原標(biāo)題：數(shù)字技術(shù)煥活古城“生命”
一條近乎平直的河道從老城北面穿過(guò)，大地上房屋星羅棋布逐漸蔓延，田野間阡陌縱橫交錯(cuò)愈發(fā)密集……近日，在南京大學(xué)“數(shù)智賦能中華文明研究”成果展示會(huì)上，當(dāng)南京大學(xué)地理與海洋學(xué)院副教授陳剛輕觸鼠標(biāo)，投影屏幕上同時(shí)出現(xiàn)的1969年10月2日和2022年8月10日的4幅遙感影像圖，將陜西省富平縣古城半個(gè)多世紀(jì)的變遷呈現(xiàn)于眾人眼前。
2024年8月，南京大學(xué)中華文明數(shù)智創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)“中華古城數(shù)字圖譜集成工程”。南京大學(xué)黨委副書(shū)記、社會(huì)學(xué)院教授、該工程首席專(zhuān)家陳云松領(lǐng)銜由南京大學(xué)建筑、歷史地理、文化遺產(chǎn)、數(shù)字人文、信息工程、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等專(zhuān)業(yè)人員組成的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)采集中華古城歷史遙感影像資料，編繪以縣級(jí)行政區(qū)劃為制圖單位的古城歷史衛(wèi)星影像地圖，搭建古城歷史地理信息數(shù)字化平臺(tái)，展示古城古今變化細(xì)節(jié)。
截至今年3月，南京大學(xué)約40名師生，收集處理分析了陜西、河南、江蘇三省全域的歷史遙感影像，并查閱歷史文獻(xiàn)，進(jìn)行實(shí)地測(cè)繪，利用實(shí)景三維重構(gòu)、AI工具輔助生成等技術(shù)，完成了約330個(gè)縣（市、區(qū)）的1300多幅老城歷史影像地圖。
“古城是文明的空間載體，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和大規(guī)模城市建設(shè)，不少古城的原真風(fēng)貌被破壞。特別是中西部地區(qū)的縣域古城，開(kāi)發(fā)的程度雖然不高，但用于古城保護(hù)的人財(cái)物資源不足，更需要專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)。”南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院副院長(zhǎng)魯安東坦言，團(tuán)隊(duì)希望用數(shù)字技術(shù)保存、還原古城的歷史風(fēng)貌，在數(shù)字化平臺(tái)中融入古城的建筑、方志等信息，讓大家感受古城的文化魅力。
確定空間輪廓
想了解一座古城的歷史風(fēng)貌，首先要確定其輪廓。在這方面，遙感影像可以提供一個(gè)直觀的視角。美國(guó)的CORONA衛(wèi)星于20世紀(jì)六七十年代拍攝的遙感影像數(shù)據(jù)，進(jìn)入了團(tuán)隊(duì)的視線。
“下載的遙感影像邊緣存在畸變，我們要剪裁、分割、拼接影像照片，再結(jié)合古舊地圖、地方志等文獻(xiàn)資料，將當(dāng)?shù)貥?biāo)志性建筑、道路等有地理特征的信息控制點(diǎn)作為坐標(biāo)，對(duì)照片進(jìn)行配準(zhǔn)、校正。經(jīng)過(guò)一系列流程，遙感影像的精度可以達(dá)到米級(jí)以下。”陳剛說(shuō)。
歷經(jīng)歲月變遷，古城的風(fēng)物也時(shí)移事異。為當(dāng)代古城留影，也是保留古城歷史信息的重要命題。登錄建設(shè)中的中華古城數(shù)字圖譜集成工程信息展示平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“古城數(shù)字平臺(tái)”），記者看到，老城現(xiàn)狀影像圖中，主要的街道、建筑信息均被一一標(biāo)注。
“我們以多顆衛(wèi)星拍攝的遙感影像數(shù)據(jù)為依據(jù)，并與現(xiàn)今的衛(wèi)星圖像進(jìn)行對(duì)比分析，提取古城墻、古街巷、古河道等地理要素，并關(guān)注古城土地變化、歷史風(fēng)貌區(qū)變化等信息，再利用ESRI ArcGIS制圖平臺(tái)制成老城現(xiàn)狀影像圖。”陳剛介紹，在團(tuán)隊(duì)編繪的300多個(gè)縣（市、區(qū)）的歷史衛(wèi)星影像地圖中，每個(gè)縣都有4幅圖，分別是全域影像圖、老城影像圖、現(xiàn)狀影像圖和老城范圍矢量復(fù)原圖。它們直觀展現(xiàn)了縣級(jí)城市的歷史城區(qū)（老城）及歷史建筑風(fēng)貌區(qū)的范圍，這為未來(lái)開(kāi)展古城空間變化監(jiān)測(cè)與定量分析奠定了基礎(chǔ)。
陳剛團(tuán)隊(duì)繪制歷史影像地圖的同時(shí)，南京大學(xué)藝術(shù)學(xué)院副教授陳靜則帶領(lǐng)學(xué)生翻閱地方志、古詩(shī)文，搜尋老照片，尋訪古跡，做口述史。這既為地圖影像制作提供了歷史線索、形成交叉印證，也為后期豐富古城數(shù)字平臺(tái)的文化信息筑牢了根基。
復(fù)現(xiàn)建筑風(fēng)貌
鉤沉古城的歷史影像可以鑒古知今，而用數(shù)字化手段復(fù)現(xiàn)古城的建筑風(fēng)貌，則可以讓當(dāng)代人足不出戶即可遍覽古城魅力。
從2024年開(kāi)始，魯安東就帶領(lǐng)師生對(duì)陜西富平縣、河南原陽(yáng)縣進(jìn)行實(shí)景三維重構(gòu)。“我們利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影和三維激光點(diǎn)云掃描技術(shù)，借助南京大學(xué)教授曹汛研發(fā)的高真實(shí)感三維場(chǎng)景重建技術(shù)，構(gòu)建了富平古城的3D數(shù)字資產(chǎn)庫(kù)。”魯安東介紹，目前團(tuán)隊(duì)已經(jīng)用無(wú)人機(jī)拍攝了3599張富平古城照片，并用三維激光掃描富平古城的重點(diǎn)建筑片區(qū)共25466立方米，掃描重點(diǎn)街巷1314米，經(jīng)過(guò)解算合成后，拍攝精度可達(dá)3厘米。
在進(jìn)行實(shí)景三維重構(gòu)中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)許多老建筑如今都已改建。如何還原建筑原貌，使其符合所在地區(qū)的建筑特色？人工智能成為破解這一難題的幫手。魯安東說(shuō)，團(tuán)隊(duì)用無(wú)人機(jī)和三維激光掃描得到古建筑的樣貌后，將其與歷史遙感影像做對(duì)比，如果發(fā)現(xiàn)某座建筑整體差異較大，他們則會(huì)利用AI工具輔助還原古建筑的原貌。
“特定氣候帶的建筑，有著相似的建筑規(guī)則和形態(tài)基因，院落和單體房屋的結(jié)構(gòu)關(guān)系是相對(duì)固定的。在歷史衛(wèi)星影像地圖上確定建筑屋頂?shù)幕緲用埠螅涂梢杂肁I工具輔助生成古建筑群的整體形態(tài)。”魯安東說(shuō)，目前，團(tuán)隊(duì)正在將幾十年來(lái)積累的建筑形態(tài)數(shù)據(jù)“投喂”給AI工具，不斷提高AI生成內(nèi)容的質(zhì)量。在AI的幫助下，20世紀(jì)五六十年代的古城風(fēng)貌漸漸清晰起來(lái)。
挖掘文化基因
如果說(shuō)追尋古城的歷史風(fēng)貌只是激活古城的“生命”，那么發(fā)掘古城的人文價(jià)值、文化基因，則是激活古城的“靈魂”。
依據(jù)1928年的歷史照片，團(tuán)隊(duì)建構(gòu)了富平古城文星臺(tái)的三維模型。“地方志中記載文星臺(tái)是古代學(xué)子的活動(dòng)場(chǎng)所，也是古城‘儒家景觀’的組成部分。文星臺(tái)位于富平古城外圍，從文星臺(tái)可以眺望古城全景。”魯安東介紹，除文星臺(tái)外，富平古城中還發(fā)現(xiàn)了很多與科舉相關(guān)的建筑，例如文廟、書(shū)院、考院、文昌宮、文昌閣等。古城的文化景觀構(gòu)成了古城的文化基因，用數(shù)字化手段復(fù)現(xiàn)這些景觀，將有利于延續(xù)古城的文脈。
富平地域遼闊，富饒膏腴，風(fēng)景優(yōu)美，清朝富平知縣喬履信所纂《富平縣志》將富平經(jīng)典景觀濃縮為八景。其中的“南湖煙雨”別有一番江南風(fēng)光——適逢雨天，登上望湖樓，可看到“杜鵑聲里雨如煙”的奇妙景象。
“中國(guó)古代的許多景觀其實(shí)是有聲音有畫(huà)面的，我們正在聯(lián)合聲音藝術(shù)家開(kāi)展聲音考古和聲景設(shè)計(jì)，根據(jù)文獻(xiàn)信息，讓聲音參與復(fù)現(xiàn)富平八景的意境。”魯安東說(shuō)，“團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)多學(xué)科的參與，對(duì)古城的數(shù)智形態(tài)進(jìn)行共創(chuàng)和重建。”
鼙鼓聲聲，日邁月征。“未來(lái)，我們將充分發(fā)揮南京大學(xué)的學(xué)科交叉和新文科發(fā)展優(yōu)勢(shì)，全力探索數(shù)智賦能文化遺產(chǎn)保護(hù)的當(dāng)代實(shí)踐路徑，為中國(guó)乃至全球古城保護(hù)打造數(shù)據(jù)基座、提煉工作標(biāo)準(zhǔn)、提供解決方案。”陳云松說(shuō)。