西洋樓，圓明園的一角，雖然面積只占全園總面積的1.5%，但其殘破的西洋風格遺址是中國人最熟悉的圓明園標志，每一張圓明園明信片幾乎都取景自西洋樓。到訪西洋樓的游客，似乎都習慣了這里每一處石構件的擺放，似乎沒有游客會去深究——“這些散落的石塊原來應該在哪兒？”
但有一群人，正在利用3D激光掃描技術，幫散落的石構件找到“歸宿”。
北京清華同衡規劃設計研究院建筑與城市遺產研究所(以下簡稱“清華同衡遺產所”)所長肖金亮，在接受北京晚報專訪時表示，清華同衡遺產所從2009年開始就大規模利用數字化技術，為圓明園內的遺跡尋找精確定位。“圓明園內遺存下來的石構件數量巨大，同時又缺少圖紙等原始資料，我們的工作每天都在不斷更新，盡量找到每一塊石構件原來的位置。”
在3D激光掃描技術的幫助下，學科帶頭人清華教授郭黛姮和肖金亮及團隊，不僅幫西洋樓的石塊找到“歸宿”，甚至還修復了已經坍塌的碧瀾橋。
沒圖紙？石構件3D模型助復位
始建于1709年的圓明園，其精致與恢弘已無須贅述。在1860年遭英法聯軍劫掠后，“萬園之園”只剩下殘垣斷壁。從那以后，我們只能借助繪畫和老照片，想象圓明園巔峰時的壯美。
“我們現在看到的西洋樓，是1980年清理之后的樣子。”肖金亮說，圓明園在1860年遭劫后，由于社會動蕩、疏于管理，軍閥和附近村民都對圓明園遺址進行過盜取。到了1960年，西洋樓的很多遺跡已經被土堆掩埋。直到1985年前后，圓明園才迎來了一次較為徹底的清理，許多現在的景點才重見天日。“不過，當時的技術條件受限，西洋樓的很多東西并沒有嚴格按照原位擺放。有些應該立著的石構件，現在是躺著的。”
對于古建筑研究這個專業來說，西洋樓的特別之處就在于它雖遭破壞，卻留下了大量石構件。古埃及金字塔、古希臘神廟、古羅馬斗獸場都因大量采用石材而留存至今，在木材被燒毀、夯土已坍塌的情況下，西洋樓的石構件顯得彌足珍貴。時至今日，隨著考古工作日益深入，還有石構件不斷被發現。但問題也隨之而來，這些殘破的石構件原來屬于哪座建筑？應該在什么位置？
“或許大家自然而然都會想到找圖紙，可實際情況是，關于西洋樓的‘樣式雷圖’數量很少。”
樣式雷，是對清代200多年間主持皇家建筑設計的雷姓世家的譽稱。雷家是清代內務府樣式房的掌案頭目人，為皇家進行宮殿、苑囿、陵寢、廟宇等設計和修建。“樣式雷圖”就是雷家留下來的圖紙，這些圖紙有的是設計圖，有的是測繪圖，數量繁多，原先在樣式房有專門管理。但到了清末，管理混亂，“樣式雷圖”被太監宮女們夾帶著流出宮外，在民間四處流轉。
“像圓明園西洋樓這樣西式表達的建筑，圖紙本來就少。現在僅存的一些圓明園‘樣式雷圖’，分散在故宮、國圖、第一歷史檔案館、清華等單位。雖然有一些整理，但大部分都需要辨別。”
怎么辦？借助3D激光掃描是個好辦法。利用精確到毫米以下級的掃描技術，肖金亮和同事們把散落的石構件變成了電腦里的3D模型。“在電腦里，我們可以一點點去試、去拼接，找到構件之間的對位關系，特別對于曲線形狀的構件，原來手工測量難以測得的形狀，現在都準確測量了。”
有缺失？新科技老手藝修石橋
新科技的運用，讓研究團隊知道那些散落在圓明園遺址地上的石構件原先屬于哪兒。“我們在不斷更新數據庫，萬一哪天石構件某些原因出現缺損——當然我們不希望有那一天，可以利用數據庫里的信息，去追溯損壞石構件的原樣。”
機會總是留給有準備的人，一座石橋遺址的出土，給了研究團隊實踐的機會。
這座石橋位于圓明園坦坦蕩蕩景區，上有乾隆御筆刻字“碧瀾橋”，2002年被發掘出土時，構件已經散落。2006年，介入石橋復原工作時，清華同衡遺產所再次遇到了缺少圖紙的情況。于是，利用3D激光掃描技術，研究者們在電腦里完成了對石橋主要構造的拼接。
“如果按照現在修建一座仿古石橋的方法，用吊車安裝石構件，那很容易造成文物損壞。但是在電腦里，像搭積木一樣，依照石橋的弧度，遵循石構件之間的榫卯結構，一點點找到每個石構件的精確位置，可以不觸及石構件，避免了搬運過程中的損壞。”
當拼接工作在電腦里完成時，不僅現存的構件都回歸了原位，還能精確定位缺失的部分。再次借助現代科技，他們對老石材進行了化學成分分析，并在北京周邊找到了清代開采這批石材的礦脈。“我們還找到了房山區的石材雕刻非遺傳承人，請他們按照我們掃描下來的花紋，補齊了缺失的部分。這可以說是現代科技和傳統手藝的完美結合。”
經過近十年的細致工作，2015年底，碧瀾橋的修復工作正式完成。“現在碧瀾橋所在的圓明園西部景區，人流相對較少，還沒有完全開放，相信不久的將來，游客們就有機會近距離感受碧瀾橋的風采。”
難復建？依賴于技術傳承和匠人
碧瀾橋的復原只是研究團隊工作的一小部分。“相對于公眾最熟悉的西洋樓等景區，碧瀾橋要好辦一些。”為什么西洋樓難辦？因為從1980年開始，所有人印象中的西洋樓已經固定，每一點小修補、小變動，都得考慮游客是否接受。
西洋樓景區里有一個海晏堂蓄水樓，原先是給十二獸首噴泉提供水源的。蓄水樓的遺存主體是一個高7.2米左右的夯土臺，上寬下窄，看上去像是倒立著的。“蓄水樓原先有厚度達到5米的包磚，但后來被扒走，只剩下夯土，多年風雨侵蝕造成夯土臺風化、開裂、剝落嚴重，整體結構也處于不穩定狀態，非常危險。”在決定搶險加固、局部包磚后，肖金亮和同事們進行了嚴苛的準備工作。首先就是測定原始用磚的化學成分，發現燒磚用土來自門頭溝。然后是對磚塊的力學性能進行分析，“如果新做的磚，強度不如原始用磚，那么起不到保護夯土的作用，就沒有修復的意義。如果新磚的強度比老磚高，那又會造成內部應力向老磚集中”。在確定了磚的化學成分、力學性能后，施工團隊聯系了門頭溝的磚廠，按照原始的規格進行定制。磚制作好后，又請老師傅按照夯土臺上留下的砌磚印記，進行重新鋪裝。
最后的效果，既達到了加固的目的，也嚴格按照原樣修補，沒有讓游客產生不適應。
雖然當初學的是建筑，現在研究的也是建筑，但肖金亮的工作經常需要同化學、物理、攝影等其他學科打交道，為的就是更真實地還原圓明園的本來面貌。盡管“是否應該重建圓明園”的討論一直沒有停歇，但肖金亮對北京晚報記者表示：“我們對復建圓明園是不持立場的，目前所做的工作只是希望留存技術資料”。
有投資商希望在外省市異地復建圓明園，此前曾找過郭黛姮教授和肖金亮，但是商業行為顯然沒法與學術研究合拍，“一些老板有熱情，也有情懷，但在具體行動上，他們期望的只是個主題公園，弄點清代的房子，做個正殿配殿，并不準備做嚴格的原始面貌展現。如果真的要復建圓明園，不只是錢和土地，更重要的是技術的積累、記憶的傳承、工匠的培訓、物料的長期準備。我們中國的古建筑，非常依賴工匠的表達，需要長時間浸淫于古建筑行業的資深匠人”。
肖金亮和同事們的工作，繼續在新科技和老傳統之間尋找平衡，他希望能借助更多如3D激光掃描這樣的新科技，也希望能有更多遺存資料涌現出來。“我們在做的工作，希望能有更多公眾知道。一方面為公眾提供一個了解圓明園的渠道，另一方面也希望調動全社會的力量，共同加強圓明園研究，說不定誰家就有一份很有價值的圖紙。如果可以，我們希望學者和百姓能夠進行良好互動，為更好地了解圓明園的本來面貌一起努力。”
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