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即將消失的古村落、古建筑如何以數(shù)字化形式保存？能否讓傳統(tǒng)村落保護工作搭上科技快車？2016年12月由文化部批準成立的建筑文化遺產(chǎn)傳承信息技術(shù)文化部重點實驗室正在探索答案。他們利用最新測繪技術(shù)，特別是將新興的無人機等航拍設(shè)備運用到建筑遺產(chǎn)測量工作中，為我國文保工作帶來諸多啟示。
專注長城防御體系研究
國家測繪局2009年發(fā)布的信息顯示，中華民族最具代表性的金色名片——明長城全長6259.6千米，其人工墻體中，只有8.2%保存狀況尚好，74.1%保存較差或僅余基底部分；保存較好的遺址部分亦存在坍塌、傾覆之虞，成為保護問題最為突出而緊迫的世界文化遺產(chǎn)。
2006年，國家文物局啟動了“長城保護工程”。實驗室主任、時任天津大學(xué)建筑學(xué)院教授的張玉坤也參與了為長城“摸清家底”的工作。在他的帶領(lǐng)下，科研人員在國內(nèi)率先開展明長城和海防體系的整體性研究。除了采用傳統(tǒng)考古學(xué)的調(diào)查方法外，他們還充分利用現(xiàn)代測繪技術(shù)，如GPS定位系統(tǒng)、紅外測距儀等技術(shù)手段，同時采用了數(shù)碼照相、攝像、計算機軟件存儲等方式獲取并存儲信息，為相關(guān)建筑文化遺產(chǎn)的原真性、整體性保護提供了理論依據(jù)和經(jīng)驗借鑒。
地形地勢是每個長城關(guān)隘選址、規(guī)劃和建設(shè)的最主要依據(jù)。“長城是很大尺度的線路遺產(chǎn)，谷歌地球等衛(wèi)星高程數(shù)據(jù)雖然也能分析戰(zhàn)略地形、軍事態(tài)勢、選址特點，但是具體到幾十公里范圍，比如重要關(guān)隘的測繪，衛(wèi)星等空間分析已經(jīng)不準確了，需要用無人機獲取精度更高的地形和長城位置、走向、重要設(shè)施的航測數(shù)據(jù)，才能準確反映長城在軍事防御上的作用。”張玉坤告訴記者，以往對長城的研究和保護重點在其雄偉高大的墻體和重要關(guān)隘，實際上，長城是具有高度整體性、系統(tǒng)性及層次性的嚴密軍事防御體系，這種系統(tǒng)防御功能及與周邊環(huán)境的相互作用，也是長城研究的重點。
張玉坤告訴記者，通過多年的研究，已經(jīng)基本理清了長城的軍事防御布局，并將其繪制成圖。他和實驗室成員們自主研發(fā)的長城和建筑文化遺產(chǎn)低空信息技術(shù)獲得了6項國家專利。
爭做第一個吃螃蟹的人
在天津大學(xué)建筑學(xué)院一間不大的實驗室中，文化部重點實驗室副主任李哲指著桌上不起眼的小型無人機說：“人工測繪需要耗費大量時間、人力和物力成本，小型無人機不僅能大大節(jié)約成本，還具有小巧輕便、耗資少且貼近建筑拍攝等特性，是用于航拍的大型飛機所不能比擬的。”
在運用小型無人機進行遺產(chǎn)測繪方面，李哲等人無疑是“第一個吃螃蟹的人”。早在2003年，李哲等研究人員到陜北對明代邊陲軍事城堡調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，這些遺址不僅面積大，而且盤踞在山地中，給測繪調(diào)研工作帶來極大困難，于是他便萌生了進行航拍的想法。在導(dǎo)師張玉坤的支持下，他們開始了探索新領(lǐng)域的征程。
隨著無人機在明代軍事城堡等遺址中的摸索應(yīng)用，他們發(fā)現(xiàn)，無人機的開發(fā)和實際應(yīng)用既要考慮建筑特色對航拍的需求，更涉及到航空動力學(xué)、飛行器設(shè)計原理、發(fā)動機技術(shù)、無線電技術(shù)、機械加工技術(shù)、氣象學(xué)、攝影美學(xué)、測量學(xué)等多學(xué)科知識。“這也促使我們總結(jié)經(jīng)驗，形成了一套跨行業(yè)研發(fā)的技術(shù)路線。”李哲告訴記者。
為此，建筑文化遺產(chǎn)傳承信息技術(shù)文化部重點實驗室集合天津大學(xué)建筑學(xué)院、軟件學(xué)院、計算機學(xué)院等在建筑文化遺產(chǎn)和信息技術(shù)方面的學(xué)科和技術(shù)優(yōu)勢，建立了一個多部門、多學(xué)科、多層次的協(xié)同體，組建高水平技術(shù)隊伍，聯(lián)合培養(yǎng)復(fù)合型人才。同時，實驗室還擁有國內(nèi)甚至世界范圍內(nèi)建筑科研單位中最全的無人機成套軟、硬件設(shè)備，其中渦輪軸無人直升機為自主研發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。
通過實地測繪工作，該團隊支持了廣西左江巖畫等多項世界文化遺產(chǎn)的申報工作。今年年初還參與了法屬波利尼西亞群島中的莫瑞亞島的生態(tài)科考與建筑遺產(chǎn)調(diào)查項目，揭開了熱帶雨林中的波利尼西亞懸棺、崖葬遺跡的真容，這也是我國無人機建筑信息采集技術(shù)首次走出國門。
建立“空地協(xié)同”平臺
今年1月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于實施中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化傳承發(fā)展工程的意見》，提出加強歷史文化名城名鎮(zhèn)名村、歷史文化街區(qū)、名人故居保護和城市特色風(fēng)貌管理，實施中國傳統(tǒng)村落保護工程，做好傳統(tǒng)民居、歷史建筑、革命文化紀念地、農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)、工業(yè)遺產(chǎn)保護工作。面對我國傳統(tǒng)村落面積大、數(shù)量多，測繪費時費力，通常存在植被、違建等地物的遮擋、覆蓋等問題，建筑文化遺產(chǎn)傳承信息技術(shù)文化部重點實驗室團隊參與其中，借助無人機等科技手段，保障了低空信息采集工作的順利、高質(zhì)量實施。
“無人機可以獲取村落的形狀特征，總結(jié)我國傳統(tǒng)村落的空間形態(tài)全貌。另外，通過在數(shù)據(jù)庫中進行對比，為日后的古村落等級定性和價值評估提供了數(shù)據(jù)支撐。”實驗室成員、天津大學(xué)建筑學(xué)院建筑系副教授李嚴告訴記者。
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