科技賦能古建修繕，正陽門城樓有了3D等身像

　　正陽門，明、清兩代北京內城的正門，在內城九座城門中規制最為隆崇，被稱為“九門之首”，亦有“國門”之稱。去年底，重新修繕後的正陽門箭樓正式開放，北京中軸線上又多了一處可供參觀的歷史景觀；正在修繕中的城樓，也進入收尾階段。

　　在修繕中，通過採集130億個點雲數據，首次得到了1:1的高精度三維城樓數據，不光得到了精細的城樓建築結構數據，還保留了上百只雨燕的巢穴信息。

　　正陽門城樓內部恢復原狀

　　正陽門始建于明永樂十九年（1421年），原命名為麗正門。正統元年（1436年）重建城樓，增建甕城、箭樓、閘樓，並于正統四年（1439年）竣工，更名為正陽門。由于歷史原因，甕城和閘樓現已無存，南側箭樓與北側城樓受火災、戰亂、地震等影響，歷史上曾多次維修，1988年被公布為全國重點文物保護單位。

　　北京中軸線遺產保護中心遺產保護部主任陳亮介紹，正陽門城樓修繕是北京中軸線申遺三年行動計劃中的重要工程，主要目的是排除城樓文物本體存在的安全隱患。根據歷史資料，正陽門上一次大規模屋面修繕已是20世紀70年代，之後僅以查補為主。由于自然因素影響，城樓已出現了瓦件掉落局部滲漏的現象，文物結構亦有損傷。

　　正陽門箭樓修繕于2020年啟動，城樓修繕則于2022年啟動。箭樓修繕時，本著最小幹預原則，能保留的歷史信息盡量保存，比如一些600年前的老城磚，只要沒有安全問題就將其沿用。與箭樓修繕一樣，城樓修繕同樣堅持最小幹預原則，力求最大程度地保留歷史信息。

　　此外，正陽門城樓還進行了“拆違復原”。陳亮介紹，20世紀90年代，為了擴大展覽面積，城樓內建了一個鋼結構的夾層，多隔出來二層空間，讓整個樓變成四層。這次修繕中，把加建的鋼結構進行了拆除，讓城樓內部恢復成歷史原狀，更好地展現其原真性。“北京現存的三座城、箭樓，內部都不是原狀，鋼結構拆除後，正陽門就恢復成了歷史狀態。”

　　為城樓繪制3D“等身像”

　　城樓修繕過程中，施工工藝採用傳統方式，但全流程施工均增加了科技手段。

　　譬如，正陽門城樓首次有了自己的“電子全身照”。

　　陳亮介紹，正陽門在歷史上多次受損，現存的建築是在1902年燒毀重建，由于工部所存的城門檔案一同燒毀，最終按照崇文門形制放大後重建。歷史上，正陽門城樓的構造僅有二維數據，這次在修繕的同時，通過三維激光掃描技術——又稱實景復制技術，利用高速激光掃描測量得到130億個坐標點，從而復建出了1:1比例的高精度三維城樓數據，讓城樓得到自己的完整電子復刻像。

　　對這次近50年後的大規模修繕，團隊也通過720度的連續拍攝和延時攝影，進行了全景、全過程的影像攝制。陳亮告訴記者，文物修繕與其他修繕不一樣，傳統上一般只能依靠照片進行記錄，可收錄的信息量有限，現在留下了連續完整的影像資料，其中包括了很多隱蔽部位的施工工藝，下一次修繕時就可以直接調取觀看對比，也可以作為數字資產，將來開發成沉浸式體驗產品。

　　另一個數字資產來源于新搭建的公益採集小程序。修繕工程涉及多方參建單位，原來大家需要去現場查看進度，這個小程序收錄了整個施工過程每日的影像採集、完工情況，施工方將進度進展上傳平臺，各參建單位可在線上進行協同管理，也能對工藝、材料等隨時進行跟蹤核實，更好地進行質量把控。通過數字化手段，不僅完成文物本體修復，更構建了覆蓋“施工前-中-後”的全周期數字檔案，為後續保護與研究提供科學支撐。

　　記者了解到，為了更好地保護傳承、精細化管理文物古建，箭樓的周圍也布設了多種用于實時監測的“硬核”科技裝備。

　　北京中軸線遺產保護中心遺產監測部主任周子予在接受媒體採訪時介紹，正陽門東西馬道鋪設了靜力水準儀，箭樓周邊及承臺上鋪設了一體化北鬥監測站，用于監測文物是否會沉降。

　　在文物的本體上則鋪設了無線加速度傳感器，監測軌道交通通過時震動的情況是否會對古建築產生影響。布設多功能的氣象站，對整個遺產點的微環境降雨、溫度、濕度、風力進行監測。這些監測數據將通過5G信號，實時傳輸到北京中軸線文化遺產監測與保護平臺，這也是國內首個應用三維數字孿生技術的遺產監測平臺。

　　保護“常駐民”北京雨燕

　　有意思的是，被收錄進電子數據庫的除了正陽門城樓本身，還有北京雨燕的巢穴。

　　正陽門不僅是歷史的見證，也是北京雨燕的重要棲息地。這種以“北京”命名的候鳥，飛行靠的是滑翔，因此喜歡築巢在高大建築內。正陽門城樓較高，上方空間安全，有鬥拱等繁復的木結構可供棲息，內部一直有諸多雨燕安家。每年4月到7月是繁殖季，人們總會看到雨燕在城樓飛進飛出，尤其在早晨和傍晚最為活躍。

　　這些小燕子也是“老北京”。正陽門內安裝了高清攝像機拍攝雨燕巢穴，曾經有一只小雨燕的腿上纏了塑料繩，大雨燕想要幫它弄下來，沒有成功，工作人員發現後將它送往野保中心做了截肢手術，小雨燕幸運地存活了。7月繁殖季結束，小雨燕離開了正陽門。到了次年，人們驚訝地發現，這只截肢小雨燕又飛回到原來的巢穴里。

　　早先有觀點認為，雨燕棲息對古建築有害。陳亮介紹，他們通過科學監測發現，雨燕的糞便對于古建築並沒有腐蝕性，與古建築是共存關係，因此正陽門一直沒有裝防鳥網，而是進一步將這些小生物的生存空間保護起來，“中軸線遺產保護的對象，除了古建築本身，還有沿線的生態係統。”

　　城樓修繕之前，正陽門內有上百只北京雨燕棲息，肉眼可觀測到的巢穴有二三十個。為了不幹擾雨燕們的生活，城樓的修繕特意避開了雨燕繁殖期。修繕過程中，工匠們會繞開巢穴的位置，或先將其挪開再放回原地。通過激光掃描，同樣錄入了雨燕巢穴的位置信息，讓原先一些隱藏在鬥拱里看不見的小窩，也和城樓一起有了自己的3D影像。

　　新京報記者 戴軒