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，大地上房屋星羅棋布逐漸蔓延，田野間阡陌縱橫交錯愈發(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)新實驗室啟動“中華古城數(shù)字圖譜集成工程”。南京大學(xué)黨委副書記、社會學(xué)院教授、該工程首席專家陳云松領(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、計算機(jī)視覺等專業(yè)人員組成的多學(xué)科團(tuán)隊，系統(tǒng)采集中華古城歷史遙感影像資料，編繪以縣級行政區(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，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)行實地測繪，利用實景三維重構(gòu)、AI工具輔助生成等技術(shù)，完成了約330個縣（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，開發(fā)的程度雖然不高，但用于古城保護(hù)的人財物資源不足，更需要專業(yè)指導(dǎo)。”南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院副院長魯安東坦言，團(tuán)隊希望用數(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直觀的視角。美國的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作為坐標(biāo)，對照片進(jìn)行配準(zhǔn)、校正。經(jīng)過一系列流程，遙感影像的精度可以達(dá)到米級以下。”陳剛說。

歷經(jīng)歲月變遷，古城的風(fēng)物也時移事異。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（以下簡稱“古城數(shù)字平臺”），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制圖平臺制成老城現(xiàn)狀影像圖。”陳剛介紹，在團(tuán)隊編繪的300多個縣（市、區(qū)）的歷史衛(wèi)星影像地圖中，每個縣都有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，這為未來開展古城空間變化監(jiān)測與定量分析奠定了基礎(chǔ)。

陳剛團(tuán)隊繪制歷史影像地圖的同時，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年開始，魯安東就帶領(lǐng)師生對陜西富平縣、河南原陽縣進(jìn)行實景三維重構(gòu)。“我們利用無人機(jī)傾斜攝影和三維激光點云掃描技術(shù)，借助南京大學(xué)教授曹汛研發(fā)的高真實感三維場景重建技術(shù)，構(gòu)建了富平古城的3D數(shù)字資產(chǎn)庫。”魯安東介紹，目前團(tuán)隊已經(jīng)用無人機(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建筑片區(qū)共25466立方米，掃描重點街巷1314米，經(jīng)過解算合成后，拍攝精度可達(dá)3厘米。

在進(jìn)行實景三維重構(gòu)中，團(tuán)隊發(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，團(tuán)隊用無人機(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比，如果發(fā)現(xiàn)某座建筑整體差異較大，他們則會利用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，目前，團(tuán)隊正在將幾十年來積累的建筑形態(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。

挖掘文化基因

如果說追尋古城的歷史風(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)隊建構(gòu)了富平古城文星臺的三維模型。“地方志中記載文星臺是古代學(xué)子的活動場所，也是古城‘儒家景觀’的組成部分。文星臺位于富平古城外圍，從文星臺可以眺望古城全景。”魯安東介紹，除文星臺外，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。

“中國古代的許多景觀其實是有聲音有畫面的，我們正在聯(lián)合聲音藝術(shù)家開展聲音考古和聲景設(shè)計，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，“團(tuán)隊希望通過多學(xué)科的參與，對古城的數(shù)智形態(tài)進(jìn)行共創(chuàng)和重建。”

鼙鼓聲聲，日邁月征。“未來，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，全力探索數(shù)智賦能文化遺產(chǎn)保護(hù)的當(dāng)代實踐路徑，為中國乃至全球古城保護(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。