文化中国行 科技赋能典型案例丨穿越650多年光阴,数字技术留存南京城墙DNA信息

端午期间,想感受旷古烁今的城墙古韵,南京城墙博物馆是个不错的去处。你可以驻足多媒体沉浸式影院,以第一视角身临其境地穿行于明朝首都南京的街肆弄巷,也可以站立在四重城垣沙盘旁,跟随多媒体立屏和投影,感受明初南京四重城垣环套的宏大城市格局。

科技日报记者 金凤

端午期间,想感受旷古烁今的城墙古韵,南京城墙博物馆是个不错的去处。你可以驻足多媒体沉浸式影院,以第一视角身临其境地穿行于明朝首都南京的街肆弄巷,也可以站立在四重城垣沙盘旁,跟随多媒体立屏和投影,感受明初南京四重城垣环套的宏大城市格局。

始建于公元1366年的南京城墙,作为现存体量最大的城市城墙,是南京留存至今重要的文化遗产。这份文化遗产,如今被文物保护工作者们借助地理信息系统、三维数据采集、三维建模技术等数字技术,生成数字档案,留存“DNA”信息。

在保护中发展,在发展中保护。650多岁的南京城墙,如今也拥有一批特殊的“医生”。20多公里的城墙分布着263套自动化监测设备,它们实时捕捉城墙本体上发生的毫厘变化。

风云际会650余年,如今的南京城墙正借助数字技术“延年益寿”。

数字技术加持,构建城墙“一张图”

南京城墙全线的最高、最低点在哪里,最宽、最窄处位于哪一段,城墙上有哪些病害、铭文,如今都可以在南京城墙数据资源管理平台,找到答案。

“你看,城墙的矢量底图、遥感影像、历史地图、城墙精细模型、点云数据、BIM数据、360度全景数据,以及大环境数据、南京城墙分段示意图、历代城门汇总图层等各种数据都可以在这里查询。”随着南京城墙博物馆副馆长金连玉敲击电脑鼠标,南京城墙数据资源管理平台展现在记者眼前。

图为南京城墙博物馆。

金连玉介绍,为了摸清城墙家底,自2017年起,南京城墙保护管理中心(以下简称管理中心)先后启动南京城墙砖文数据库、南京明故宫大遗址文物数据信息采集以及南京城墙“一张图”——南京城墙数据资源管理平台建设(以下简称城墙数据平台)等数字化项目。

“对于城墙文物现状信息的提取,主要通过采用三维激光扫描、无人机倾斜摄影以及三维建模技术进行采集。”金连玉说,借助数字技术,管理中心对南京城墙180866块铭文城砖,明故宫大遗址现存300余件不可移动、可移动文物,以及南京城墙本体及周边环境均进行测绘、扫描、建档、建库,为明故宫大遗址、南京城墙建立了最早、最完整的全维度数字化文物档案。

从高空俯瞰南京中华门城堡及南京城墙博物馆。

记者在平台界面看到,城墙本底数据涵盖南京城墙全线城墙本体精细三维模型数据,以及南京城墙全段20处360度全景数据等信息;周边大环境数据;14幅1898年至1948年南京历史地图;20套亚米级遥感影像数据;本体病害等多个数据库,则收录了2019至2021年的南京城墙沉降变形监测数据、18万余条城砖铭文数据、453万余条病害监测数据等多维信息。

文物遗产信息一目了然的同时,平台还能进行城墙缓冲区分析、模型剖面分析、淹没分析。

“例如淹没分析,可以分析当水位涨到一定高度,城墙将被淹没到什么程度;另外,文化遗产保护有保护范围和建设控制地带,在建设控制地带,建筑物的高度建设到多高,才不会对城墙造成影响,都可以在平台里模拟出来。”金连玉说。

图为南京城墙博物馆。

20余公里设置1575个监测点位,为城墙体检

如何让650多岁的南京城墙战胜时光的打磨“延年益寿”,也是当下城墙保护者的历史使命。

跟随南京城墙监测预警中心数据采集专员田野步行至南京中华门城堡旁的赤石矶登城口,只见一条长约5米的细长管线从城墙顶部紧贴着城砖垂落下来,在它旁边,还有一根细细的金属管,附着在相邻的两块城砖上。

“这就是多维度变形监测计和测缝计,它们每隔几个小时,会将城墙的位移、温度等数据传回后台,如果有异常,系统会提示,巡查人员会到现场实地踏勘排除隐患。”田野说。

在南京中华门城堡旁的赤石矶登城口附近区域,多维度变形监测计和测缝计正在监测城墙“体征”。科技日报记者 金凤 摄

依托互联网、物联网、大数据和通信技术等数字技术,这些“体检仪”中传出的数据,最终接入南京城墙监测预警中心。

在登城口不远处的南京城墙博物馆地下二层,一张铺满整面墙的大屏幕,便显示着城墙不同监测点位的回传数据。

田野介绍:“监测预警平台通过安装的263套自动化监测设备、1575个监测点位,对城墙本体位移、膨胀、沉降、裂缝等数据及时采集并分析,监测城墙本体及周边环境的实时变化,可以实现‘变化可监测、风险可预报、险情可预控、保护可提前’的预防性保护,筑牢了城墙本体安全防线。”

无论是探清城墙“家底”,还是搭建监测预警平台,数字技术的运用,为南京城墙的保护和利用筑牢了安全防线。

“数字技术是实现文化遗产科学保护及展示利用的重要手段。我们希望利用数字技术在文物信息留取、遗产健康监测、展示利用等方面,保存珍贵遗存与遗物信息、监测遗产本体风险、发掘与展示遗产价值。”金连玉说。

(文中图片除标注外均由南京城墙博物馆提供)

(来源:中国科技网)
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