为历史遗迹做“CT扫描”发现城墙中暗藏防空洞……露天文物竟这样保护

摘要：大国之道·G310 | 城市中心的露天历史遗迹，用技术兼顾文保、文旅、安全和IP开发。

【编者按】

当我们讨论灿若繁星的中华文明，G310、G215、G104，这三条连通东西、纵贯南北的国道线远不足以举其大、及其深。但行路间，仍可见一幅恢弘壮美的历史画卷铺展开来——

良渚、二里头、殷墟，实证中华文明五千年；秦月汉关人不见，莫高窟、榆林窟、龙门石窟的造像壁画历千年而不朽；从西安到玉门关，从杭州到泉州港，“陆上丝绸之路”和“海上丝绸之路”交相辉映，展现中华文化自古以来开放的姿态、包容的胸怀。

今年7月至8月，解放日报“信仰之路Ⅱ·大国之道”报道组沿310、215、104三条国道路线，探寻中国历史文化传承保护和中华文明探源工程成果。古人用脚步丈量的土地，正在今人脚下跑出新的速度与风景。

古都西安的城市中心，敦实厚重的西安城墙勾勒出这座古老城市的基础轮廓与历史脉络。城墙上，世界各地游客流连忘返；城墙下，川流不息的车辆鱼贯而过。

历经600余年而保存完好的西安城墙，是我国现存历史最悠久、规模最宏大、保存最完整的古代城垣建筑，比起藏进博物馆的文物、圈进围栏中的古建和遗址，它依然融入居民和游客的日常生活。

这样的历史遗存，如何守护其安全，又如何进一步开发和传播其价值？

方法就藏在城墙地下一处信息中心。

信息中心

呵护文物健康：从实地采集信息到实时监测数据

从西安城墙永宁门附近一处入口往下走，会发现别有洞天：西安城墙管委会信息中心就在附近的地下空间里。走廊墙上悬挂了27张技术专利证书，“这只是其中一部分”。

走进信息中心，一个数米长的数字大屏横贯整个房间，正中央是精度达厘米级的西安城墙全域数据模型。“绿黄橙红”四色预警实时显示各关注点位的墙体“健康状况”；正值雨季，城墙上的积水情况、护城河的水质也通过数字化手段及时回传；轻点屏幕，各个登城口的入园人数、游客数量一目了然……

“我们对13.74公里城墙整体、34栋重点建筑、18个城墙门洞及登城马道进行三维建模，打造了厘米级、高精度的西安城墙全域数据模型，打通信息孤岛，将各种独立信息统一共享到中心。”西安城墙数字产业创新中心总监赵彬介绍。过去30多年，西安城墙的文保工作者积累了丰富的文物保护经验以及预防性保护的标准和研究成果，而从去年起启动建设的这一信息中心，正是大数据、物联网、人工智能等前沿科技与过往文物保护经验结合后诞生的科技转化成果。“它集文物保护、文旅运营、应急安全和防汛指挥于一体，通过绿、黄、橙、红四色分级预警机制，将城墙预防性保护的标准、机制、紧急程度进行数字化的呈现。”

信息中心

有了这些实时传输的数据信息，信息中心就能化身成有针对性的“文物医院”，及时给文物体检、发现“病灶”并“对症下药”。

在漫长岁月和露天环境中，西安城墙的夯土、灰砖部分墙体曾出现不均匀沉降、裂隙等不同程度的病害，增加了保护难度。遍布西安城墙的3000多个变形监测点位和1300多个智感设备，能够及时反馈信息，工作人员能直接看到裂缝、水平位移、含水、膨胀、沉降等实时数据，从而提升日常保护的响应效率。

“传统的文保方式是考古、文保团队冒着严寒酷暑到城墙上采集数据，回来后拿到实验室，过几个工作日才能反馈一个报告；现在通过物联感知技术，城上每个点位、不同维度的数据都能够实时地传输回来。”赵彬说。

安远门

赵彬觉得，这个系统其实就是西安城墙健康状况的“翻译器”。各个监测点位的预警等级，直观代表了工作人员应采取的应对策略。比如，绿色代表状况良好，监测周期可以调整为6个月1次；如果是最严重的红色，则表示应加密监测周期或频次，此时就要进入紧急抢险程序，采取适当加固措施。“跟我们去医院拍CT、心电图一样，拍完后需要看医生，他告诉你哪里有问题，你应该少吃辣、多睡觉。打造这个系统的目的，就是降低文保的门槛，我们的愿景是让一个刚毕业的实习生站在这里，也能看得懂目前城墙保护的现状。”

文物“CT”发现城墙中暗藏的防空洞

国产游戏《黑神话·悟空》一夕爆火，3D扫描历史遗迹的技术让人津津乐道。殊不知现实中，这些技术已经运用，甚至还能如CT一般深入检查历史遗迹内部。

去年，西安城墙团队联合多家高校和科研院所，通过地质雷达、高精度面波法、三维激光扫描等十余种先进勘测办法，对西安城墙整体进行了一次彻底“全身CT扫描”。“我们第一次完整看到城墙内部的结构。”赵彬介绍，过去战争时期，为躲避空袭，老百姓曾自行在城墙内开挖了不少暗堡、防空洞，为墙体带来巨大的安全威胁，且很难统计。“有了这些数据，我们心中有数，才能针对整个城墙的内部结构采取对应措施进行保护。”

西安城墙东北角

秉持“最小干预”原则，如今西安城墙的文物保护工作已由原来的抢救式保护转变为预防性保护——数据高精度的实时呈现，让保护关口前移。

七、八月份正值雨季，及时清扫城墙上的积水、做好文物防汛至关重要。赵彬记得，以前是人海战术，雨季时每人负责一段城墙，不断冒雨巡逻以便及时发现隐患。

城墙下的手艺人，张熠摄

“现在我们相当于为城墙装上了‘智慧眼’，可以实现24小时实时监测，一旦有异常情况出现，能迅速锁定隐患点的准确位置，改变了以往靠人力拉网式巡查、研判，信息流延迟的问题。”据介绍，这套系统还能将天气预报、雨量、水位等要素汇聚在一起，通过人工智能计算得出水位警戒、积水告警等重要信息，让防汛更高效智能。此外，还能对防汛物资储备点做到精准管理和实时监控，确保关键时刻能迅速调配所需物资，为防汛一线提供坚实的物资保障。

城墙之外，总长14.6公里的护城河环绕，文物保护和防汛工作还需要密切关注水位水质变化。无人驾驶的智能游船、固定采集器再加上人工采样的数据，多项指标能直接反馈水质状况。赵彬说：“我们的两项核心工作是水位的实时调度和管理、水质的保护和应用。在汛期，结合雨情，AI算法可以提前研判护城河每个库区的水位，若需要排水，可以提前执行。”

技术让人进一步读懂文物

华灯初上，永宁门外游客人头攒动。随着城门吊桥缓缓落下，身着古装的金甲武士器宇轩昂，手握枪旗的红衣甲士随着音乐舞动。在大唐鸿胪寺官员、挑灯仕女的引领下，游客顺着百米御道，穿过庆典广场，通过吊桥走进城内。这场盛大的《梦长安—大唐迎宾盛礼》，让人仿佛穿越时空。

暑期是西安旅游的旺季，各个登城口的客流信息也及时回传到信息中心。记者采访当天，数字屏幕上显示，入园人数最多的是南门南口，预约人数达到10973人次，当下入园人数达9974人次。相较之下，北门登城口人流较少，入园人数只有350位。

“我们把这一套系统和票务系统、闸机系统的数据进行融合，结合AI算法的趋势分析，可以预测每个门点未来2小时的客流量走势。”赵彬说，此举可以更好地进行景区管理，“以往靠人工经验来判断，现在有一个比较科学准确的建议，便于工作人员的调度和部署，提升游客的参观体验。”结合图像的识别算法，还能及时辨别出某些异常事件，“比如北门某区域有游客攀爬城墙等危险行为，监控都可以发现、识别并发出警报。”

作为城市中心的露天历史遗迹，今日的城墙不再强调军事防御功能，却在文旅融合中与人们发生密切关联。雨天，公交车穿行而过，城门口的洋槐花被落雨打到潮湿的地面上；城门上，人们漫步流连，在文创商店里挑选那些浓缩城墙故事的纪念品；城墙下，手艺人在扇面写字作画，成为游客眼中的风景。

雨天的西安城墙，张熠摄

赵彬介绍，除了监测日常客流、及时应对突发事件外，这套系统对西安城墙的高精度还原，也有利于未来更多融合高科技手段的旅游产品的开发。“未来我们会将全城的模型以及古建上的明清壁画全都提炼出来，一方面通过高精度建模和动画拆解，打造为数字研学项目，让更多小学生了解城墙和古代建筑的构造；另一方面能提炼为西安城墙的文化符合和素材，与消费品牌合作，设计更多的文创产品，扩大城墙的IP属性。”他说，西安城墙MR（混合现实）互动体验也在开发中，“这点和城墙的功能性结合很紧密，游客在城上戴着眼镜，可以体验当年军事防御体系的一些场景，还能与虚拟城楼、敌楼建筑的互动、触摸、缩放、拆解，进行360°细节观察。”

敌楼

科技与文化总在不经意间结合。护城河上用于检测水质的智能游船，也成了时兴的文旅项目。从西安城墙西南城角出发，经含光门、天品西岸街区，游客可以泛舟河上、围炉煮茶，从另一个视角观赏城墙。

在赵彬看来，城墙管委会信息中心已形成从巡查、保护到响应、监测的闭环，在国内城垣类文化遗产保护上填补了行业空白。“它是一个跨学科的共创，探索形成了一套标准和产品，未来我们希望把这套产品向国内外进行输出。”他透露，目前已有法国、意大利、西班牙等国家的同行和遗址单位管理机构前来交流，也有城市管理部门前来沟通，未来或可运用到智慧城市的管理体系中。