科技赋能古建修缮，正阳门城楼有了3D等身像

来源:新京报

正阳门，明、清两代北京内城的正门，在内城九座城门中规制最为隆崇，被称为“九门之首”，亦有“国门”之称。去年底，重新修缮后的正阳门箭楼正式开放，北京中轴线上又多了一处可供参观的历史景观；正在修缮中的城楼，也进入收尾阶段。

在修缮中，通过采集130亿个点云数据，首次得到了1:1的高精度三维城楼数据，不光得到了精细的城楼建筑结构数据，还保留了上百只雨燕的巢穴信息。

正阳门城楼内部恢复原状

正阳门始建于明永乐十九年（1421年），原命名为丽正门。正统元年（1436年）重建城楼，增建瓮城、箭楼、闸楼，并于正统四年（1439年）竣工，更名为正阳门。由于历史原因，瓮城和闸楼现已无存，南侧箭楼与北侧城楼受火灾、战乱、地震等影响，历史上曾多次维修，1988年被公布为全国重点文物保护单位。

北京中轴线遗产保护中心遗产保护部主任陈亮介绍，正阳门城楼修缮是北京中轴线申遗三年行动计划中的重要工程，主要目的是排除城楼文物本体存在的安全隐患。根据历史资料，正阳门上一次大规模屋面修缮已是20世纪70年代，之后仅以查补为主。由于自然因素影响，城楼已出现了瓦件掉落局部渗漏的现象，文物结构亦有损伤。

正阳门箭楼修缮于2020年启动，城楼修缮则于2022年启动。箭楼修缮时，本着最小干预原则，能保留的历史信息尽量保存，比如一些600年前的老城砖，只要没有安全问题就将其沿用。与箭楼修缮一样，城楼修缮同样坚持最小干预原则，力求最大程度地保留历史信息。

此外，正阳门城楼还进行了“拆违复原”。陈亮介绍，20世纪90年代，为了扩大展览面积，城楼内建了一个钢结构的夹层，多隔出来二层空间，让整个楼变成四层。这次修缮中，把加建的钢结构进行了拆除，让城楼内部恢复成历史原状，更好地展现其原真性。“北京现存的三座城、箭楼，内部都不是原状，钢结构拆除后，正阳门就恢复成了历史状态。”

为城楼绘制3D“等身像”

城楼修缮过程中，施工工艺采用传统方式，但全流程施工均增加了科技手段。

譬如，正阳门城楼首次有了自己的“电子全身照”。

陈亮介绍，正阳门在历史上多次受损，现存的建筑是在1902年烧毁重建，由于工部所存的城门档案一同烧毁，最终按照崇文门形制放大后重建。历史上，正阳门城楼的构造仅有二维数据，这次在修缮的同时，通过三维激光扫描技术——又称实景复制技术，利用高速激光扫描测量得到130亿个坐标点，从而复建出了1:1比例的高精度三维城楼数据，让城楼得到自己的完整电子复刻像。

对这次近50年后的大规模修缮，团队也通过720度的连续拍摄和延时摄影，进行了全景、全过程的影像摄制。陈亮告诉记者，文物修缮与其他修缮不一样，传统上一般只能依靠照片进行记录，可收录的信息量有限，现在留下了连续完整的影像资料，其中包括了很多隐蔽部位的施工工艺，下一次修缮时就可以直接调取观看对比，也可以作为数字资产，将来开发成沉浸式体验产品。

另一个数字资产来源于新搭建的公益采集小程序。修缮工程涉及多方参建单位，原来大家需要去现场查看进度，这个小程序收录了整个施工过程每日的影像采集、完工情况，施工方将进度进展上传平台，各参建单位可在线上进行协同管理，也能对工艺、材料等随时进行跟踪核实，更好地进行质量把控。通过数字化手段，不仅完成文物本体修复，更构建了覆盖“施工前-中-后”的全周期数字档案，为后续保护与研究提供科学支撑。

记者了解到，为了更好地保护传承、精细化管理文物古建，箭楼的周围也布设了多种用于实时监测的“硬核”科技装备。

北京中轴线遗产保护中心遗产监测部主任周子予在接受媒体采访时介绍，正阳门东西马道铺设了静力水准仪，箭楼周边及承台上铺设了一体化北斗监测站，用于监测文物是否会沉降。

在文物的本体上则铺设了无线加速度传感器，监测轨道交通通过时震动的情况是否会对古建筑产生影响。布设多功能的气象站，对整个遗产点的微环境降雨、温度、湿度、风力进行监测。这些监测数据将通过5G信号，实时传输到北京中轴线文化遗产监测与保护平台，这也是国内首个应用三维数字孪生技术的遗产监测平台。

保护“常驻民”北京雨燕

有意思的是，被收录进电子数据库的除了正阳门城楼本身，还有北京雨燕的巢穴。

正阳门不仅是历史的见证，也是北京雨燕的重要栖息地。这种以“北京”命名的候鸟，飞行靠的是滑翔，因此喜欢筑巢在高大建筑内。正阳门城楼较高，上方空间安全，有斗拱等繁复的木结构可供栖息，内部一直有诸多雨燕安家。每年4月到7月是繁殖季，人们总会看到雨燕在城楼飞进飞出，尤其在早晨和傍晚最为活跃。

这些小燕子也是“老北京”。正阳门内安装了高清摄像机拍摄雨燕巢穴，曾经有一只小雨燕的腿上缠了塑料绳，大雨燕想要帮它弄下来，没有成功，工作人员发现后将它送往野保中心做了截肢手术，小雨燕幸运地存活了。7月繁殖季结束，小雨燕离开了正阳门。到了次年，人们惊讶地发现，这只截肢小雨燕又飞回到原来的巢穴里。

早先有观点认为，雨燕栖息对古建筑有害。陈亮介绍，他们通过科学监测发现，雨燕的粪便对于古建筑并没有腐蚀性，与古建筑是共存关系，因此正阳门一直没有装防鸟网，而是进一步将这些小生物的生存空间保护起来，“中轴线遗产保护的对象，除了古建筑本身，还有沿线的生态系统。”

城楼修缮之前，正阳门内有上百只北京雨燕栖息，肉眼可观测到的巢穴有二三十个。为了不干扰雨燕们的生活，城楼的修缮特意避开了雨燕繁殖期。修缮过程中，工匠们会绕开巢穴的位置，或先将其挪开再放回原地。通过激光扫描，同样录入了雨燕巢穴的位置信息，让原先一些隐藏在斗拱里看不见的小窝，也和城楼一起有了自己的3D影像。

新京报记者 戴轩

编辑 张磊 校对 张彦君