數字化掃描首次運用於故宮古建 假山石上發現乾隆御筆

　　在盛夏的北京，又一次穿過東華門，來到故宮東北角的乾隆花園，清華同衡規劃設計研究院副院長胡潔已經記不清這是9年來的第幾次了。

　　和過去不同，這次包裏放著的是一本即將正式出版的圖冊，它用數字化的方式重新詮釋了乾隆花園。“現在，我們已經完成了對故宮乾隆花園的數字化掃描和三維模型搭建，這在故宮、在中國古建保護領域都是首次，也是技術最前沿。”

　　乾隆花園，故宮保存最完好的皇家園林，被認為是18世紀中國園林藝術的巔峰之作。從2002年開始，故宮就開始修復乾隆花園。利用數字化技術，胡潔和他的團隊從2008年開始參與乾隆花園修復，當海量的數據轉化成了三維模型，花園的結構、假山的走向、花盆的紋路都盡收眼底。甚至，他們還發現了花園設計師乾隆本人，“藏”在假山石上的一首御筆題詩。

　　首開先河 既研究房子 又研究院子

　　乾隆花園，其實是寧壽宮花園。乾隆皇帝在位時，為自己退位後準備的太上皇宮殿，從西元1771到1776年，改建了寧壽宮。寧壽宮的花園不大，南北長160米，東西寬37米，佔地面積5920平方米，但由乾隆本人親自主導設計，吸取了江南私家園林精華，成為宮廷園林的典範。乾隆花園位於故宮內受擾動較少的區域，基本保持了1776年建成時的原貌，所以愈發珍貴。

　　故宮古建部總工程師王時偉告訴北京晚報記者，修復工作從2002年開始，最先選擇的是倦勤齋——乾隆花園北部的一座建築。“一個倦勤齋，就花了七八年時間。”王時偉説，這段漫長的時間，針對倦勤齋的通景畫、刺繡、雕刻等，不斷有古建專家、科研團隊、傳統工匠加入進來，一邊研究、一邊修復、一邊又有新發現。比如裝裱通景畫的紙張，過去叫乾隆高麗紙。這種紙張失傳已久，故宮幾經週折在安徽山區找到了留存的作坊。這種全手工製成的紙張，用每年春天上山採集的桑樹皮作為原料，當地稱為“桑皮紙”。

　　不過，所有這些都局限在房子裏，院子的部分一直沒有觸及。直到2008年，剛剛主持設計了奧林匹克森林公園的胡潔率團隊加入乾隆花園的修復。王時偉透露：“以前，對院子關注度低。現在，乾隆花園這個項目開了先河，綜合應對這份珍貴遺産的方方面面，不只關注房子還關注院子。胡老師他們就是來幫我們研究院子的。”

　　假山、植物、鋪地石子畫……這些200多年來暴露在風吹日曬雨淋中的花園細節，在胡潔團隊帶來的儀器下被重新重視起來。“現在看2008年、2009年那時候用的儀器，就比較落後了，雖然也測繪、也建模，但是精度遠不如現在。”胡潔説，假山受環境影響容易脫落，植物生老病死，石子畫極易被磨損，所以精確的三維模型對實現“修舊如舊”至關重要。“故宮裏的鋪地石子畫，很容易受遊人影響而缺損。原來，工人師傅們修復的時候，有的就不拼畫了，有的拼得不對。現在通過掃描完好的石子畫，可以對修復缺損有一個指導。”

　　意外發現 假山石上藏著乾隆御筆

　　胡潔團隊研究最多最細緻的，恐怕要數乾隆花園的假山。在這個集合了眾多園林精華元素的花園內，塞滿了形態各異的假山石。

　　“假山石是中國園林一個非常有代表性的元素，一直到現在，都還被廣泛運用。”胡潔對北京晚報記者説，古人愛石，而且推崇“皺、漏、瘦、透”的南方太湖石，最經典的例子就是宋徽宗修建艮岳。當年為了將太湖石運到汴京（今河南開封），動用了上千艘專門船隻，勞民傷財，被稱為“花石綱”（10艘船稱一“綱”）。

　　艮岳已成傳説，而乾隆花園裏的假山石繁多而精巧，攀上了又一座古典園林假山藝術的高峰。對胡潔和同事們來説，這是難得的活標本。

　　在用三維掃描技術進行建模後，胡潔請來古建、遺産、山石方面的專家，又請做山石的手藝人，一塊石頭一塊石頭地揣摩。他們發現，乾隆花園的假山石都是天然石，而且每個面都是自然面，沒有人工雕琢的痕跡，石頭與石頭之間只使用了少量的黏合劑和金屬卡扣。“這些假山最高的有七八米，能堆起來已經是奇跡，它們還留了空洞、登道，甚至還開了‘窗’。”記者和胡潔一起鑽進了一座假山。假山上頂著個梅花形的涼亭，假山內部卻是中空的，人在空洞內穿梭，像入了迷宮。透過不規則的“窗戶”，光線可以照進假山的空洞內。“白天經過建築紅漆折射進來的是暖色光，晚上則是冷色的月光。”如此巧奪天工的設計，也得應對歲月的侵襲。“雖然假山整體還比較健康，但夏季的暴雨，有時候會讓山石滑落。冬季冰雪融水、植物根系，都會讓山石的接縫漲裂。”

　　起初，對假山石的三維掃描，就是為了修復時起到精確制導。但意想不到的是，在對一塊已經風化嚴重的假山石掃描時，胡潔團隊有了驚人的發現。清華同衡的三維技術負責人謝麟冬回憶：“用肉眼無法辨別假山上的刻字，但是經過我們對數據的分析，發現了這首乾隆禦制《文峰詩》。”作為文人皇帝，乾隆一生作詩4萬餘首，很多都有記錄在冊，而在對假山石數字化測繪前，誰也不知道這首詩還刻在了乾隆花園內。

　　謝麟冬説：“這首詩很有意思，乾隆説的是修建花園的石頭，多數採自當時的‘西山’，也就是現在的房山，被稱為‘北太湖石’。他只用了少量‘南太湖石’作為點睛，沒有像宋徽宗那樣耗費國力運送石材。”説來也巧，乾隆花園裏的少量“南太湖石”，來自北海瓊華島，而瓊華島的“南太湖石”是金世宗從艮岳運來的。

　　數字化測繪證實，花園裏的假山石確實如乾隆所言，大量“北太湖石”做底，少量“南太湖石”點綴。

　　未完待續 更多科技元素融入故宮

　　在萬千假山石中，找到這一首詩需要多長時間？謝麟冬笑了笑：“這麼説吧，一天外業，五天內業。”真正需要付出精力的是海量數據的分析和處理。從七八年前的傳統測繪，到現在運用最先進的“攝影測量與三維掃描的點雲融合”技術，對乾隆花園的掃描精度越來越高，誤差達到毫米級。

　　王時偉對胡潔團隊評價很高，尤其是後期數據處理能力，“數據採集並不難，最難的是處理”。胡潔團隊掃描一對石擺件，就耗時一週，然後又要用五周的時間進行數據處理。謝麟冬説：“數據不處理，對普通人來説就是一堆XY坐標，沒有任何意義。處理完了，三維建模，才能還原這些古建的本來面目。”

　　隨著乾隆花園數字化掃描工作的完工，胡潔團隊開始轉向禦花園、建福宮等故宮其他古建。最近，在建福宮的一個不起眼的漢白玉水池子上，又掃描出一首乾隆御筆題詩。胡潔很慶倖自己能和故宮結緣：“對園林設計師來説，這些年對故宮古建的研究，是一個學習的經歷，我自己叫它‘漲知識’。把故宮的這些花園研究透了，對中國古典園林基本上也算是學透了，無論是對古典園林修復，還是對現代園林設計，都有現實意義。”對普通遊客來説，利用VR技術，在虛擬空間內遊覽乾隆花園的技術儲備已經完成。“未來，如果故宮建設一個VR展覽館，遊客就可以在虛擬空間內暢遊乾隆花園。我們甚至可以根據不同歷史時期，還原花園內的不同植物和擺設。遊客們除了可以在虛擬花園裏行走，還可以像鳥兒那樣從空中俯瞰乾隆花園。”

　　本報記者 孫毅

　　資料圖 清華同衡