，在不影响交通运行的情况下，快速采集高精度数据，这是一个巨大的挑战。”陶迎春介绍，团队与以高精设备研发著称的刘先林院士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，极大地提高了工作效率，解决了扫描车按照正常车速行驶下对城市道路的高精度数据采集难题。

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。我们采用刘先林院士研发的车载对地扫描系统，镜头能够清晰获取垂直地面的地砖数据。此外，基于深度学习的方法，成功实现异形地砖自动编码，最终使每一块地砖都有了专属的身份ID。

夜色渐深的永定门，一辆搭载着激光建模测量系统的车辆缓缓驶过，穿过热闹了一天的前门大街，行驶过庄严肃穆的天安门广场。随着车辆驶过，中轴线道路以及周边建筑的信息被详细地采集、测量和记录了下来。天色刚蒙蒙亮，通过半自动化处理软件一夜的计算，中轴线道路的实景三维模型已初见雏形。

永定门

先农坛太岁殿前，清晨的第一缕阳光刚刚洒下，忙碌的测绘工程师们已经架设好了各种设备，开始对先农坛每一处细节进行数据采集和刻画。从太岁殿前的广场，到神厨建筑群，从地栉坛到观耕台，到处回荡着仪器扫描时的嗡嗡声。

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。目前，数字孪生中轴线一期任务已完成，采集了中轴线遗产区范围内的主要道路、天安门广场及周边区域、永定门、钟鼓楼、先农坛等数据，积累了超1TB的资料。“如何对多类设备采集的海量数据进行综合建模，是一个技术难点。”陶迎春说，“我们自主研发了数据处理软件，综合利用多源数据进行建模。”在最终形成的数字孪生中轴线成果中，人民英雄纪念碑上的浮雕纹理立体逼真，正阳门城楼上的油饰古韵十足。该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。无论是气候变化，还是周边交通环境压力、游客压力，全方位的监测和评估将实时告诉管理者可能的影响，实现精准的遗产管理和维护。

随着历史变迁，天桥、地安门等景观已不复存在，定位出它们的准确位置对于阐释中轴线的文化内涵意义重大。天桥原是一座汉白玉单孔高拱桥，因为明清帝王前往天坛祭天时的必经之路而得名。20世纪20年代起，历经龙须沟明渠改暗沟、修建有轨电车、道路拓宽等工程，天桥最终在1934年被拆除，地面踪迹荡然无存。

北京中轴线图 （北京中轴线申遗保护工作办公室供图）

北京市测绘院陈品祥专家团队赴北京市档案馆查阅北洋政府和民国时期城市建设档案，调取了天桥路口历年的地下管线资料和历史地形图，经过仔细比对，终于发现一条地下管线与历史地形图和20世纪50年代的历史影像图的龙须沟走向一致。龙须沟和中轴线一横一纵两条线的相交点，应为天桥原址的方位。

现场测绘能否与猜想相印证？2021年5月，北京市测绘院开展了天桥地区的地下排水管线调查，在预先划定的范围内打开近百个井盖，通过井下摄影测量系统，去查看管井内部的情况。“一条管线的盖板为老旧的青石板，明显与现代水泥盖板不同。”陶迎春说，经专家反复甄别，确认为龙须沟水系，消失近90年的天桥原址得以“重见天日”。

中轴线的指向是正南正北吗？复建后的永定门是否偏离了原址？中轴线是不是在元上都遗址的延长线上？长期以来，人们围绕中轴线有许多疑问。测绘数据表明，中轴线的指向并非正南正北，而是与正北方向呈逆时针2°9′22″的偏角。中轴线的遗产点基本分布在中轴线两侧两米的带状区域内，但南北端点的建筑偏离中轴线相对较远，永定门偏离达7米多。现在人们看到的永定门是原址复建，规制与当年并无二致。北京中轴线与元上都遗址直线距离200多公里，但东西位置差只有六七公里。“在当时的技术条件下，这样的位差已经很小了，两个都城在选址上或许存在着一定关联。”陶迎春说，部分成果有望写入中轴线申遗文本之中。

“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。

全方位保护文物建筑和赋存环境相得益彰

初冬时节，漫步中轴线上，一处处经过精心修缮的文物建筑重新亮相，庄美有序的老城风貌逐渐恢复。

沿着平缓的砖台而上，走进鼓楼一层券洞。这里一度开设旅游商店，腾退修缮之后，这座元明清时期的报时设施恢复历史原貌，以“时间的故事”为题，精心打造了一场数字沉浸展。

遮光帘落下，灯光渐暗，中心券洞变身全沉浸剧场。星宿、二十四节气、古文诗句等传统文化元素一一呈现，游客在光影变换中感受着北京中轴线的时光流逝。这场沉浸光影秀《共鸣》，利用投影畸变矫正技术和空间定点声场，将音乐、鼓声和缤纷的影像与宏伟的建筑空间相结合，尽显鼓楼的建筑结构之美，展示文物古迹的全新面貌。

展览中，“声音”成为受热捧的展品。将耳朵贴近安装在墙上的喇叭形听筒，按下按钮，便能听到各种曾经回荡在钟鼓楼附近的老北京叫卖声。悬于空中的虚拟“更鼓”和“永乐大钟”前，观众可以体验虚实结合的击鼓、撞钟。在“四九城里听钟声”展品装置前，戴上耳机，轻触互动屏，便可选择神武门、午门、正阳门、永定门等“四九城”里任意一座城门上听到的钟声，感受古时“都城内外十有余里，莫不耸听”的盛况。“北京钟鼓楼的历史就是北京城市历史的剪影，为城市居民留下温暖亲切的记忆。”中轴线展陈体系编制团队负责人、北京清城睿现数字科技研究院院长贺艳说，策展团队搜集300余张钟鼓楼不同时期的老照片，各种与中轴线历史相关的声音，旨在唤醒老北京的珍贵记忆。

跨过69级台阶，站在二楼凭栏远眺，一条通透的景观视廊跃入眼帘：青砖灰瓦的平房院东西延展，成群的鸽子不时掠过蓝天；地安门外大街车水马龙，高大的行道树交相掩映；目光尽头，老北京城的最高点——景山万春亭静静伫立。

“景观视廊，是指以某一地点作为视野起点，望向某一景象时，在起点与景象之间所形成的视线廊道。”陶迎春说，“超高的楼房，屋顶的私搭乱建，都会破坏北京老城景观视廊内的风貌完整性。”

光阴流转，城市快速发展，一些高层建筑陆续出现在中轴线一带。随着申遗保护工作的推进，人们先后对一些超高层建筑“动手术”。北海医院和天意市场建筑降层，打通了鼓楼至万春亭的景观视廊。拆除积水潭医院新北楼，再现“银锭观山”美景。更令人欣慰的是，如今中轴线一带建筑立项时，都要通过实景三维模型进行比对，以确保新建筑与中轴线的传统风貌协调一致。

北京鼓楼

一路向南。正阳门箭楼内，施工人员正紧锣密鼓地进行消防、电力等配套设施的提升，为开放迎客做准备。2020年10月，箭楼修缮启动，每一处都坚持原材料、原形制、原工艺，最大限度保留历史信息。

“我们首次在古建修缮中应用智能建造技术。”北京建工六建集团古建分公司负责人李万博介绍，利用建筑信息模型、三维扫描、全景影像成像等技术，施工人员可以做好预案，制定更科学的文物修缮方案。“比如建筑局部有一个空鼓，单凭肉眼很难判断病因。通过扫描，相当于给它做了一个CT，我们对文物的‘健康状况’一目了然，可以对残损部分精准实施‘微创手术’，实现对古建的最小干预。”施工人员还对修缮全过程进行数字记录，留下了完整的数字档案，“为日后文物建筑的病害监测、修缮提供依据，有助于开展预防性保护。还可以让公众了解古建的修复过程，让更多人参与到文化遗产保护中来。”

值得一提的是，在箭楼修缮过程中，北京雨燕得到了精心呵护。作为世界上唯一以“北京”命名的鸟类，北京雨燕每年4至8月从非洲南部飞抵北京筑巢繁殖，正阳门城楼是它的主要聚集地之一。“古建筑是固态的文化遗产，雨燕是活态的文化遗产，两者都要保护。我们等雨燕飞走之后再搭脚手架，尽量减少对它的侵扰。”北京中轴线遗产保护中心主任关战修说。

正阳门城楼

雨燕环绕正阳门城楼追逐竞飞的场景，已持续600余年，是中轴线的一个文化符号。这个黑色的小精灵成为了中轴线申遗的首个数字形象，在北京中轴线官网、“云上中轴”小程序等数字产品中都有它轻盈的身影。《北京雨燕唠中轴》视频被翻译成14国语言在海外平台播放，总播放量超12万次。将北京雨燕与中轴线上不同地标建筑元素相融合，设计师推出了钟鼓燕、万春燕、太和燕、万宁燕等20款数字藏品，首批9999件藏品仅一个小时就被网友领取完毕。

活态化传承传统与现代交相辉映

钟鼓楼向南约500米，静静的玉河上卧着一座单拱石桥，两侧堤岸雕有精美的镇水兽。这里便是中轴线与京杭大运河的交汇点，建于元代的万宁桥。遥想当年，万宁桥一带舳舻蔽水、商贾如织，码头上南北货物充斥，酒肆茶楼林立，尽显后市繁华。

“我是镇水小神兽，请跟我来!”打开手机APP，龙角、云眉、卷发、元宝鼻，萌宠讨喜的镇水小神兽“水灵龙”跃然而出，带领游人走进民国热闹市集，欣赏沙燕风筝的技法，了解京式旗袍的制作工艺，倏尔又回到大元盛世，听元大都设计者刘秉忠讲述中轴线基点设计的故事，体验澄清上闸开闸治水……站在万宁桥上，感受历史与现实的交织，顿时有穿越之感。

万宁桥

这是西城区文旅局牵头打造的“万象中轴”数字文化体验项目，依托北京河图的大规模3D地图构建、高精度空间计算等技术，通过线下真实的物理空间叠加虚拟数字内容，对中轴线历史场景和消失的文物建筑进行数字重现，给公众带来沉浸式的增强现实在地体验。“我们策划打造了钟鼓楼前、火神灵阁、什刹前海、万宁古桥、澄清上闸、皇城北门、紫禁之巅等7个打卡点位，包括社会广泛关注的地安门，以划时代数字重现的方式在遗迹原址再显新生活力。今后将进一步丰富交互功能，让公众尽享古今交融、虚实交互的独特数字文化体验，打造首条数字中轴文化探访精品线路。”西城区文旅局局长靳真介绍。

“北京中轴线体现了‘中正和合、天人合一、礼乐交融、以中为尊’的传统理念，是讲好中国故事的重要素材。”北京市文物局局长、北京中轴线申遗保护工作办公室主任陈名杰表示，“我们要运用数字技术等多种手段，化古老为时尚、化厚重为灵巧，阐释好中轴线的价值，把这份独一无二的文化遗产保护好、传承好、利用好。”

2021年12月29日，北京市文物局和腾讯联合启动“数字中轴”项目。同日上线“云上中轴”小程序，让人们在领略中轴线壮丽美景的同时，参与助力中轴线申遗。仅仅5个小时，就有50多万用户参加创意互动。截至目前累计访问用户数超400万次，线上注册用户达60余万人次。

运用游戏引擎、物理仿真、区块链、知识图谱等技术，“数字中轴”项目先后推出“了不起的中轴线 我们一起来守护”互动小游戏、中轴声音邮筒、“我和北京中轴线合个影”H5小游戏、4D“时空舱”等多个数字产品。腾讯可持续社会价值事业部数字文化实验室主任舒展说，“我们要打造一个全真的‘数字中轴’，让公众沉浸式体验中轴线的恢弘气势和历史变迁，同时推动中轴线文化遗产的创新活化，实现文化遗产保护的可持续发展。”

“产品表达很有创意，而且内容很严谨，处处有依据。”看过“数字中轴”产品，陶迎春说，“比如‘时空舱’产品中，各遗产点的空间位置就参考了精准的实景三维成果”。

“中轴线的素材多到难以想象，恐怕到退休也做不完。”年轻的产品经理李超群感叹，中轴线官网不仅配上了古籍《京师地理全图》、名画《京师生春诗意图轴》等，还从北京声音艺术博物馆调取老北京的声音，包括叫卖炸丸子、玫瑰枣、果子干等吆喝声，还有故宫的风雨声、衙门升堂的威武之声、京剧戏台的人声与鼓点，还原当年四九城的烟火气。

一个“中”字，表达的是中国人“中正平和、允执厥中”的处世哲学。数字藏品“万人中轴字”中，包含甲骨文、金文、篆书、隶书、楷书等多种字体的“中”字，都从国家博物馆馆藏文物上提取而来，象征北京中轴线绵延的历史脉络。藏品中还有一些若隐若现的“中”字，由上万名活动参与者共同书写，是公众与文化遗产联结的生动体现。

除了查阅大量文献资料，项目组还派出30多人的团队到街头走访拍摄，同时利用算法生成市井建筑、植被景观的图像，再加上先进的虚幻引擎5和云技术，终于让“时空舱”里的景观变得栩栩如生。

在数字世界里，中轴线既传统又现代，正赢得越来越多的人喜爱。2022北京中轴线文化遗产传承与创新大赛共收到76294件参赛作品，其中VR赛道历时45天，全网超1亿声量，微博互动话题“云赏北京中轴线”阅读量超1.1亿次。在主题演讲环节，从3岁半的儿童到86岁的老人，都竞相讲述着他们与中轴线的故事。

一条中轴，见证过750多年的沧桑巨变，正生机勃勃地走向未来。