日前，广东省文化和旅游厅联合羊城晚报，特别推出“文化中国行·名城里看国保”系列报道。
记者前往广东境内“国家历史文化名城”，实地探秘部分“全国重点文物保护单位”。重点关注在当下历史文化热潮中，这些珍贵的文化遗产得到保护修缮、焕发出的魅力与生机。
文化中国行·名城里看国保⑥
他们，为千年“广州斜塔”做“毫米级”体检
秋日清晨，千年古刹六榕寺早早便迎来了第一波香客。寺院里香火氤氲，最引人注目的当属矗立于正中央的六榕寺塔。风起叶落，古塔下虔诚的人们和千百年前的人一样，顺时针环绕塔身作揖、祈福。
这座历史可追溯至南朝时期的古塔，是全国重点文物保护单位。俗话说，“十塔九斜”，六榕寺塔和大多数古塔一样，已经出现较为严重的倾斜。
然而，六榕寺塔为什么会倾斜？倾斜可以追溯到什么时期？是否需要干预扶正？几乎没有专家、学者能轻易断言。为了准确掌握它的“健康情况”，近日，广东省文物考古研究院对该塔展开了一次全面的数字化“体检”，据说其精确度可达到毫米级别！
本期“名城里看国保”，记者走进六榕寺，跟随广东省文物考古研究院古建所的“文物医生”们一起爬宋塔、体验数字化测绘，为读者揭秘古建筑是如何做“体检”的。
“镇寺之宝”民国时期已倾斜
步入山门，面对六榕寺塔，只要稍加观察，就能看出塔身微微向左倾斜。如果以周边水平或垂直的建筑物作为参照，倾斜度还会看得更明显。
广东省文物考古研究院古建所所长蔡凌告诉记者，这座塔身倾斜已维持多年，起始时间尚不清楚。
据悉，六榕寺塔始建于梁大同三年(537)，原名宝庄严寺舍利塔。原塔后毁于战火，现存塔于北宋年间开始重建，绍圣四年(1097)建成，至今保留着宋代古塔的典型风貌。
一千多年来，这座古塔曾吸引无数名人大家登临拜访。唐代，著名文学家王勃在此写下三千余字的《广州宝庄严寺舍利塔碑》；北宋时期，著名文学家、书法家苏轼前来观览，见寺内有老榕六棵，遂题“六榕”二字，后人于是称该塔为“六榕寺塔”，并一直沿用至今。
宋代是中国建塔技艺的巅峰时期，在蔡凌看来，六榕寺塔就是巅峰时期的一个标志性建筑物，它集中体现了当时广州在修建高层建筑时的技术成就和艺术成就。
从寺院里留存的数块碑刻可以看到，六榕寺塔曾经历过数次重修，几乎每百年就有一次大修。一块纪年为民国十四年（1925年）的碑记显示，在当年的一次重修中，施工人员就已经发现了塔身倾斜的迹象。
碑文这样描述：“……人东立面西望塔，见塔身微侧，南立北望则否……”意思就是，如果站在东边向西看塔，能看到稍微的倾斜，而站在南边向北看，则看不出倾斜。意思即是六榕寺塔出现了南向倾斜。
“六榕寺非常重视古塔，将其视为‘镇寺之宝’，他们尤为关注倾斜的状况和发展速度，以及到底是什么原因导致的倾斜。”蔡凌告诉记者，受六榕寺方面委托，广东省文物考古院在两个月前开始筹备此次测绘工作。
400个站点扫描生成三维模型
测绘现场，工作人员分成三个小组，分别采用三维激光扫描仪、运动相机、无人机对六榕寺塔进行多方位的精细化数据采集。
作为全国重点文物保护单位，平日里六榕寺塔大门紧闭，并不对外开放。借着此次“体检”的机会，记者才得以跟随工作人员走进塔内一探究竟。
这是一座楼阁式砖塔，楼道十分狭窄，刚好够一人通过。为了不碰头，攀爬时还需稍微弓着身子。塔身每两层间设一暗层，明暗共17层。到达通透光亮的明层，还可以绕到外部檐廊，瞭望广州市景。
从塔底由下至上，古建所研究人员李俊和周萃楠两人负责使用三维激光扫描仪进行测绘。他们一人负责架设仪器，另一人通过手簿实时查看数据采集情况。
李俊介绍，三维激光扫描技术可以将现实场景1：1以数字化点云模型形式呈现在计算机中。
“它的基本原理就是，通过激光的发射、回弹、接收，我们就可以得到仪器所处空间实体构件的基本方位，以及色彩的基本属性。通过这些基本属性，还原这个空间的基本面貌。”李俊说。
每完成一个站点，就要将其和上一个站点的点云数据进行无缝拼合，直至形成一个完整的三维建筑模型。记者现场看到，手簿屏幕上显示采集完成的站点已有一百多个，古塔底部数层的三维模型已经初步形成。
“架设站点的过程算是比较漫长的，按照我们的经验来说，像这样体量的一座塔，至少要架设400个站点。”李俊表示，就像医院进行X光检查一样，三维激光扫描仪主要采集的是结构数据，相当于搭建起建筑的骨架部分。
最终模型误差在0.1毫米以内
六榕寺塔朱栏碧瓦，丹柱粉墙，远远望去犹如冲霄花柱，故又被称为“花塔”。每一层的塔心室里还供奉着金光熠熠的佛像。而塔里这些色彩、材质、纹理的信息采集，则需要依靠另外两种工具——运动相机和无人机。
来自广州大学建筑学系的师生团队加入到此次测绘工作中。在六榕寺塔顶楼，他们同样两人一组，手举运动相机，由上而下逐层对六榕寺塔进行拍摄。
这种方法叫作贴近摄影测量。记者现场见到，四台运动相机被固定在一根杆子上，研究生邹建绅小心翼翼地举起这根杆子，然后一点一点地向前移动，每走一小步他就停下，由队友摁一次快门。
邹建绅向记者介绍，摄影测量的原理就是利用多次摄影的图像进行叠加，最后拼合成一个近景模型。而将4台运动相机串联起来的做法，竟是他们根据以往的拍摄经验总结出来的。
“摄影测量要求前后拍摄的两张照片有60%-70%的重叠率，4台运动相机在同一个点位同时工作，就可以一次采集4张不同角度的照片。”邹建绅说。
六榕寺塔高57.6米，是岭南地区现存最高的宋代古塔，自然有许多研究人员无法到达的地方。这时无人机就发挥作用了。在塔内测绘进行的同时，无人机也盘旋在塔顶、塔身外同步工作。
“这也叫倾斜摄影测量，通过无人机的密集摄影，就像动画一样一帧一帧地拍摄，最后可以形成一个外景的三维模型。”
蔡凌告诉记者，由三维激光扫描仪、运动相机、无人机分别得到的三个模型将在计算机上进行运算，最终拼合为一个既有精确的数字信息、又有精准的材质捕捉的巨大实景模型。
让人意外的是，这个模型的误差竟在0.1毫米以内。“这是过去完全依靠手工的传统测绘方法无法实现的精细度！”蔡凌说。
数字化技术正在文物保护中“大显神通”
通过最终的模型分析，可以清楚看到六榕寺塔每一层倾斜的状况如何，墙体厚度是怎么变化的，从而确定是否要进一步对古塔倾斜采取技术措施，以及评判该塔目前实行的每季度一次的日常监测方案是否需要优化。
蔡凌告诉记者，这样的数字化测绘近乎无损，因为它不用触碰文物表面就能完成数据采集，自然就不会对古建筑及周边环境造成任何“伤筋动骨”的扰动。
办公室里，计算机正夜以继日地进行建模，一份六榕寺塔的“健康档案”也即将出炉……
其中，最让古建所关心的是造成古塔倾斜的原因，因为这关系着后续系列工作的开展。蔡凌以同样作为全国重点文物保护单位的连州慧光塔的测绘案例进行解释。
慧光塔共有九级十七层，是广东地区有名的“斜塔”。前不久，国家文物局指定广东省文物考古研究院编制其修缮方案。
“同时，我们也在讨论斜塔有没有必要进行纠偏扶正。一方面需要弄清楚它的倾斜有没有继续发展，如果发展的速度比较快，那就说明比较危险需要干预了；如果已经进入一个相对稳定的状态，那就没有必要再去干扰它。”
经过同样的精细化重建，蔡凌团队发现，慧光塔的1-6级往同一方向偏移，然而第7级后，这种偏移发生了变化，并且逐渐回正。“这说明在修到第7级时，当时的工匠就发现了倾斜，通过变化形心位置和墙体厚度努力将其归正。”
古建所团队因此得出结论，慧光塔的倾斜是最初修建时形成的。再结合慧光塔十多年来的塔身倾斜监测数据，表明在上世纪80年代塔基加固工程之后，倾斜没有发生大的变化，因此慧光塔暂时无须进行扶正。
近年来，广东省文物考古研究院在数字化、智慧化领域进行持续探索，并不断将数字化技术应用于考古调查与发掘、文物保护修缮、线性文化遗产调查与活化利用等不同领域。
除了连州慧光塔，他们还积累了“南海I号”沉船发掘数字化、西樵山采石场遗址、岩山寨考古遗址、封开五显宫修缮设计、南粤古驿道等多个案例。凭借丰硕成果和经验，前不久，广东省文物考古研究院参与的《文化遗产保护传承的时空数智化关键技术与应用》项目荣获2024地理信息科技进步奖一等奖。
相比传统方法，数字化技术不仅大大提高了测绘效率，还可以使建筑遗产所含信息得到长久、有效的保存，同时在更大的范围内实现建筑遗产的展示、传播和共享，促进建筑遗产保护事业的精细化、公众化与可持续发展。
文｜文艺 何文涛
拍摄 | 钟振彬（除署名外）
出镜、剪辑 | 何文涛
脚本 | 文艺
海报设计 | 何晓晨
统筹 | 文艺 朱绍杰
策划 | 邓琼 陈桥生
总统筹 | 林海利
总策划｜任天阳