EN
—集团旗下网站—

首页 > 新闻中心 >  媒体关注

【北京晚报】科技与情怀:3D扫描技术,让圆明园散落石构件找到“归宿”
发布日期 : 2017-08-02 14:24:16 点击数:
 


        从2009年开始,清华控股成员企业清控人居集团旗下清华同衡规划院遗产所就开始大规模利用数字化技术,为圆明园内的遗迹寻找精确定位。针对该项目,清华同衡遗产所所长肖金亮接受了北京晚报的专访,就3D扫描技术在圆明园中的应用进行了介绍。

        受访人丨肖金亮
        采访人丨北京晚报 孙毅
        原标题丨3D激光扫描技术为圆明园散落石块找“归宿”

        西洋楼,圆明园的一角,虽然面积只占全园总面积的1.5%,但其残破的西洋风格遗址,是中国人最熟悉的圆明园标志,每一张圆明园明信片几乎都取景自西洋楼。

        到访西洋楼的游客,似乎都习惯了这里每一处石构件的摆放,似乎没有游客会去深究——“这些散落的石块原来应该在哪儿?”。

        但有一群人,正在利用3D激光扫描技术,帮散落的石构件找到“归宿”。

        北京清华同衡规划设计研究院遗产所所长肖金亮,在接受北京晚报专访时表示,清华同衡遗产所从2009年开始就大规模利用数字化技术,为圆明园内的遗迹寻找精确定位。

        “圆明园内遗存下来的石构件数量巨大,同时又缺少图纸等原始资料,我们的工作每天都在不断更新,尽量找到每一块石构件原来的位置。”

        在3D激光扫描技术的帮助下,学科带头人清华教授郭黛姮和肖金亮及团队,不仅帮西洋楼的石块找到“归宿”,甚至还修复了已经坍塌的碧澜桥。
 
遗留石构件 弥足珍贵

        始建于1709年的圆明园,其精致与恢弘已无须赘述。在1860年遭英法联军劫掠后,“万园之园”只剩下残垣断壁。从那以后,我们只能借助绘画和老照片,想象圆明园巅峰时的壮美。

        “我们现在看到的西洋楼,是1980年代清理之后的样子。”肖金亮说,圆明园在1860年遭劫后,由于社会动荡、疏于管理,军阀和附近村民都对圆明园遗址进行过盗取。

        到了1960年代,西洋楼的很多遗迹,已经被土堆掩埋。直到1985年前后,圆明园才迎来了一次较为彻底的清理,许多现在的景点才重见天日。

        “不过,当时的技术条件受限,西洋楼的很多东西并没有严格按照原位摆放。有些应该立着的石构件,现在是躺着的。”

        对于古建筑研究这个专业来说,西洋楼的特别之处,就在于它虽遭破坏,却留下了大量石构件。古埃及金字塔、古希腊神庙、古罗马斗兽场都因大量采用石材而留存至今。在木材被烧毁、夯土已坍塌的情况下,西洋楼的石构件显得弥足珍贵。时至今日,随着考古工作日益深入,还有石构件不断被发现。
 
图纸遗失严重 复位并非易事

        但问题也随之而来,这些残破的石构件,原来属于哪座建筑?应该在什么位置?

        “或许大家自然而然都会想到找图纸,可实际情况是,关于西洋楼的‘样式雷图’数量很少。”

        样式雷是对清代200多年间主持皇家建筑设计的雷姓世家的誉称。雷家是清代内务府样式房的掌案头目人,为皇家进行宫殿、苑囿、陵寝、庙宇等设计和修建。“样式雷图”就是雷家留下来的图纸,这些图纸有的是设计图,有的是测绘图,数量繁多,原先在样式房有专门管理。

 

新科技+老手艺 修复石桥

        新科技的运用,让研究团队知道那些散落在圆明园遗址地上的石构件,原先属于哪儿。

        “我们在不断更新数据库,万一哪天石构件因某些原因出现缺损——当然我们不希望有那一天,可以利用数据库里的信息,去追溯损坏石构件的原样。”

        机会总是留给有准备的人,一座石桥遗址的出土,给了研究团队实践的机会。
 

        这座石桥位于圆明园坦坦荡荡景区,上有乾隆御笔刻字“碧澜桥”,2002年被发掘出土时,构件已经散落。2006年,介入石桥复原工作时,清华同衡遗产所再次遇到了缺少图纸的情况。

        于是,利用3D激光扫描技术,研究者们在电脑里完成了对石桥主要构造的拼接。
 

        “如果按照现在修建一座仿古石桥的方法,用吊车安装石构件,那很容易造成文物损坏。但是在电脑里,像搭积木一样,依照石桥的弧度,遵循石构件之间的榫卯结构,一点点找到每个石构件的精确位置,可以不触及石构件,避免了搬运过程中的损坏。”
 

        当拼接工作在电脑里完成时,不仅现存的构件都回归了原位,还能精确定位缺失的部分。

        再次借助现代科技,他们对老石材进行了化学成分分析,并在北京周边找到了清代开采这批石材的矿脉。
 

        “我们还找到了房山区的石材雕刻非遗传承人,请他们按照我们扫描下来的花纹,补齐了缺失的部分。这可以说是现代科技和传统手艺的完美结合。”

        经过近十年的细致工作,2015年底,碧澜桥的修复工作正式完成。
 

        “现在碧澜桥所在的圆明园西部景区,人流相对较少,还没有完全开放,相信不久的将来,游客们就有机会近距离感受碧澜桥的风采。”
 
每一次修补 都小心翼翼

        碧澜桥的复原,只是研究团队工作的一小部分。“相对于公众最熟悉的西洋楼等景区,碧澜桥要好办一些。”

        为什么西洋楼难办?因为从1980年代开始,所有人印象中的西洋楼已经固定,每一点小修补、小变动,都得考虑游客是否接受。

        西洋楼景区里有一个海晏堂蓄水楼,原先是给十二兽首喷泉提供水源的。
 

        蓄水楼的遗存主体是一个高7.2米左右的夯土台,上宽下窄,看上去像是倒立着的。

        “蓄水楼原先有厚度达到5米的包砖,但后来被扒走,只剩下夯土,多年风雨侵蚀造成夯土台风化、开裂、剥落严重,整体结构也处于不稳定状态,非常危险。”
 

        在决定抢险加固、局部包砖后,肖金亮和同事们进行了严苛的准备工作。

        首先就是测定原始用砖的化学成分,发现烧砖用土来自门头沟。

        然后是对砖块的力学性能进行分析,“如果新做的砖,强度不如原始用砖,那么起不到保护夯土的作用,就没有修复的意义。如果新砖的强度比老砖高,那又会造成内部应力向老砖集中。”

        在确定了砖的化学成分、力学性能后,施工团队联系了门头沟的砖厂,按照原始的规格进行定制。
 

        砖制作好后,又请老师傅按照夯土台上留下的砌砖印记,进行重新铺装。

        最后的效果,既达到了加固的目的,也严格按照原样修补,没有让游客产生不适应。
 
圆明园不会变成主题公园

        虽然当初学的是建筑,现在研究的也是建筑,但肖金亮的工作经常需要给化学、物理、摄影等其他学科打交道,为的就是更真实地还原圆明园的本来面貌。

        尽管“是否应该重建圆明园”的讨论一直没有停歇,但肖金亮对北京晚报记者表示:“我们对复建圆明园是不持立场的,目前所做的工作只是希望留存技术资料”。

        有投资商希望在外省市异地复建圆明园,此前曾找过郭黛姮教授和肖金亮,但是商业行为显然没法与学术研究合拍。

        “一些老板有热情,也有情怀,但在具体行动上,他们期望的只是个主题公园,弄点清代的房子,做个正殿配殿,并不准备做严格的原始面貌展现。如果真的要复建圆明园,不只是钱和土地上面的,更重要的是技术的积累、记忆的传承、工匠的培训、物料的长期准备。我们中国的古建筑,非常依赖工匠的表达,需要长时间浸淫于古建筑行业的资深匠人”。

        肖金亮和同事们的工作,继续在新科技和老传统之间寻找平衡,他希望能借助更多如3D激光扫描这样的新科技,也希望能有更多遗存资料涌现出来。

        “我们在做的工作,希望能有更多公众知道。一方面为公众提供一个了解圆明园的渠道,另一方面也希望调动全社会的力量,共同加强圆明园研究,说不定谁家就有一份很有价值的图纸。如果可以,我们希望学者和百姓能够进行良好互动,为更好地了解圆明园的本来面貌一起努力。”