科技為古建筑延壽

“通過‘心電圖’，可判斷木構件是否出現(xiàn)了空心、糟朽等‘病害’。一般而言，在一根木構件上打兩三個孔，就能確定空心有多大?！?/p>

自《黑神話：悟空》爆火后，游戲中大量高度還原的中式古建成為受眾關注的亮點。據(jù)古建筑愛好者統(tǒng)計，游戲中出現(xiàn)的古建筑包括山西大同懸空寺、云岡石窟；忻州南禪寺、佑國寺；朔州應縣木塔、崇福寺；運城關帝廟、鸛雀樓；晉城鐵佛寺等諸多古寺廟。

作為幅員遼闊的文明古國，中國擁有大量古建筑。我國古建筑保護經(jīng)歷了搶救性保護、搶救性保護與預防性保護并重、預防性保護三個階段。2024年《政府工作報告》首次提出了“加強文物系統(tǒng)性保護和合理利用”。

“當前，我國大部分古建筑都得到了修繕和保護，需要搶險的項目有限，因此預防性保護是未來的主要發(fā)展方向。”北京市考古研究院第二黨支部書記、遺產(chǎn)預防保護部主任張濤告訴《瞭望東方周刊》，借助科技力量，可有效地將“病害”消除在萌芽狀態(tài)，有利于古建筑代代相傳。

“心電圖”查“病灶”

萬寧橋位于北京地安門外，什剎海附近。作為北京中軸線上第一橋，萬寧橋始建于元世祖至元二十二年（公元1285年），傳承至今已有700余年。2014年，大運河申遺成功后，在萬寧橋西北角，就有了一座“遺產(chǎn)區(qū)界樁”，作為大運河遺產(chǎn)的見證。

2024年7月27日，在印度新德里召開的聯(lián)合國教科文組織第46屆世界遺產(chǎn)大會通過決議，將“北京中軸線——中國理想都城秩序的杰作”列入《世界遺產(chǎn)名錄》，萬寧橋位列其中。

“萬寧橋是北京中軸線上唯一保留至今的元代建筑遺產(chǎn)。現(xiàn)代大型交通工具經(jīng)過萬寧橋橋身，對橋體沖擊產(chǎn)生的振動數(shù)據(jù)是我們團隊檢測的重點關注對象?！睆垵f，“在此前的某次檢測中，我們將拾振器分別放置在萬寧橋各處進行振動檢測。當一輛公交車上橋的時候，橋頭一個測試點出現(xiàn)數(shù)值異常。從結果來看，車輛上橋瞬間的測量振動值較大，行至橋的最高點卻振動較小——這是我們打破常規(guī)獲得的一次數(shù)據(jù)?！?/p>

以前，文物人員依靠傳統(tǒng)的望、聞、問、切來給文物“體檢”，隨著科技進步，科學儀器檢測逐漸應用到文物保護修復中。除了放在表面 “聽”震動的拾振器，鉆進內(nèi)部“看”病變的木材微鉆阻力儀也是一個好幫手。

張濤團隊經(jīng)過五年研究、千百次試驗，改進了木材微鉆阻力儀，即通過電機把直徑1.5毫米、45厘米長的探針逐步推進到柱子里?！皩⑺蜻M木柱中，只會在木頭表面留下一個極小的孔洞?！睆垵f，“通過連接在鉆頭后面的傳感器，可顯示出木頭內(nèi)部的情況?！?/p>

儀器吐出紙帶上的曲線就像心電圖曲線，隨著微型鉆頭不斷鉆進，曲線出現(xiàn)高低不平的變化?！巴ㄟ^‘心電圖’，可判斷木構件是否出現(xiàn)了空心、糟朽等‘病害’。一般而言，在一根木構件上打兩三個孔，就能確定空心有多大。之后再根據(jù)病情，開出具體藥方。”張濤說。

木材微鉆阻力儀改變了千百年來傳統(tǒng)的檢測手法，讓古建檢測變得更加精準高效?！懊恳淮涡蘅槨⒏脑鞂沤ㄖ际且环N擾動。我們要窮盡各種技術手段和方法，盡可能把文物原狀留存下去。”張濤說。

在張濤團隊的努力下，自2015年以來，北京相繼發(fā)布了古建筑結構安全性鑒定技術規(guī)范木結構和石質(zhì)結構的北京市地方標準，這也是全國古建筑預防性保護領域的第一批地方標準。

量身定制“B超機”

在山西省大同市云岡石窟第六窟中，云岡研究院文化遺產(chǎn)保護與監(jiān)測中心工作人員孫波正悉心指導學生如何記錄洞窟檢測的相關數(shù)據(jù)：“每一項都要記清楚、寫明白。當天的氣候、溫度、濕度，‘病害’的類型、規(guī)格……”

歷經(jīng)1500多年，云岡石窟因風雨侵襲和人為破壞，造成不同程度的損壞。如何有效地確保云岡石窟安全性和穩(wěn)定性，成為其保護工作的重點和難點。為此，云岡研究院文化遺產(chǎn)保護與監(jiān)測中心正積極行動。

“超聲波測試儀是文物安全監(jiān)測的新手段，也是我們?yōu)槭咴煜窳可矶ㄖ频摹瓸超機’?！痹茖芯吭何幕z產(chǎn)保護與監(jiān)測中心工作人員張少優(yōu)解釋道，超聲波在結構致密處的波速快、數(shù)值高，在有松動的地方則反之。

在云岡石窟，僅第6窟中就有800多處“病害”，文物人員通過這臺“B超機”查看，每一處細微病變都無所遁形。無論是空鼓、起翹還是開裂，都能被科學診斷。

利用三維激光掃描、近景攝影測量等技術手段，云岡石窟開展了高精度數(shù)字化保護工程。據(jù)悉，目前的保護工程已完成云岡石窟總量的2/3，數(shù)據(jù)精度可達到8K的影像分辨率、0.03毫米的點云精度。其中，第13窟的數(shù)字化重建與三維信息系統(tǒng)構建項目，攻克了國內(nèi)大型單體高浮雕石窟寺整體洞窟高精度三維建模技術難題。

應用前景廣泛

在我國，文物預防性保護的概念從“十一五”時期正式提出，到現(xiàn)在已經(jīng)成為文博領域的廣泛共識。

2017年，《國家文物事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出，要進一步加強館藏文物預防性保護，實現(xiàn)“兩個轉變”，即由注重搶救性保護向搶救性與預防性保護并重轉變，由注重文物本體保護向文物本體與周邊環(huán)境、文化生態(tài)的整體保護轉變。近年來，國家文物局建立了文物影響評估、遺產(chǎn)監(jiān)測預警和預防性保護體系，使保護管理工作更具針對性和前瞻性。

“實施好文物預防性保護，離不開科技的進步?！睆垵e例道， “水害是建筑遺產(chǎn)常常面對的災害類型之一。在前期檢測中，我們使用紅外熱成像儀掃一掃，建筑遺產(chǎn)屋頂上的每一個滲漏點都能被發(fā)現(xiàn)。下雨時，可針對滲漏點蓋上塑料布，雨季過后，再局部修繕屋面。這種方法預防水害十分有效?！?/p>

十四屆全國政協(xié)委員、中國城市規(guī)劃設計研究院副總規(guī)劃師張廣漢說，當前，在歷史文化名城、名鎮(zhèn)保護規(guī)劃中，三維激光掃描技術的廣泛運用亦提高了文物保護工作的效率和精度。

“越來越多科技手段的應用，推動了古建筑從搶救性保護向預防性保護轉變。”張濤呼吁，“希望更多的年輕專業(yè)技術人員，加入文物預防性保護中來，共同致力于古建筑保護，讓古建筑代代相傳。”