编者按：

　　北京是一本读不尽的书，3000多年建城史、870年建都史，文脉悠悠、绵延不绝。近年来，在全国文化中心建设“一核一城三带两区”的总体框架下，从中轴线到整个北京老城，从七处世界文化遗产地到三条文化带，一张张历史文化金名片被不断擦亮，首都北京更加彰显新时代的文化自信力量。

　　2023年8月31日起，北京日报“领创”版推出“点亮北京文脉”系列报道，通过古建设计师、考古工作者、文物保护专家的视角，讲述源远流长的古都文脉中的创新故事。即日起，人文之光网将陆续转载系列报道文章，今天为大家转载第五篇《古城“上线”》，欢迎大家阅读、关注！

　　拥有3000余年建城史、870年建都史的北京城，王府、庙宇、四合院等古建文物触手可及。始建于13世纪的中轴线，纵贯老城南北、亘古通今，展现了独属于北京的壮美秩序。

　　近年来，北京的历史文化名城保护与时俱进，不断尝试引入最新的科技手段。北京市测绘研究院教授级高级工程师陈品祥就带领团队，用地理信息助力古城保护，取得了一系列重要成果：校准270年前的《乾隆京城全图》，将古今地图局部误差从五六十米降至亚米级，还原出原汁原味的京城旧貌；通过数字化采集，把北京中轴线搬进“云端”，春花秋月、夏风冬雪，中轴线四时之景尽收眼底；用科技手段寻觅中轴线上消失的建筑身影，精准定位出老天桥的确切方位……

陈品祥带领团队外出执行测绘任务。

　　“拼”出270年前的北京城

　　古城保护与建筑测绘，乍听起来，这两个领域似乎没有很强的关联。但在陈品祥的身上，它们早已合二为一。

　　“上世纪80年代，我大学毕业进入当时的北京市测绘处工作，那时候我们常外出执行测绘任务。”陈品祥回忆，他曾承担过城区不少四合院的测绘工作，一次，他在广安门维景大厦一带进行测绘时了解到，那片区域曾是辽代南京子城的东北角楼——燕角楼的所在地，可惜这栋建筑早已无存。现在，广安门大街与南、北线阁街道相交处还立有一处牌楼，证实这里为辽燕角楼故址。“城市在不断变迁，如果这些古迹能存留到现在，那该多好啊！”这样的点点滴滴，在陈品祥心中累积，让他萌发了“跨界”的想法。

　　“从乾隆时期至今，北京保留下来的完整四合院有多少？”“北京的城墙、城楼、瓮城、古桥、水系，都是怎样的规制，分布在什么位置？”一次研讨会上，陈品祥听到与会专家讨论这些问题时，突然意识到，“这一连串的疑问，其实都是需要我们测绘工作者去解答的。如果能将北京拥有的丰富的古建文物信息整合汇总于一套系统，为测绘地图赋予相应的历史文化信息，不仅能摸清北京城的源流变迁，也能为后续的城市更新提供测绘信息参考。”

　　要实现这一想法，首先便要“考古”，也就是找寻数百年前北京城建筑、道路、河流等地理方位的测绘信息。特别是作为历史文化名城，北京拥有的大量古建筑在城市演变、发展过程中，经历了怎样的变迁过程，都需要一一考证。

　　“比如说一处四合院，它修建于何时，中间经历过哪些改建、扩建，现状如何？我们既要确定它的位置、形状、面积等空间信息，也要考量它的文化价值。”陈品祥说，这项工作不仅要整合当前仍存在的古建筑，那些因历史变迁而消失的记忆究竟为何消失，未来再遇到类似情况应该怎样加以保护，都是值得探讨的话题。

　　对现存的古建筑进行测绘是个苦差事，而要寻找载有北京城历史地理信息的文献资料，不仅辛苦，有时候还需要一点点运气。幸运的是，走过了不少档案馆、图书馆、博物馆后，陈品祥团队终于找到了突破口：在中国第一历史档案馆，一份清代乾隆年间绘制的《乾隆京城全图》让他们兴奋不已。

　　这份地图，是迄今为止发现的最精密、最完整的一幅古代北京城市地图，也是第一幅完整的大比例尺内外城区实测地图。每一处王府、道路、河流，甚至每个院落及房间，都在地图上有所体现。然而，受限于当时的测绘技术，陈品祥团队在将这份地图与现代地图进行核对时，发现偏差极大。

　　“你看，这三张地图，就是元、明、清三个朝代北京城的地图与现代地图的有机结合。线条的颜色是‘古墨今赤’，经过处理校准，每条道路、每处院落的位置都能一一对应。但当时，我们测算了白塔、天坛等重要的地标建筑，发现《乾隆京城全图》的误差值最大近60米。”陈品祥告诉记者，通常来说，现代地图的精度应为图上0.5毫米，而这份误差达到60米的清代地图，说明它在绘制时只有一份粗略的比例尺，要想复原乾隆时期的北京城地理特征，就必须将这份地图重新校准。

　　面对总面积接近半个篮球场的《乾隆京城全图》，怎样才能科学、高效地校准误差，是一道难题。“一次偶然的机会，我看到孩子们在玩地图拼图，灵光一闪，我们也可以化整为零，各个击破。”陈品祥经过反复思索，想到了一个拆分测绘区域的好办法。雍和宫、鼓楼、紫禁城……这些自《乾隆京城全图》问世以来270余年没有太大变化的建筑，成为了团队校准的坐标。

　　他们先按街道中心线，将北京内外城切割为25块，再选取400余个主体建筑，以其为基准开展实地测绘、完成校核，并围绕这些建筑确定周围道路、院落等的位置。这样一来，便得到了400余块“拼图”，随后的任务，便是把这些“拼图”连接起来，并对连接处做二次校准。

　　“那段时间，真是没日没夜地干，工作量巨大，但成果也特别让人振奋。通过我们的努力，这张地图‘活’了，不敢说精确度达到100%，但也有99%了。”陈品祥和团队前后奋战了3个多月，终于将1750年的《乾隆京城全图》、1953年的《北京旧城房屋产权分类图》以及2018年的《北京地形图》，全部汇聚到北京历史文化信息系统“北京印记”中。整图配准后，局部误差精确到亚米级。

　　这3张记录了不同时期北京城风貌及相关地理信息的地图，动态展现了北京城的发展变化。而在不断的变化中，“不变”就显得更引人注目。“经过比对，历经270多年，北京内外城大约有上千处房屋的地基没有发生太大变化。”陈品祥感慨道，它们保留着北京的历史记忆，堪称北京这座老城的符号。

　　把中轴线搬进数字空间

　　与巴黎等城市的轴线不同，北京中轴线并非是一条实体街道，只有从高处俯视时，“前后起伏、左右对称”的壮美秩序才得以直观体现。如果将北京中轴线搬进数字空间，便能突破时空界限，更好展现出这条世界上现存最长的城市中轴线的独特神韵。

　　为了给北京中轴线的保护工作提供数据支撑，2020年起，陈品祥带领团队开始了对中轴线上重要文化遗产点的测绘工作。这次，他们要做的不仅是运用测绘技术绘制地图，还要为中轴线做一位“数字孪生兄弟”，把每处文化遗产点运用三维激光扫描技术“复制”到数字空间。

　　曾经，要想测绘一处建筑，测绘人员必须在建筑外围搭起脚手架，用皮尺一点点丈量。如今，有了现代科技的“加持”，测绘团队的装备不断升级，三维激光扫描仪能一次性发射上万条激光束，当激光束碰到建筑本体时便会反射回来。通过计算一来一回的时间数据，便能得出古建筑的形状、尺寸等信息，再配合图片采集，建模所需的数据便收集完成。过去需要以月为单位计算的测绘过程，现在可缩短至半天，并且能精细获取到每个建筑构件的信息。

　　不过，这只是第一步。每扫描一处古建筑得到的数据量可达万亿字节，现场的精细扫描只能算是备好了“食材”，后续，还需要工作人员对海量数据精挑细选，校正后再开展三维建模。

　　历时一年多，陈品祥团队不仅对钟鼓楼、先农坛、永定门等北京中轴线上的十余处文化遗产点进行了空间坐标和方位的测绘与计算，周边的大量普通建筑、院落也被纳入测绘范围，覆盖面积达5.9平方公里。2022年年底，北京中轴线“实景三维”搭建工作基本完成。这套系统为中轴线历史文化遗产保护搭建了空间数据底座，人们坐在家中，就能欣赏到文化遗产——既可以“飞”在半空欣赏北京中轴线的全貌，也能从任意角度端详古建筑的细节，四时之景尽览。

数字空间里的北京中轴线

　　陈品祥团队还将中轴线上的重要文化遗产点接入了物联网，古建内外部的温度湿度监测、气象变化监测、振动监测、人流量监测等一应俱全。“就算是屋顶上多了一片落叶，我们也能看得到。”陈品祥介绍，后续，他们将重点监测建筑物的局部形变、裂缝等，精度可达毫米级，让中轴线保护真正步入信息化、智能化、精准化时代。

　　测绘技术在考古工作中的应用范围很广，它不仅能将大型建筑数字化，也能精细记录每一处考古工地上的细节。

　　在明清两代，天子举行祭天仪式时，需要从紫禁城步行前往天坛，这条路便被称为御道。数百年间，御道均以夯土筑基，再根据需求于其上铺设石板，经过多个朝代的反复修缮，路面便层叠起来。在考古过程中，考古工作者在南中轴线御道区域开挖出一片切面，一层、两层、三层……一处2米多深的考古探坑中，共发现了7层属于不同时代的路面，每一层的土质都有差异，颜色也有明显不同，在部分路面上还能看到车辙印——这是穿越数百年的历史生活场景，证明了中轴线的历史价值。

　　要为这处珍贵的探坑留存档案，拍摄精细的“证件照”，少不了测绘技术的支持。这处探坑宽度不足2米，长10余米，要想全面精细地完成剖面绘制，难度极大。而使用尺寸比手机还小的无人机，便能进行贴近摄影测量，为探坑绘制出三维立体、精度达毫米级的图像。

　　“最深处的夯土层是元代夯筑的，无人机从上至下飞过，就仿佛穿越了历史时空。”陈品祥说，拍摄的相关数据将作为这处探坑的档案，支撑中轴线申遗工作的开展。

　　“挖地三尺”找到老天桥

　　北京中轴线上曾存在过众多古建筑，遗憾的是，随着历史变迁留存至今的不足一半。寻找这些消失的身影，也是中轴线保护工作的重要一环。

　　提起天桥，人们最先想到的一定是浓郁的老北京民俗文化，这里曾是“百戏杂练”之地，更是北京中轴线上的重要节点之一。

　　天桥曾经真的是一座石拱桥，在桥下流过的便是著名的龙须沟。现在的天桥南大街上也有一座石拱桥，不过这座桥复建于2013年，它并没有依照老天桥的真实尺寸和位置修建，仅是一座历史文化景观桥。近百年前的老天桥历经道路整修、水利疏浚等工程已不复存在，它原本建在哪里，已经很难有人说得清。

　　在搭建中轴线数字底座的同时，2021年，受北京市文物局委托，陈品祥带领团队穿越历史迷雾“找天桥”。其实早在2008年，陈品祥就曾尝试为天桥路口“做B超”，希望通过仪器探测到天桥原址的准确位置，可惜未能如愿。这次，他和团队成员反复在北京市测绘院的档案库中查询，几乎翻遍了所有能找到的文献资料，依然没有发现有价值的线索。

　　找桥先找水，地上的痕迹消失了，那就去地下寻找！这个思路的转变，为团队的工作带来了曙光。根据记载，老天桥的位置就在龙须沟与中轴线的交点，确定了龙须沟的位置，问题便能迎刃而解；于是，陈品祥再次钻进了故纸堆。这次他查找的是北京市1971年管线普查的图纸档案，以及天桥地区上世纪50年代的历史影像资料。

　　“我特意带人去北京市档案馆找了疏浚龙须沟的相关档案，可惜没有找到当时测绘的图纸。通过历史影像能隐约看到，靠近老天桥这段的地面有沟的形状。”陈品祥和团队成员认真比对了手头的所有资料，并通过探地雷达采集天桥路口地下沟道的空间位置、管径、流向等数据，经过筛选，他们将范围缩小到了3条排水管线，总长度约5公里。

　　要判断哪条才是曾经的龙须沟，需要下井实地记录井下深度、淤积情况、排水情况等。为此，团队成员累计打开了上百个井盖，反复比对，并与考古工作者密切配合，终于得出一个激动人心的结论：在如今的新天桥北侧约40米处，就是老天桥的旧址。

　　“我特别期待有一天，天桥能恢复成昔日的景观。”陈品祥的语气中满是期待，不过，考虑到周边的建筑、交通等现实情况，未来应该怎样更好地复原、保护天桥，仍处在论证过程中。

　　北京中轴线的数据底座搭建，对陈品祥团队来说只是个开始。曾经，测绘工作的产品是地形图，只能区分房屋建筑、道路河流等有限的信息；而现在，他们早已把视野投向了立体地图——“数字北京”新型基础测绘体系建设，这将成为“智慧城市”的数据底座。

　　“除了通过测绘技术进行三维建模，我们还要把每个市政设施实体化、对象化、语义化。比如一栋建筑是砖混结构，里面有200户居民，内部的水电网管线走向如何，摸清了这些基础信息，后续的数据融合就能顺利开展。”陈品祥举例，将住建、水务、电力等信息集成到系统中，就能作为建筑碳排放测算的三维模型；如果集成民政、社区服务等信息，就能辅助开展养老服务。

　　此外，推动数据资产登记、评估、交易和赋能应用，对北京加快建设全球数字经济标杆城市具有重要意义。今年6月，北京市测绘院就以自主获取的北京中轴线局部空间数据，在北京国际大数据交易所完成了全国第一笔空间数据资产交易。陈品祥期待，这些数据资源及相关的实验资源向更多有需求的主体开放。“这些空间数据结合虚拟现实、增强现实等相关技术，能给公众提供虚实融合的互动体验。在保证数据安全的前提下，希望能让更多人看得到、用得上。”

      （来源：《北京日报》2023年9月28日，第16版；作者：刘苏雅；图片：原文配图）