我在故宫修文物：用数智技术“复活”紫禁城

 

习近平总书记指出，

文物承载灿烂文明，

传承历史文化，

维系民族精神，

是老祖宗留给我们的宝贵遗产；

保护好、传承好历史文化遗产是

对历史负责、对人民负责。

 

保护国家和人民的历史财富

“国家队”责无旁贷

中央企业充分发挥科技和专业优势

为文物保护作出了积极贡献

 

巍巍紫禁城，悠悠六百年

建筑气势恢弘，美轮美奂

文化瑰宝璀璨，包罗万象

作为中华文明的重要承载者

紫禁城中的一砖一瓦

都在诉说千百年的历史沧桑

 

从上世纪80年代开始

中国兵器工业集团五洲设计院

（以下简称“五洲设计院”）

就参与到故宫博物院的

各类修缮、文物保护与建设工作中来

 

小新推出系列报道“我在央企修文物”

今天，为您带来第六期

看兵器工业集团如何用

测绘、建模等数智技术

在故宫修文物、护文物

守护中华文化宝库

 

宫中文物如何“复活”？

 

当古文物已“消失”上百年

如何将其“复活”？

 

 

每年春节，故宫博物院举办的

“紫禁城里过大年”系列活动

无疑是京城春节一大看点

2019年1月21日

故宫博物院首次复原了消失近200年的

“天灯”和“万寿灯”

春节期间

它们竖立在乾清宫前的丹陛上

吸引着来自世界各地的游客

 

 

兵勘院技术人员数字化采集故宫万寿灯数据，助力“消失”近200年的文物“复活”

 

为了让这些消失了近200年的文物复原

兵工文物数字化技术发挥了重要作用

五洲设计院所属勘察院文保公司

利用数字近景摄影测量技术

及后期三维加工技术

分批次采集了万寿灯模型灯身

彩漆六角重檐亭、灯杆、蹲龙、

云戗、八仙的摄影测量数据

完成了11件馆藏文物的数字化工作

获得了万寿灯模型高精度、

高还原度的三维纹理模型数据

 

 

在此基础上，为配合修复设计

又采用三维虚拟修复技术

完成了云戗虚拟重建，八叉蹲龙、云戗的

补配、定位等工作

为万寿灯成功复原

提供了有力的数据支撑和技术支持

让文物“活”了起来

 

故宫博物院

也是全世界收藏18至19世纪

机械钟表最丰富的博物馆

 

 

在“钟灵毓秀”院藏钟表数字化项目中

五洲设计院利用数字化技术

全程记录钟表拆卸过程

通过三维扫描、近景摄影测量、

高清影像拍摄等多种手段

对零件进行了精细化数字化采集

最后将拆解的钟表零件

在电脑上按钟表原始构造进行精确组装

达到了在保证钟表不被破坏的同时

又获得了钟表精密内部构造的目标

向公众展示了更加丰富的数字化藏品

 

从“钟灵毓秀”院藏钟表三维数据采集加工

到V故宫·院藏文物三维线上展示项目

从太原博物馆377件馆藏珍贵文物数字化保护

到马首铜像、秦始皇帝陵彩绘绿面跪射俑等数字化采集……

一件件馆藏文物信息

得以用数字形态实现永久存续

为其后续的保护、管理、研究、展示

提供数据基础

 

 

兵勘院技术人员进行圆明园马首铜像数字化工作

 

兵勘院技术人员对秦始皇帝陵彩绘绿面跪射俑等进行数字化采集

 

标准也在逐步完善——

2022年，由故宫博物院牵头、

五洲设计院中兵勘察设计研究院有限公司为技术主导

共同编制的

《文物三维数字化技术规范 器物》

开始实施

 

《标准》解决了器物类文物

三维数字化工作中存在的

标准不明确、作业不规范、质量不统一等问题

切实规范馆藏文物三维数字化工作

这是北京市出台的首部

可移动文物三维数字化标准

填补了三维技术在可移动文物数字化领域

标准的空白

 

故宫建筑何以“长寿”？

 

以明清紫禁城为主的故宫古建筑群

是我国现存规模最大、

保存最完整的古代宫殿建筑群

丰富的建筑门类、齐全的建筑形制

使得紫禁城成为

中国古代官式建筑的百科全书

体现了中华文明的突出特性

 

历经百年风雨沧桑

故宫建筑如何保持“健康”“长寿”？

 

1988年

五洲设计院开始为故宫博物院

实施勘察测绘业务

开启了与这座“城”的不解之缘

景祺阁、养心殿、钟粹宫……

此后的数十年间

紫禁城的多个宫殿留下了央企人的足迹

 

 

景祺阁现场测绘

 

故宫养心殿研究保护性项目

当年在业界可谓开创性的工作

工作人员需钻到大殿顶棚内做勘察

面对尘封数百年的积灰

他们每天戴着口罩爬进去

在里面一干就是一整天

团队成员用一天天的坚持不懈

和工匠级的勘察成果

为养心殿的后期修缮起到了支撑作用

 

 

养心殿梁架测绘

 

午门作为紫禁城的正门

因其突出的历史价值及建筑价值

成为故宫博物院重点保护建筑之一

 

 

午门3D模型

 

21世纪初，午门正楼改造为现代展厅

展厅结构、展品以及众多观众

给午门城台带来了明显的荷载变化

为了午门城楼及城台的长期安全

故宫博物院对午门城台进行了整体监测

并分析其变形原因、规律

以及变形的发展趋势

 

 

故宫博物院午门城台检测项目管理信息系统

 

五洲设计院参与的午门城台监测项目

目前已进行10余年

通过结构勘察、综合测绘、变形监测、

水文监测、影像监测、数值模拟等手段

结合物联网自动监测

研究人员综合获得了城台结构的现状变形、

结构表观变形与病害、结构内部构造与材料、

内部因素的水位与温湿度等信息

建立数据管理与展示系统

分析了变形趋势与规律

查找引起变形的主要因素

为午门的保护、利用、管理、研究

提供科学依据

 

 

故宫博物院午门城台检测项目管理信息系统

 

对珍贵建筑的保护

不仅限于紫禁城

 

真觉寺金刚宝座塔

是第一批全国重点文物保护单位

已经历了600年的风雨沧桑

 

五洲设计院参与实施预防性保护项目

基于保护对象认知、风险识别、

风险评估与风险应对的工作流程

形成了体系化预防性保护迭代模式

 

 

通过项目的实施

研究人员从金刚宝座的结构、材料

及赋存环境方面

获取并积累了关键基础信息

识别了风险及影响因素的变化规律及关系

开展了安全隐患的重点监测工作

最终提出了阶段性保护措施与建议

构成了真觉寺金刚宝座

预防性保护工作的重要部分

 

北京延庆地区长城

分布范围广泛，数量众多

受环境风化因素的影响

多数保存较差

 

  

五洲设计院通过无人机低空、

近景数字摄影测量等测绘技术手段

获取了古长城和古遗址文物本体

及周边地物环境、绿化树木的纹理模型

以及地形图

采用钻探、槽探、高密度电法、

地质雷达等物理探测技术手段

全面获取了长城所在场地的基本情况

并进行了综合评估

为长城本体的修缮保护

提供了翔实、精准的依据

 

文物安全如何保证？

 

故宫博物院北院区

是“平安故宫”工程的重点项目

是实现文物保护和文物安全的重要举措

 

 

故宫博物院北院区效果图

 

2012年至2016年

完成 “故宫室外陈设基础信息采集项目”

2015年至2016年

参与完成 “应急指挥平台建设项目综合应用系统项目”

2016年至2017年

完成 “基础设施维修改造项目”

和“文物建筑监测系统第一期建设项目”

2017年

参与“地下文物库房改造项目”……

五洲设计院几乎全程参与“平安故宫”建设

项目建成后

将有效扩大故宫博物院的

文物展示数量

为大型文物提供展示空间

 

 

开启地质勘查

 

更多的“兵工人”

也在为文物保护贡献力量——

 

邯郸市博物馆

为国家一级博物馆

属于国家文物系统二级风险单位

 

馆内由文物保管区、展陈区、宣传教育区、

业务科研区、行政办公区、安保监控区、

多功能厅、综合服务区、设备区等组成

该馆的智能化系统及安全防范系统专项设计

由中国兵器工业集团所属北方设计院负责

 

 

华北革命战争纪念馆

原为晋察冀革命纪念馆

后改扩建为华北革命战争纪念馆

主要介绍1919—1949年间

河北军民英勇抗战的革命史

 

改扩建项目

同样由北方设计院完成设计

改扩建拆除原纪念馆部分建筑800平方米

保留骨灰堂等部分建筑806平方米

在原建筑旧址套建二层

保留建筑进行外立面装修改造及节能改造

改扩建后，华北革命战争纪念馆

总建筑面积为5450平方米

纪念馆总体建筑风格庄重简洁

风格、色调与园内原有建筑相协调

 

 

在多个博物馆的设计、建设、改造项目中

中央企业为烈士、文物、国宝

筑造起安全又坚实的“家”

来源：国资小新