應(yīng)用空間信息技術(shù)對大運(yùn)河古遺存進(jìn)行科學(xué)的保護(hù)、管理，是2006年立項(xiàng)的科技部支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題“空間信息技術(shù)在大遺址保護(hù)中的應(yīng)用研究”的主要任務(wù)。10月中旬，這一課題結(jié)項(xiàng)，一條“數(shù)字化運(yùn)河”漸漸浮出水面。

　　有人將我國古代杰作萬里長城和大運(yùn)河比喻成“人”字，將長城看作是撇，大運(yùn)河看作是捺。這一撇一捺在世界版圖上挺起了中華民族的偉岸雄姿。采取有效措施，特別是利用高科技的手段，加強(qiáng)對長城和大運(yùn)河的保護(hù)，已經(jīng)成為各界共識。

　　家底不清是恢復(fù)大運(yùn)河的大障礙

　　調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前京杭大運(yùn)河普遍存在著斷流。大運(yùn)河山東濟(jì)寧以北的大部分河段全年或者一年中大部分時(shí)間都處于斷流狀態(tài)，航運(yùn)、與運(yùn)河相關(guān)的活動也都逐漸消失了。同時(shí)，污染問題同樣嚴(yán)重，斷流的運(yùn)河河道或者成為排污、排洪河，或者由于不受當(dāng)?shù)氐闹匾暥蔀槌鞘小⑧l(xiāng)村的垃圾場。運(yùn)河全部河段全年大部分時(shí)間里水質(zhì)基本上都是處在污染狀態(tài)。此外，大運(yùn)河的真實(shí)性已被嚴(yán)重破壞。運(yùn)河面貌一直在不斷地被改變，河道被拓寬、水工建筑被拆除、古鎮(zhèn)老街被破壞、近現(xiàn)代工業(yè)遺產(chǎn)被拆除、沿河房地產(chǎn)樓盤如雨后春筍般涌現(xiàn)，古老的運(yùn)河風(fēng)貌已經(jīng)基本上是“煥然一新”。

　　大運(yùn)河“申遺”的積極倡導(dǎo)者，著名城市規(guī)劃家鄭孝燮和著名古建專家羅哲文告訴記者：“到目前為止，我們對于完整的大運(yùn)河的情況，還不是非常清楚，包括廢棄的地方，到底廢棄了多少？是什么樣的地貌？”專家們多次提到，大運(yùn)河有著深厚的歷史文化內(nèi)涵，是“古代文化長廊”“古代科技庫”“名勝博物館”和“民俗陳列室”，是研究中國古代政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會等方面的絕好實(shí)物資料。但大運(yùn)河的保護(hù)范圍卻一直未能劃定，除了歷史因素外，大運(yùn)河跨越區(qū)域大、各地區(qū)行政部門意見不統(tǒng)一都是重要因素。

　　此外，大運(yùn)河作為航運(yùn)水道，一直由各地水運(yùn)部門或交通部門分段管理，有專家認(rèn)為，這種體制的必然結(jié)果是，重經(jīng)濟(jì)效益而輕歷史文化積淀，不能從整體上關(guān)注沿線的文化遺存。

　　數(shù)字化有助于摸清家底

　　空間信息技術(shù)在大遺址保護(hù)中的應(yīng)用研究（以京杭大運(yùn)河為例）課題是利用地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（VR）等技術(shù)研發(fā)京杭大運(yùn)河保護(hù)地理信息系統(tǒng)、京杭大運(yùn)河保護(hù)規(guī)劃輔助支持系統(tǒng)和京杭大運(yùn)河虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，為京杭大運(yùn)河歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)的規(guī)劃、管理奠定基礎(chǔ)，為線型歷史文化遺產(chǎn)（如絲綢之路、長城等）和各種大遺址（如漢長安城、洛陽古城等）保護(hù)的空間信息技術(shù)應(yīng)用提供示范。

　　在國家文物局的支持下，清華大學(xué)會同項(xiàng)目各成員單位精心組織、深入鉆研，研發(fā)了系列的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)和軟件系統(tǒng)，并很好地應(yīng)用在京杭大運(yùn)河沿線的遺址與文物的調(diào)查與保護(hù)上。工作人員首先利用RS技術(shù)和GIS技術(shù)結(jié)合對歷史文化遺產(chǎn)進(jìn)行實(shí)地勘查。“RS與GIS相結(jié)合的過程是：首先通過對遙感圖像的處理，找到歷史文化遺產(chǎn)的空間分布位置和范圍，利用遙感解譯手段對遙感圖像進(jìn)行解譯。同時(shí)，工作人員攜帶精密GPS在野外可以清晰顯示出詳細(xì)地標(biāo)位置。”清華大學(xué)建筑學(xué)院毛鋒教授告訴記者，這個隨身攜帶的GPS定位系統(tǒng)主要用于在考察運(yùn)河的過程中，將地圖上沒有標(biāo)記的一些歷史遺存或地點(diǎn)記錄下來，為京杭大運(yùn)河空間信息技術(shù)系統(tǒng)的開發(fā)儲備資料。

　　此外，RS技術(shù)利用遺址與周邊環(huán)境的差異所造成的土壤、水分、地表溫度等不同，用遙感圖像上的光譜差異來識別遺址。由于雷達(dá)的全天時(shí)、全天候的成像有一定的地物穿透能力，可以將古遺址識別出來，再采用航空遙感高光譜技術(shù)和熱紅外遙感技術(shù)與磁法、電法等相結(jié)合的方法，對深埋于地下的歷史文化遺產(chǎn)進(jìn)行無損探測。這一系統(tǒng)的應(yīng)用基本摸清了京杭大運(yùn)河的家底，可實(shí)現(xiàn)對京杭大運(yùn)河的全線監(jiān)控和管理，將人為的破壞降到最低，同時(shí)，該系統(tǒng)探測后會立即生成一份特殊的“電子運(yùn)河圖”。

　　未來的“數(shù)字化運(yùn)河”

　　“該系統(tǒng)還利用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，建立完備的信息數(shù)據(jù)庫，建設(shè)大運(yùn)河虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)河全境的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真，有效地解決了大運(yùn)河文化遺產(chǎn)整體展示問題。建立基于空間信息技術(shù)的數(shù)字大運(yùn)河網(wǎng)站，通過將大運(yùn)河虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境放到網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)真三維和多時(shí)相的大運(yùn)河及其環(huán)境的漫游、查詢分析、復(fù)原，提供京杭大運(yùn)河虛擬展示平臺，通過互聯(lián)網(wǎng)為社會公眾提供內(nèi)容豐富、實(shí)時(shí)快捷的大運(yùn)河保護(hù)信息服務(wù)，是鼓勵公眾參與大運(yùn)河‘申遺’，加強(qiáng)大運(yùn)河保護(hù)宣傳教育的有效途徑。”毛鋒教授說，拿揚(yáng)州的棚戶區(qū)來說，已經(jīng)不復(fù)存在，通過空間信息技術(shù)可以還原它，這樣人們就可以了解到，從前那些與運(yùn)河息息相關(guān)的人們的生活狀況。“毛鋒教授告訴記者，京杭大運(yùn)河虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過激光三維掃描，把文物以三維的形式直觀展示給公眾，甚至可以復(fù)原那些遭到破壞的文物。這樣的技術(shù)展示對于京杭大運(yùn)河申報(bào)世界文化遺產(chǎn)將是一個有力的支撐。”

　　今后，每一個路燈、郵筒都有自己的數(shù)字身份，并納入數(shù)字化城市管理系統(tǒng)，就連窨井蓋都有了‘身份證’。“毛鋒介紹說，在現(xiàn)代空間信息技術(shù)的支持下，課題構(gòu)建了一個涵蓋京杭大運(yùn)河全線多尺度、多分辨率、多時(shí)相數(shù)據(jù)的數(shù)字運(yùn)河地理框架，構(gòu)架起一個大尺度、高精度的平臺，在此基礎(chǔ)上將京杭大運(yùn)河不可移動文物置于其中，這無疑是歷史文化遺產(chǎn)研究、保護(hù)與利用的一個創(chuàng)新。未來，該系統(tǒng)將在京杭大運(yùn)河沿線四省兩市三十五個城市三級（國家、省級、地方級）保護(hù)規(guī)劃編制中發(fā)揮重要作用，所構(gòu)建的京杭大運(yùn)河文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)平臺，可為京杭大運(yùn)河的日常監(jiān)測管理及申遺提供強(qiáng)有力的技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。”

　　對于大運(yùn)河而言，它的意義太大了。“一位老文物專家激動不已。”數(shù)字化運(yùn)河“的實(shí)施，使京杭大運(yùn)河有了技術(shù)支持，意味著向”申遺“邁進(jìn)了一步，在更大的意義上則是推動了文化遺產(chǎn)的保護(hù)。專家們對大運(yùn)河的”申遺“充滿信心：空間信息技術(shù)的應(yīng)用使恢復(fù)大運(yùn)河的全真性、完整性成為了可能，現(xiàn)在，整個”申遺“工作在這項(xiàng)技術(shù)的支持下，正在有條不紊地進(jìn)行，相信在不遠(yuǎn)的將來，大運(yùn)河將恢復(fù)當(dāng)年的風(fēng)韻，黃金水道將再現(xiàn)當(dāng)年的風(fēng)采，一條厚重的文化長廊將為中華錦繡江山再增添一分靚麗。（記者程竹）