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　　北京市测绘院工作人员对天坛祈年殿进行测绘

　　只需三维激光扫描仪轻轻一扫，天坛皇乾殿汉白玉石栏杆上的纹饰、外墙斑驳都清晰出现在屏幕上。近日，北京青年报记者跟随北京市测绘院中轴线测绘团队，实地测绘天坛公园，了解数字孪生中轴线背后的故事。据介绍，受北京市文物局、北京文化遗产研究院等机构委托，2020年9月开始，北京市测绘院组织一支200多人的技术团队，开展了中轴线遗产点的实地测绘。这是历史上首次对中轴线遗产点开启大范围的测绘工作，通过数字测绘技术，高精度还原了中轴线上35座古建筑及其周边场地，为规划审批、环境整治、科学考古、遗产监测提供了扎实的数据基底，助力中轴线实现信息化、智能化、精准化遗产保护。

　　用三维激光技术

　　复刻数字孪生天坛

　　确定摆站位置、固定站式激光扫描仪，天坛皇乾殿一角，两位北京市测绘院测绘工作人员开始了对皇乾殿的测绘。随着扫描仪上激光发射器360度旋转，发射出的激光照到建筑物上再反射回来，通过计算来回距离确定位置，反射点的空间坐标将被计算出来。

　　激光扫描的同时，扫描仪上安装的镜头也在拍摄全景照片，提取测绘建筑物的颜色信息。当这一个个空间坐标与颜色信息相匹配并连点成线、连线成面时，“数字孪生版”皇乾殿就呈现在电脑屏幕上。“就像咱们中国的工笔画，精细到每一根头发丝都原样描绘出来。”北京市测绘院首都功能核心区部副部长安智明说。

　　皇乾殿外，另一位测绘工程师陈曦正背着背包式三维激光扫描仪测绘祈年殿外的砖石路面。这个重达30余斤的大家伙上，顶部安装有一个激光发射器、5个镜头和一个卫星接收天线，背包下面是有强大处理和计算能力的计算机以及电池系统。可移动的背包扫描仪获取数据范围更大，主要负责建筑物以外的场地测绘，大到建筑小到一棵树、一处景观小品，车辆无法进入的地方，都要靠工作人员步行测绘。“每次作业我们是两个人上下午倒班，每个人每天能走到2万到3万步。”陈曦说。

　　对安智明和他的团队而言，天坛已经是他们本次测绘的尾声了。受北京市文物局、北京文化遗产研究院等机构委托，2020年9月开始，北京市测绘院组织了一支200多人的技术团队，开展了中轴线遗产点的实地测绘。这是历史上首次对中轴线遗产点开启大范围的测绘工作，数字测绘工作完成后，一条数字孪生版的中轴线将呈现在世人面前。

　　从二维手工到三维智能

　　复刻精度达到毫米级

　　从事测绘工作29年，安智明记得刚入行时，所用到的工具只有全站仪，这种工具只能一个点一个点测，而且只能测出空间位置，而如今的激光扫描仪一次摆站就能测到上万个点，不仅有空间位置还能记录纹理和颜色。“当年梁思成和林徽因古建筑寻踪测绘，那时还需要搭脚手架，人工使用皮尺测量，再绘制到图纸上，精度是以厘米乃至分米为单位的。”安智明说。

　　技术发展带来最直观的变化就是精度的不断提升。中轴线上建筑物测绘精度可以达到毫米级，精细到每一块砖上的砖缝、墙皮的裂隙都能清晰表达出来。安智明介绍，不只是建筑物，对于中轴线遗产点的场地他们也会精细扫描，祈年殿外的砖石路面上任何一处破损都难逃扫描仪的“法眼”，如此精细化的工作将为日后修复提供数据支撑。

　　精度提升的同时，测绘人员的劳动强度大大降低，测绘工作也从二维手工向着三维自动化、智能化方向转变。若是早先搭建脚手架人工测量，仅仅祈年殿建筑本体测绘就需要一个月左右，而如今整个天坛公园的建筑物及场地测绘仅需10天到12天即可完成，大大提升了测绘效率。

　　技术的加持大大便利了测绘工作，真正考验测绘人员智慧与耐心的则是扫描的完整度。在占地达215万平方米的天坛遗产区，要清晰复刻每一处细节，需要工作人员精心设计扫描点位和路线。“每一个地方我们都会从不同的角度去摆站，像祈年殿下三层汉白玉圆台，我们就需要绕三圈，保证每一处部件都扫到。”安智明告诉北青报记者，一般摆站间重复率达到20%即可，但我们会远远高于这个比例，皇乾殿一般来说只要在4个角摆站即可，我们会摆二十多个，就是要考虑部件完整度。”

　　找到消失近90年天桥

　　数字技术助力考古新发现