用数字技术复原石碑石刻，北京建筑大学实践团助力中轴线申遗
2022-08-15 20:46
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这群未来文物保护的新生力量也在实践中了解到更多文物保护的现状、学到更多的文物保护知识，并在与大学校园完全不同的社会环境中，磨练着自己的意志。
带着大大小小的各式仪器，围绕着石碑，时而贴近观察、时而专心测量……8月5日上午，即将迎来立秋的北京，仍在持续高温天气，来自北京建筑大学的十几名师生穿过狭窄的胡同，来到位于天坛西北角的东城区红庙街78号平房群中，找到了静静伫立于此的正阳桥疏渠记碑。
这个暑假，他们试图和专家学者一起，研究碑文智能识别与虚拟修复技术，并在正阳桥疏渠记碑上应用，重现碑文，揭开这座散落在北京中轴线上的石碑的神秘面纱，也为中轴线各遗址点石碑石刻保护提供技术借鉴与支持。
7月14日，围绕“中轴线石碑石刻虚拟修复关键技术研究”项目，北京建筑大学测绘学院和北京市考古研究院（北京市文化遗产研究院）开展了红色“1+1”社会实践活动，“修复石刻文物助力中轴线申遗”社会实践团正式启动，该校十几名本硕博学生的暑假生活因这次社会实践活动变得格外充实。
北京建筑大学的学生们在观测正阳桥疏渠记碑。新京报记者 李木易 摄
观看、测量石碑，现场感受历史的沧桑
“咔哒咔哒咔哒”，回弹仪在石碑底座上被不停地摁下再弹起，发出清晰的响声；变焦摄像机的镜头不断变化，一张张高精度的照片记录下了石碑表面的状况……大二学生韦泓媛和小伙伴们一起在老师们手把手的指导下，使用专业仪器测量、记录正阳桥疏渠记碑的表面病害情况。
北京建筑大学学生在使用变焦摄像机拍摄石碑表面。新京报记者 李木易 摄
据史料记载，正阳桥疏渠记碑建于清乾隆五十六年（1791年）。碑体为方柱形，南向，高约8米，各面宽均为1.45米，顶部有四角攒尖式的碑盖，四脊各雕一龙，龙昂首曲身，似欲腾飞状，辐凑于宝顶。碑下为束腰须弥座，浮雕出覆、仰莲瓣及云、龙、菩提叶等纹饰。碑额和碑身四周有龙纹边饰，碑四面分别为两面汉文、两面满文的碑文，正面上首为汉字题名“正阳桥疏渠记”，为清乾隆帝亲笔手书楷书，记述乾隆五十六年治理天桥南河道（龙须沟）的工程。
北京建筑大学教授、博士生导师侯妙乐是《北京中轴线石碑石刻智能化虚拟修复关键技术研究》的参与者之一，也是此次实践活动的校内学术带队指导老师，“我觉得要培养学生提炼问题的能力，培养科研人才、激发学生对科研的热情，就得让学生有参与实际项目的经历，得让他们参与到实际项目中去。而且学生也特别期待能有机会为祖国的发展、面向国家重大战略需求出力。”
多重考量之下，以中轴线石碑石刻为核心的红色“1+1”社会实践活动正式启动。考虑到项目进展和指导学生的成效等因素，一开始计划吸纳三四个本科生参与即可，没想到有四十多个学生报名。北京建筑大学测绘学院党委副书记谷天硕告诉记者，该项目共有六个指导老师，每个人顶多带两个，最后挑了12个学生，基本上都是排名靠前、成绩很优秀的学生。
韦泓媛告诉记者，这是自己第一次参加与专业相关的社会实践，“之前参加的都是一些志愿服务，这次很不一样。以前看到这种石碑一般都是在博物馆里，隔着玻璃。这次是真的在现场看到了它，离它这么近，有一种历史的沧桑。”
研一学生国洲乾也是第一次看见石碑实物，他告诉记者，自己前期工作更多的是处理石碑数据，进行三维建模虚拟修复，同时对一些模糊不清的文字，进行提取，之后通过智能虚拟修复技术的算法，再现文字，“学校里也会接触到一些石碑项目，对于石碑修复有一整套流程。这次想要呈现一个身临其境参观石碑的效果，我们会基于各个组的成果，进行VR拍摄和呈现。”
北京建筑大学学生在观察石碑的数字拓片。新京报记者 李木易 摄
从实际问题入手，激发学生科研热情
碑文缺失、风化严重、纹样不见……漫长的历史长河中，曾风光无两的正阳桥疏渠记碑已缺失部分神采。
“我们来之前对石碑有一个宏观的了解，知道它有哪些病害，但并不知道病害到底位于什么位置，或者为什么会在这一面而不在那一面，为什么这个面会比其他面风化严重。”韦泓媛在前期的资料搜集中，了解了正阳桥疏渠记碑的历史和基本情况，这次实地探访则给了她一次解答心中疑惑的机会。
“现场看到石碑的风化状况，感觉比我想象的还要更严重一些。”韦泓媛仔细观察着石碑的位置，试图解答自己心中的疑惑：石碑不同侧面的风化情况与外在环境有关，而北京夏天多是东南风、冬季多是西北风，这些都有可能导致相应侧面风化程度更重。
正阳桥疏渠记碑表面已有裂痕。新京报记者 李木易 摄
在侯妙乐看来，让学生们在实地探访中产生疑问、解答疑问，正是自己希望学生能在社会实践中得到的收获，“在这次社会实践中，作为老师，我更多的是抛出问题，引导学生去思考、解决问题，鼓励他们、完善他们的科研思维，让学生进入一个完整的科研培养链，坚定自己有科研潜质的自信心。”
侯妙乐告诉记者，为了更有成效地引导学生、让学生有收获，12名学生被分成六个小组，主要参与中轴线石碑石刻多维价值认知、中轴线石碑石刻及赋存环境时空变迁、中轴线石碑石刻智能化病害提取机理研究、智能化提取识别与虚拟修复、数字拓片自动生成、VR与AR系统展示六个主题的相关工作。
与此同时，为了提高指导效率，侯妙乐还让自己团队的三个研究生加入了此次社会实践项目，“需要手把手教本科生一些软件，老师不见得一直有时间，研究生作为老师的助手，也是老师和本科生之间的桥梁。”
每周一次的线上研讨，随时随地的微信指导，本科生、研究生和导师之间的频繁交流让参与此次社会实践的学生受益匪浅，也改变着侯妙乐对00后的看法。“00后的知识面很宽，并没有受到自己专业的限制，都很认真地去学、去琢磨。比如正阳桥疏渠记碑的价值梳理，学生会整理成基于时间轴的知识图谱，很棒。”
“对于参与的学生而言，我希望他们最大的收获是对科研的热爱和解决实际问题的科研能力。”被文物保护中解决实际问题的需求“倒逼”，从而可以扩展数字化成果的应用。侯妙乐认为，从实际问题出发到提出科学问题、找到问题思路、解决实际问题，这才是科研的正循环之路，“在这个过程中，很容易让学生有成就感，增加自信心。成就感不是单纯来自于发表了一篇文章，而是在研究过程中真的解决了某个实际问题，对社会和工程一线有用。”
跨单位开展社会实践，培养更多专业人才
“如果出现了风化，那它就像海绵一样疏松了，这样的话它周围环境升温也比较快，我们可以通过红外热成像仪扫描拍摄这些温度异常的区域，再结合里氏硬度计和回弹仪测量的数据进行判断，哪一块是强风化区、哪一块是中风化区、哪一块是弱风化区……”
北京市文物局直属单位、北京市考古研究院科技保护研究室主任张涛是此次活动主要负责人。当天上午，他又一次来到了这里，手把手教学生如何使用各种专业仪器、解读不同数据背后的意义。
北京市考古研究院科技保护研究室主任张涛教学生使用仪器观测石碑。新京报记者 李木易 摄
张涛自2005年从山东大学应用化学专业毕业后，即选择投身古建保护行业。十几年来，他和团队一共主持完成了10项全国重点文物保护单位的修缮设计工作，对北京市40余处市级以上文物保护单位文物建筑进行结构安全检测，在古建检测方面颇有建树。
在张涛看来，每一件文物，都承载着一段历史，此次社会实践对中轴线石碑石刻的研究意义重大，“整个中轴线上，我们现在能看到的遗产点是14个，但实际上包括正阳桥疏渠记碑在内的很多文物，都是历史上中轴线的遗产点，只不过因为各种原因不在原来的位置，或者消失了。我们要做的是利用现代技术复原出原来的建筑物，然后展示出来，让更多人体验中国传统文化和中轴线的魅力。”
作为此次社会实践的指导教师之一，张涛也全程和学生一起为石碑奔波。“大学的研究都是偏理论、偏课本的，很多学生接触不到这样的项目。这次红色‘1+1’正好提供了一个平台、一个社会实践的机会，让学生可以在暑期学习专业知识，同时也锻炼意志，还用自己的实际行动支持中轴线申遗。”张涛表示。
“我们每周一次汇报，每次汇报老师们都会给我们提供指导。张老师还会点评，给我们指出下一周的学习方向和目标。”大一学生郑承泽告诉记者，在老师的指导下，自己读了很多关于拓片的文献，知道传统拓片的种类、数字拓片的方法，还学习到了两款标记软件的使用方法。
对于能够得到“专家指导”并深度参与正阳桥疏渠记碑研究工作，运用专业知识助力中轴线申遗的学生而言，这样的机会实在难得。这群未来文物保护的新生力量也在实践中了解到更多文物保护的现状、学到更多的文物保护知识，并在与大学校园完全不同的社会环境中，磨练着自己的意志。
国洲乾表示，身为一名中共党员，自己很喜欢能参加文物保护工作，“我觉得不仅是对我自己的科研工作、对专业有更深的了解，而且对我的党性，也是一种磨练。”
8月5日，北京上午10点气温已近30摄氏度。放置在石碑一侧的三维激光扫描仪正在工作，张涛表示，一次完整的扫描至少耗时80分钟。负责看守仪器的学生还要在天气闷热、蚊虫叮咬的环境中静静等待。
新京报记者 杨菲菲
编辑 缪晨霞 校对 柳宝庆
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