赖香珠 黄种成
琉璃千顷为席，晴空万里为被，身下绿草萋萋，肩头白鹭成双，宛如一条玉龙横卧于南安、晋江交界的安海湾上……近九百年过去了，人间几度沧海桑田，饱经风霜的安平桥（因桥长五华里，俗称“五里桥”）却依然如故。这座中古时代世界最长的梁式石桥，跨越漫长岁月，“活”成了中国现存最长的跨海梁式石桥。
文物，就是活着的历史。作为全国第一批重点文物保护单位、世界遗产项目——“泉州：宋元中国的世界海洋商贸中心”代表性古迹遗址之一，怎样让它活得更长、活得更好，甚至在遭遇不可抗力之后“死而复生”？
近期，华侨大学“GIS与空间信息采集实验室”主持的产学研融合研究课题《泉州石结构世界文化遗产的数字化保护与产业利用》正式结题。该课题团队依托“数字摄影测量”等技术，试水构建五里桥实景三维数字模型，希望用数字化复制一座古桥“备胎”，为未来的保护、修缮提供更多可能。
再造一座“数字孪生古桥”
最高精度达毫米级
再造一座“数字孪生古桥”
最高精度达毫米级
近日，在南安华大石材产业技术研究院，随着电脑屏幕上实景三维模型的开启，五里桥画面在眼前徐徐展开，隘门、憩亭、桥墩等各部分构件清晰可见。
放大、缩小视角，远可总览五里桥全貌，近能呈现憩亭上的雕花碑刻、桥墩上的斑驳史迹，令人仿佛身临其境。
五里桥始建于1138年，运用“候潮架梁”法与“睡木沉基”法架设，由泉州官方、宗教人士、商人及平民共同参与，历经14年建成，享有“天下无桥长此桥”的美誉。
“我们团队对桥体重要节点进行环绕式拍摄及地面补拍，共拍摄了两万多张照片，最后将航拍照片生成密集点云，再依托点云进一步生成精细化的三维Mesh模型，也就是在屏幕上逐渐还原出的桥梁实景模型，宛如施展‘魔法’一般，可再造一座‘数字孪生古桥’。”华侨大学建筑学院博士、副教授、硕士生导师，南安华大石材产业技术研究院数字化中心负责人王琳介绍，团队遇到的最大的挑战便是给位于湿地水体上的五里桥进行倾斜摄影测绘。
与古建、石窟等陆地文物不同的是，五里桥周围环绕大面积水域，桥体跨度长，附近还有密集的植被。为了克服这些困难，在采集桥体信息时，团队采用了“空地融合”技术，即将无人机航空拍摄的影像与数码相机地面采集的影像进行数据融合。例如，桥面、建筑物屋顶，就运用无人机，石雕碑刻、门楼桥塔等就运用高清数码相机进行贴近式拍摄。最后，再将不同平台采集的数据融合在一起，让模型场景更加完整，模型结构更加精准，纹理材质更加清晰。“经测算，我们最终呈现的部分三维模型，最高精度达到了毫米级别！”王琳说。
五里桥现存桥墩300多座，有长方形、一头尖一头平的“半船形”和双头尖的“船形”三种形状，体现了当时先进的架桥技术。三种桥墩，分别筑于深浅流速不同的水流地段，巧妙应对潮汐涨落的自然规律，缓解海潮冲击，延长桥的寿命……近九百年来，也正是这三种桥墩的特殊设置，替五里桥抵挡了无数次飓风、海潮的袭击。
这些特色构件也成为信息采集的重要部分。团队专门选取了桥墩模型进行解构，并建立了“BIM数据库”，“也就是桥墩部件库，其中，每块石板都有编号、位置、尺寸、类型、年代、材质等信息，包括桥中央的憩亭，也进行了相应的解构和存档”。
灵感来源于巴黎圣母院修复
为何想要为五里桥建立三维数字模型？
“研究院2021年落地南安后，在增强本地石材产业创新动力的同时，如何保护和传承石文化就成了我们思考的重要课题。”南安华大石材产业技术研究院副院长、水头镇副镇长黄身桂说，“有一次，我跟王教授探讨文物保护时，产生了对五里桥进行数字化保护的想法。这个灵感，主要是受巴黎圣母院灾后修缮启发的”。
2019年4月15日，巴黎圣母院的一场大火震惊全球。万幸的是，早在2015年，就有人对教堂做了全面三维激光扫描，建立了完整的建筑数字模型，这位功臣就是艺术史学家安德鲁·塔隆。他的三维模型，为教堂的重建提供了不可替代的数据支撑，让巴黎圣母院“浴火重生”成为可能。
团队负责人介绍，近年来，三维激光扫描和数字摄影测量技术在国内也有所应用。故宫博物院就利用该技术对太和殿等国宝古建筑进行全面测绘，不仅为文物修缮工程提供了翔实的现状信息，而且还开发了智慧旅游创新项目——“全景故宫”，让游客足不出户就能云游故宫；甘肃敦煌研究院也以三维激光扫描技术结合全景照相技术，对敦煌石窟进行了精细测绘与三维重建，建立了让世界惊艳的数字敦煌博物馆。
简单来说，对建筑进行三维激光扫描就像是为建筑拍X光片，把建筑的现状完整记录下来，为管理者、建筑师等提供精确的建筑现状档案。不过，对比故宫和敦煌这些陆上文物，五里桥是超过2000米的水上古桥，数字化没有先例可以借鉴，面临的挑战更多。
在漫漫岁月中，文物古迹经受着风雨以及各种自然灾害的考验。“我们看到的五里桥，也历经了无数次海潮、强震、台风、暴雨的袭击，想要让它‘青春永驻’，为日后修缮乃至重建提供依据，达到修旧如旧的效果，进行数字化保存、建立庞大的数据库，十分必要。”黄身桂和王琳形成共识，带领华侨大学建筑学院的学生们，组成11人团队，开启为石桥“数字建模”之旅。
实现“数字永生”
文物损毁可“神还原”
实现“数字永生”
文物损毁可“神还原”
三维激光扫描对文化遗产的保护具有重要实用意义，但是，用“数字魔法”生动还原五里桥的“前世今生”，助力石桥保护工作，不仅工作量大，而且需要漫长的等待。
“目前，我们只建立部分桥墩和憩亭的数据库，只有真实地记录遗迹每一个细节的特点，建立起整座桥的数据库，才能为桥梁的保护、修缮和开发提供精确而全面的数字化档案。”王琳说，“如果有了完整的数字模型，这座桥相当于在虚拟世界实现了‘数字永生’，将来即使因突发事故损毁了，也可以利用3D打印等技术进行修复，实现百分之百‘神还原’。”
“当然，高精度实景模型除了应用于数字存档、管理监督、遗产修缮，也能借用其他数字技术的力量，对文化遗产进行活化利用，让其活起来、走出去。”王琳表示，“全景故宫”、数字敦煌博物馆都是对数字模型的巧妙运用，未来可通过场景渲染、虚拟现实、社交媒体、3D打印、智能制造等技术手段，更好地展示与传播世界遗产的数字化成果。
目前，团队也尝试做了五里桥VR体验视频。“依托VR技术，就能穿越时空，切身体验人在桥上走的真实感，甚至可与古人互动，一览宋元时期客商云集、‘涨海声中万国商’‘市井十洲人’的繁华图景。”王琳介绍，这样一来，既能增加探索乐趣，也可加深游客对五里桥文化内涵的理解。
“对我们来说，建立五里桥数字档案只是万里长征的第一步，接下来，我们将和政府相关部门积极探讨打造可供线上浏览、互动的‘世遗石文化数字博物馆’、开发云游五里桥小程序等，让游客不仅仅停留在‘到此一游’，还要让他们进一步了解世界遗产背后蕴含的文化内涵，感受世遗魅力。”黄身桂坦言，让更多的人了解和认识五里桥，借助数字的力量，让不可移动的遗产活起来，带给游客可感、可视、可听、可触的全方位体验，未来，任重而道远。
（本版图片由李想拍摄，感谢郑晓东对稿件采写的支持。）