实景三维技术再现壮美中轴线

一条中轴线，撑起古都脊梁，串起一路风景。然而，在实地探访时，无论站在哪一个点位都无法一览全局。实景三维系统弥补了这一遗憾，让人们可以全方位领略中轴线的独特神韵。

(资料图片)

记者近日获悉，借助数字技术，市测绘设计研究院已基本完成中轴线遗产核心区5.9平方公里范围的三维实景建设，最终形成的实景三维中轴线将为中轴线遗产要素的监测和管理、保护与利用提供完整的空间数据底座。

零接触

激光技术代替手工测量

清晨，天坛公园祈年殿外，安智明等一行5人抬着沉重的设备箱，轻轻推开院门。两人固定好站式扫描仪，1人背上特殊的“双肩包”，1人拿起小巧的手持设备……在默契的分工配合下，祈年殿的测绘工作正式开始。随着激光扫描仪360度摆动着“大脑袋”，这座三重檐攒尖式建筑及周边环境的三维空间数据都将被采集，并在电脑里真实再现。

安智明从业29年，如今是市测绘院首都功能核心区部副部长。“过去的做法要先搭脚手架，爬上爬下用各种尺子手工测量，不仅对建筑本体有一定损伤，而且测绘速度慢、人力消耗大、测绘精度也低。”安智明介绍，如今运用三维激光扫描和贴近摄影测量等新技术，可以在不碰触文物的前提下，就把文物建筑的每个构件都精细记录和生动表现出来，可谓“鸟枪换炮”。

据了解，测绘人员在扫描时设计了分区、分级的方案，按照场景内容、精度要求、数据获取难易程度等进行划分。比如，对于祈年殿、皇乾殿等古建筑，采用站式扫描仪，能够对结构尺寸、色彩纹理等进行毫米级的精细记录；对于文物细部，配合手持式扫描仪灵活测量；对于场区、园区等开阔场地，使用更快捷的背包式扫描仪。

展神韵

数字技术让中轴线“立起来”

祈年殿的测绘工作，大约需要两周左右的时间。

扫描开始后，生成的点云数据会直接导入软件，进行自动拼接。“点云其实就是把物体都用点表示出来，形成了一团一团的点，像云一样，每个点都带着坐标。”安智明向记者展示平板电脑上的实时扫描数据，测绘人员正是以此来检查拼接精度，防止遗漏。“我们眼睛能看到的建筑表层都能扫到，每一处斗拱都能精细地表达，颜色、反射强度等特征信息也能保存下来。”

工作团队更多的时间会投入到大量数据的后期处理、分析和建设上。市测绘院研发中心副主任闫宁介绍，实景三维中轴线的场景不仅要形似，更要神似，随着季节和气候的变化，实景三维中轴线的自然景观也会随之发生变化。

“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，也越来越生动。”市测绘院大数据中心主任陶迎春说，实景三维产品可以真实、立体地再现中轴线的壮美与震撼，让中轴线“立起来”，还能追溯其历史变革，带来时代变迁的纵深感。

据悉，早在2020年，市测绘院就组织了一支200余人的技术团队，率先对天安门地区各要素进行了超精细化的测绘和三维建模；2021年8月开始，又在市文物局等单位的委托下，搭建“实景三维中轴线”。截至目前，第一阶段的北京中轴线居中道路、公共空间等系列遗产空间的实景三维建设已经完成，包括永定门、钟鼓楼、地安门内外大街等；第二阶段的太庙、中山公园、景山公园、天坛公园是最后的四个节点，计划在今年上半年全部完成信息采集与三维模型搭建。

促保护

新建筑可进行三维场景模拟比照

市测绘院院长牛锐表示，这套实景三维系统不只是对中轴线进行物理空间的再现，更重要的是有丰富的应用场景。比如，中轴线周边若要新建建筑物，其体量、形态、高度与风貌是否会影响景观视廊与城市天际线？可以直接把方案放到三维场景里进行模拟、比照，非常直观高效。

实景三维系统的搭建为沉浸式体验中轴线提供了可能。观众可化身雨燕凌空飞跃中轴线、穿越时空感受城市变迁，还能拿起放大镜察看建筑细部，甚至在天气模拟中感受银装素裹的故宫。

实景三维系统最重要的价值还是应用于中轴线的遗产保护。今年1月，《北京中轴线保护管理规划(2022年—2035年)》重点提出要高标准建立遗产监测系统。而最终形成的实景三维中轴线，将为中轴线遗产要素的监测和管理、保护与利用提供一套完整的空间数据底座。

来源：《北京日报》

记者：陈雪柠

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