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《福建日報》2025年9月22日第08版
核心提示
前不久舉行的中央城市工作會議提出，要著力建設崇德向善的文明城市，完善歷史文化保護傳承體系，完善城市風貌管理制度，保護城市獨特的歷史文脈、人文地理、自然景觀。
福建擁有5個國家級文化名城、6個省級歷史文化名城，作為文物重要組成部分，福建古建筑、近現(xiàn)代文物建筑、傳統(tǒng)村落和歷史街區(qū)等資源豐富，風格各異，具有獨特的歷史文化價值。近年來，福建在文物建筑保護上加速發(fā)力，構建全生命周期保護體系，留下城市的歷史和文脈，留住鄉(xiāng)愁。其中，人工智能、數(shù)字孿生技術等為文物保護提供了全新范式；在監(jiān)測領域，傳感器網(wǎng)絡與AI算法能實時感知文物賦存環(huán)境的細微變化，預警潛在風險；在修繕環(huán)節(jié)，機器學習可分析材料老化機理，為精準干預提供數(shù)據(jù)支撐；甚至大型建筑的物理平移，也依靠智能算法模擬推演，實現(xiàn)安全位移?，F(xiàn)代技術正以毫米級的精確與前瞻性的智能，守護文明印記。
AI算法賦能文物“體檢”
臨近秋分，位于福州市馬尾區(qū)的中國船政文化城內(nèi)，游客絡繹不絕，游舊址、觀展覽、看文物，人氣火熱。福建省建筑科學研究院有限責任公司（以下簡稱“省建科院”）“90后”結構檢測工程師張羽和他的團隊是這里的?？停贿^他們的任務可不一般。
從2021年起，這個團隊開始為全國重點文物保護單位馬尾輪機廠進行全面“體檢”，用科技力量守護這座有著157年歷史的文物建筑。
“木柱內(nèi)部的缺陷，我們?nèi)庋劭赐庥^是沒法判定的，使用三維應力波檢測儀、阻力儀等先進設備，可以檢測出它的內(nèi)部缺陷。”張羽說道。
馬尾輪機廠內(nèi)，結構檢測工程師正在對木構件進行檢測。溫昭云 攝
團隊使用數(shù)字化技術，在輪機廠周邊布置了60多個點位，對輪機廠進行三維激光掃描和無人機傾斜攝影，生成了輪機廠三維實景模型，并通過AI算法分析找到房屋的裂損、變形等病害，為后續(xù)的檢測、監(jiān)測、評估等預防性保護工作提供基礎性數(shù)據(jù)。
“針對文物保護的痛點，近年來，我們通過引進先進設備、研發(fā)無損檢測技術以及采用人工智能等手段，形成了完善的‘數(shù)字建檔+無損檢測+智能監(jiān)測+云平臺管理’一體化保護技術，助力文物建筑保護從‘搶救性修復’轉(zhuǎn)變?yōu)椤A防性保護’?！笔〗圃航Y構檢測所健康監(jiān)測團隊負責人楊偉說。
給文物建筑做“體檢”，掌握其健康狀況，是做好文物建筑預防性保護的前提和基礎。
科技創(chuàng)新則讓文物“體檢”更精準和高效?！拔覀兎e極開展校企合作，2022年與福州大學合作，主導研發(fā)出古建筑木構件內(nèi)部缺陷及力學性能的無損檢測技術，并在福建土樓五云樓、馬尾輪機廠等全國重點文物保護單位得以應用，相關技術已編制成福建省地方標準。”楊偉介紹，2023年，省建科院與福大合作對前期大量裂縫圖片樣本進行訓練，研發(fā)出利用人工智能深度學習算法，實現(xiàn)對裂縫寬度、長度的智能識別，只需要現(xiàn)場拍攝目標裂縫圖片，就能利用該算法快速準確測量出裂縫寬度和長度，并進行數(shù)據(jù)前后對比，該技術已被用于對世界文化遺產(chǎn)泉州老君巖的定期檢測。
得益于產(chǎn)學研高效協(xié)同，省建科院與福州大學聯(lián)合申報的“歷史遺產(chǎn)及城鄉(xiāng)風貌保護系統(tǒng)理論構建與數(shù)字技術創(chuàng)新應用”科技成果獲2021年度福建省科技進步獎二等獎；牽頭完成的“福建省地方特色古建筑保護加固關鍵技術研究”科技成果獲第二屆福建省土木建筑學會建設科學技術獎二等獎，主參編國家級、省級標準13項。
“通過打造‘數(shù)據(jù)采集—存儲管理—展示傳播—價值應用’的全鏈條數(shù)字化體系，不僅可實現(xiàn)文物建筑的動態(tài)管理，提升古建保護工作的系統(tǒng)性和協(xié)同性，更能強化文化遺產(chǎn)的數(shù)字化展示效能與公眾互動體驗，為人類文明瑰寶的傳承發(fā)展開辟新路徑。”省建科院科技與發(fā)展部主任許國平介紹。
黑科技助力老建筑精準遷移
16日，在石獅市鳳里街道侖峰對山角落的育賢路122號，一棟典型的“番仔樓”——振成樓安靜矗立著，與周邊其他“番仔樓”共同組成頗具特色的建筑群。
紅磚與白色花崗巖的墻面、巴洛克風格的三段式山花壓檐、屋頂“雄獅振翅”拱衛(wèi)“雙獅環(huán)球”彩瓷雕塑……這座由當?shù)刂梅茞蹏A僑、抗日僑領蔡由成興建的“番仔樓”，結合了菲律賓外廊式建筑與閩南傳統(tǒng)建筑特點，是當?shù)厝A僑建筑代表作之一，也是石獅市首批歷史建筑之一。
石獅市振成樓是一棟典型的“番仔樓”，是當?shù)厝A僑建筑代表作之一，也是石獅市首批歷史建筑之一。福建日報記者 戴敏 攝
一年前，振成樓還位于60米外的另一處地方。2024年，為了配合城市道路建設，這座不懼風雨巋然矗立的“番仔樓”迎來了一次特殊遷移。
省建科院文環(huán)所高級工程師阮敏杰多年從事文物建筑平移技術研究。他認為：“每棟文物建筑或者古建筑，都有各自特點，當不得不平移時，就需要‘對癥下藥’，采取最合理的平移技術和方式?！?/p>
具體到振成樓，阮敏杰和團隊遇到的問題包括缺乏原始圖紙資料，磚石結構導致許多結構交匯點受力薄弱、軸線較多、空間狹小等。
“從開工到完成基礎對接，每一步都需精益求精?！比蠲艚苷f，建筑移位就像做一臺“精密手術”，真正體現(xiàn)“精密”二字的是實施階段的每一個細節(jié)。
振成樓在平移中使用PLC（可編程邏輯控制器）同步頂升液壓系統(tǒng)。省建科院在之前實施文物建筑平移項目后，對平移技術進行總結和歸類，據(jù)此推動相關技術難題攻克和相關設備升級，針對設備的機械功率、安全性能等難題向廠家提出具體解決方案，成為全國早期使用該系統(tǒng)的單位之一，為后來者提供了范本和經(jīng)驗。
PLC是一種專門的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，而PLC同步頂升液壓系統(tǒng)則是將PLC技術與頂升設備相結合，采取精確的控制算法，實現(xiàn)多個頂升點的同步動作。其核心在于利用PLC強大的邏輯運算能力和實時控制能力，對各個頂升單元的位移、速度和壓力進行精準調(diào)節(jié)，確保整個頂升過程的平穩(wěn)性和同步性。
相比30年前，如今的建筑平移從技術到設備都有長足的發(fā)展?！耙越ㄖ莆徊僮鳛槔郧耙苿涌咳死?，一聲哨響，幾十人一起使勁；后來有了頂升液壓系統(tǒng)，仍需多人同時控制，對同步性要求很高?！比蠲艚苷f，現(xiàn)在成熟運用的PLC同步頂升液壓系統(tǒng)，只需要一個人就可以控制所有節(jié)點，讓建筑移位真正實現(xiàn)了“一人發(fā)令，同步作業(yè)，精準性明顯提高”。
在振成樓移位前，項目團隊通過三維激光掃描構建碉樓數(shù)字孿生模型，實時監(jiān)測應力變化；對木構架、墻體等薄弱部位實施“一對一”加固；遷移路徑下的路面，經(jīng)過特殊處理，確保平移過程中的結構安全。
在準備工作完成后，項目團隊在建筑下方布置上軌道—行走機構—下軌道，再用PLC同步頂升液壓系統(tǒng)推拉和牽引建筑物移動。
“7天完成60米遷移，真的是‘步步驚心’，也‘步步精心’。”阮敏杰表示，“最高精度誤差控制在毫米級別，就像呵護一位百歲老人穩(wěn)步前行。去年底，振成樓遷移項目順利完成，未出現(xiàn)建構偏移和建筑裂縫?！?/p>
遷移之后，振成樓也將煥發(fā)新生。據(jù)悉，當?shù)赜媱潓⑵湟?guī)劃建成國學館、僑史館、抗日英雄紀念館和石獅人文會客廳，讓華僑僑眷熱心家鄉(xiāng)公益事業(yè)的感人事跡和博大精深的古厝文化遺產(chǎn)得以向世人充分展示，讓“番仔樓”不只是被保存，更是被活態(tài)傳承。
古法新章，為老渡槽安新家
17日，致敬向東渠工程建設者群體活動在云霄縣舉行，活動通過沉浸式歷史體驗、情景劇藝術表演和深度文化交流等多種形式，串聯(lián)起修渠歲月的集體記憶與新時代的薪火傳承。當記者走進向東渠八尺門渡槽新址，這里已成為向東渠農(nóng)耕文化園，承載著幾代云霄人和東山人記憶的渡槽安靜矗立。
八尺門渡槽新址已成為向東渠農(nóng)耕文化園，承載著幾代東山人記憶的渡槽安靜矗立。溫昭云 攝
始建于20世紀70年代的向東渠歷史性解決了云霄、東山兩縣的用水問題，被稱為“江南紅旗渠”，其中，八尺門渡槽作為不可移動文物點，是向東渠工程的重要組成部分。2021年3月，東山縣啟動八尺門海域綜合治理生態(tài)修復工程，作為文物點的八尺門渡槽需要異地遷移保護。
這是國內(nèi)首例大體量石砌體構筑物遠距離異地遷移文物保護工程，施工過程堅持“最小干預”原則，用微改造對文物進行保護。
但八尺門渡槽遷移卻遇到無法整體平移和運輸難題，只能分體吊裝遷移、異地拼接復原，其中最大的問題則是如何保證渡槽和槽墩在施工及運輸過程中穩(wěn)定安全，這些都是文物建筑遷移中的新挑戰(zhàn)。
同時，由于建設年代較早，且為石砌體構筑物，渡槽整體結構并不穩(wěn)定，在移動中稍有不慎就容易散架。省建科院是該項目的承接方，施工前，多方專家進行多輪討論，最終決定采取“外裹內(nèi)撐”保護手段，即外部用鋼套箱裹住渡槽和單體槽墩，單體內(nèi)部則需要柔性支撐，防止槽墩松散。
外部用鋼套箱包裹，這樣的做法已有先例，但內(nèi)部如何柔性支撐？項目創(chuàng)新性使用了沙子作為內(nèi)部柔性支撐。專家認為，沙子易獲取，增重小，不會對文物本體產(chǎn)生二次破壞，便于施工。
方案確定后，項目團隊在現(xiàn)場進行預吊裝實驗，利用同步液壓千斤頂分離上下槽墩，在各槽墩單體新增混凝土圈梁，增強結構穩(wěn)定性，圈梁與文物本體之間還鋪設了一道塑料薄膜，避免混凝土對文物本體造成二次污染，效果良好，僅一次實驗便成功，為項目實施分體吊裝遷移奠定了基礎。
吊裝時的八尺門渡槽。溫昭云 攝
為了最大程度還原八尺門渡槽的歷史風貌，施工團隊根據(jù)八尺門渡槽的“槽”“墩”相對獨立的結構特點，采取了分體吊裝遷移、異地拼接復原的保護方案，將其從八尺門轉(zhuǎn)移到東山縣康美鎮(zhèn)錢崗村。最終，歷經(jīng)近兩年，施工團隊將渡槽分為56個U型渡槽單體和440個槽墩單體進行異地遷移再組裝，完美實現(xiàn)了遷移全過程最小干預、精確可控。
“聚焦文化遺產(chǎn)的系統(tǒng)性保護和永續(xù)發(fā)展，省建科院已搭建起涵蓋文物建筑保護規(guī)劃、體檢評估、預防性保護、修繕保護、整體糾偏及移位等專業(yè)技術團隊，構建了‘數(shù)字孿生+智能檢測+傳統(tǒng)工藝’三位一體的核心技術體系，其中建（構）筑物整體移位、頂升、糾偏等特種工程技術處于國內(nèi)領先水平?！笔〗圃狐h委副書記、總經(jīng)理夏堅說。
漳州云霄烏珩村窯址遷移項目，最大程度保留了窯址的原貌，是全國首例大體量窯址土體類遷移保護工程。（資料圖片）
編 后
協(xié)同創(chuàng)新，留住鄉(xiāng)愁
石獅市振成樓的平移，對泉州老君巖、福建船政文物的智能監(jiān)測……這些都是福建在文物和古建筑保護領域的創(chuàng)新合力驅(qū)動的生動體現(xiàn)，這源于強烈的現(xiàn)實需求與技術創(chuàng)新的深度融合，是技術跨界應用的成果展示。
文物保護已不單依靠傳統(tǒng)技術，精準的“術前AI診斷”與“數(shù)字孿生”技術賦予了文物全生命周期的保護。借助三維激光掃描技術，古建筑的每一處細節(jié)都被轉(zhuǎn)化為毫米級精度的點云數(shù)據(jù)，進而生成高仿真的BIM（建筑信息模型）；結合力學技術，工程師能在虛擬空間中無數(shù)次演練建筑物平移，精準計算應力分布、優(yōu)化托換方案，將風險降至最低。同樣，由PLC控制的同步頂升液壓系統(tǒng)，如同為古建筑裝上精準的“機器人步伐”。數(shù)百個千斤頂在中央大腦的指揮下，實現(xiàn)毫秒級的同步動作，讓成百上千噸的建筑物平穩(wěn)滑行，避免了因受力不均導致的結構破壞。
新技術的不斷創(chuàng)新與落地化應用，離不開“政-產(chǎn)-學-研”協(xié)同的土壤。職能部門提出需求與標準，高校、研究機構與專業(yè)工程企業(yè)合力研發(fā)技術，再由專業(yè)工程企業(yè)具體負責落地實施與裝備制造。這種緊密的協(xié)作鏈條，確保了創(chuàng)新技術能從實驗室快速走向工程現(xiàn)場。同時，通過項目的實踐，福建逐步形成一整套有關古建筑平移、文物監(jiān)測的技術標準和操作規(guī)范，為技術的規(guī)?；?、規(guī)范化應用提供了保障，使得創(chuàng)新成果得以推廣應用。