“長城從來就不只是一堵墻”

提起長城，你會想到什么？

是“大漠孤煙直，長河落日圓”的雄壯，還是“萬里長城今猶在，不見當年秦始皇”的懷古？

無論哪一種回答，作為意象的長城，本身的面貌卻似乎總是遙遠、陌生和模糊。

面對一個已經(jīng)不再“活著”的長城，我們難以想象它具體是如何運轉(zhuǎn)的，不知道它的全貌，更不了解它是如何實現(xiàn)信息傳遞、墻內(nèi)外互聯(lián)互通的。

20年來，天津大學建筑學院教授張玉坤和團隊，一直致力于挖掘長城的更多故事，越是投入，他們越是發(fā)現(xiàn)，“長城就像被一張巨幕包裹著，每撥開一點兒，都有令人驚喜的東西呈現(xiàn)出來”。

200萬張分辨率接近厘米的高清圖像、30TB以上的總數(shù)據(jù)量、達兩萬千米的無人機總飛行里程……這些年來，他們構筑起了明長城防御體系數(shù)據(jù)庫和三維數(shù)據(jù)庫。在這個“數(shù)字長城”里，明長城的一階一磚歷歷在目，周圍的山體、環(huán)境清晰可見；通過團隊30余位碩博學生的接力，他們一點一點“摸清”了長城這個龐大軍事防御系統(tǒng)的運行規(guī)則，修正了長期以來對長城的一些誤解。

作為非活態(tài)最嚴重的建筑遺址，今天的長城，沉寂默立。從時間和空間里打撈、復原，張玉坤和團隊“讓長城自己講述更多故事”。

    長城保護：真實性和完整性是兩大原則

哪一段長城最陡峭？

為了吸引關注和游客，不少長城都曾打出“最陡”“最險峻”的宣傳招牌。但實際上，在很長一段時間里，因為缺乏全線的數(shù)據(jù)對比，這個看似簡單的問題遲遲沒有定論。 

2016年，張玉坤和團隊回答了這個問題。借助攝影測量生成出的長城及兩側(cè)地形的三維模型，他們確定出位于北京市懷柔區(qū)的長城段落最為陡峭，其中有30米長的墻體坡度達到了64度，最陡峭的一段達到了72度。

“作為民族敘事史詩的重要主角，我們對長城的感知卻一直是遙遠、模糊和扁平的?！睆堄窭ふf。

研究長城這些年，張玉坤和團隊揭開了長城的不少秘密，用數(shù)據(jù)揭示了長城上“最密集的敵樓區(qū)段”、平均高度或者坡度，發(fā)現(xiàn)了長城不只是單調(diào)的“長城灰”而是一條“五彩長城”……

長城保護的家底如何？由于體量過大，這個問題一直是個謎。2007年，國家文物局與國家測繪局合作開展了明長城資源調(diào)查，并在2009年首次公布了明長城總長度等調(diào)查數(shù)據(jù)。這項基于各省級文物部門專業(yè)力量的調(diào)查，主要是以二維數(shù)據(jù)勾勒出了長城的輪廓，但是明長城的平均

高度、坡度是多少？全線的連續(xù)圖像是怎樣的？可動態(tài)對比的保存情況如何？很多更進一步的問題依然沒有答案，而“長城無秘密”的普遍認知，也極大影響了長城對公眾的吸引力。

“基礎工作做不好，會影響我們未來對長城的整體保護?！?009年，張玉坤和團隊把目光聚焦于長城建筑遺產(chǎn)保護與信息技術應用，從此開始了漫長的丈量和測繪工作。2021年年底，他們完成了“明長城防御體系空間數(shù)據(jù)庫”和“明長城全線圖像與三維數(shù)據(jù)庫”的基本建設。至此，明長城全線1000多個城池、2000多個驛傳和2000多座烽燧，長城墻體上的每個關隘、敵樓、敵臺，甚至每塊磚石，都有了全面、清晰的數(shù)字記錄。

作為匯聚團隊20年研究重要發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)集，防御體系空間數(shù)據(jù)庫不僅包括長城本體，還有邊鎮(zhèn)城池、邊貿(mào)市口等此前研究中容易被忽視的要素，而后者正是團隊研究的緣起。

作為“中國民居建筑大師”，張玉坤的重點研究對象是民居、聚落。2003年，在研究北方軍事堡寨中，張玉坤和團隊發(fā)現(xiàn)，不少看似隨意散落分布、彼此獨立的堡子，其實都從屬于一個更龐大的軍事防御體系——長城?！拔覀儼堰@些堡子看作一顆顆珠子，串起他們的正是長城。”張玉坤說。從城到墻，隨著研究的推進，長城這個“巨系統(tǒng)”自然而然地落入了他們的視野。

“長城從來就不只是一堵墻。”這是張玉坤常掛在嘴邊的一句話。今天的長城不再有人駐守，也徹底卸下了職責和使命。如何想象和還原這個巨大系統(tǒng)運作的模樣，通過對長城的數(shù)字再現(xiàn)，張玉坤和團隊讓長城自己講述出了更多故事。

自古以來，“烽火戲諸侯”都是人盡皆知的歷史故事。但很少有人知道，明長城上高聳的“烽火臺”其實多用于瞭望和防守。根據(jù)團隊航拍的圖像數(shù)據(jù)，對照明代古籍、輿圖，明代烽火臺上多建有樓櫓（房屋），是士兵休憩和儲存火器糧食的地方。真正的明代烽火其實是在臺下散落排列、更低矮的“附燧”“火池”等烽煙燃放點中點燃的。

長期以來，長城被認為是單純的“阻隔”。通過大量實地調(diào)研和文獻查證，張玉坤和團隊發(fā)現(xiàn)并考察了長城沿線的大量邊市貿(mào)易口和暗門。作為長城上朝向關外的隱蔽門洞，暗門不僅是明軍探子通行關內(nèi)關外的重要通道，也常是明王朝和塞外政權外交、交流的便通渠道。

“長城與其說是人為的天塹，不如說是一個巨大的‘秩序帶’?！痹趶堄窭ぱ壑校L城與其說封閉包裹，不如說是通過“拒止”功能為整個北方建立了生活、交往的秩序。

真實性和完整性是遺產(chǎn)保護的兩大原則。走在今天的長城上，高聳的烽火臺被圍起來修繕保護，但同為一體的“附燧”“暗門”等組成部分，卻沒受到足夠的重視。

“如果對長城的研究不全面、不完整，會導致長城的保護傳承工作的局限性和片面性，直接影響對長城的價值認知及其文化影響力的發(fā)揮?！睆堄窭ふf，希望通過團隊的研究，不僅為長城保護和監(jiān)測提供助力，更能呈現(xiàn)出長城真實、完整的歷史價值和文化內(nèi)涵，增強長城遺產(chǎn)的文化闡釋力和吸引力。

    長城研究：一個富有生機的交叉學科領域

2003年，團隊成員、天津大學建筑學院研究員李哲還是張玉坤的碩士研究生。第一次做長城數(shù)據(jù)測繪時，他“全靠著一雙腿”。跑了一圈后，看著蜿蜒起伏、走向不定的墻體，李哲和團隊知道，“只憑借人力完成全線測量是不可能的”。

明長城全線長度超過8000公里，不少段落依仗天險修建，如何在這樣大的空間尺度和地形難度上完成勘測描繪？他們選擇了一條跨學科的解決路徑——無人機低空遙感測繪。

在當時，國內(nèi)無人機市場還處在萌芽階段，沒有成熟的無人機產(chǎn)品可以直接使用。為了拍攝高精細度的畫面，需要研發(fā)更高級別的無人機，并搭載上能穿透林木的激光掃描設備。如何自主研發(fā)實現(xiàn)拍攝目標？如何設計野外作業(yè)方案，高效率地測繪蜿蜒呈曲線的長城？有一段時間，李哲泡在制造廠商處，“提需求，一起想辦法”。讀博士期間，為了解決無人機航拍航測難題，李哲干脆轉(zhuǎn)變了研究方向，專注研究建筑遺產(chǎn)的低空遙感測繪問題。

跨出這一步并不容易。傳統(tǒng)建筑學以單體建筑研究為主，量尺、卷尺是常見的測量工具，而無人機低空遙感測繪的基礎知識則是地理信息學。

“你要去理解其他學科的基礎知識，這個擴展的開始是痛苦的?！彪x開了自己“狹小的舒適圈”，李哲還記得最開始自己一邊對照著英文翻譯，一邊摸索著使用攝影測量軟件，“把年輕人拋到這樣的環(huán)境里，很能激發(fā)出自己的小宇宙?！崩钫堋奥斆鳌绷?，帶著自己測繪的作品在會議活動上、校園里“攔”住前輩專家請教，“他們的一句話、一個點撥、一個軟件推薦就能幫你破掉困擾很久的瓶頸”。

這些年來，李哲帶領的無人機航拍團隊在業(yè)內(nèi)享有知名度，先后參與了航拍清東陵、海龍屯、左江巖畫等遺產(chǎn)測量與保護項目。而隨著無人機航拍航測技術的不斷成熟，當初他踏入的“小眾”方向已經(jīng)成為一個富有生機的交叉學科領域。

其實，不僅是測繪，長城研究本身就是綜合性極強的跨學科領域。長城的設計與修建，通常是一個時期內(nèi)社會科技發(fā)展水平、政治治理能力等多方面的集中展示，因此，研究長城也常常需要借助歷史學、地理學、軍事學等多學科知識。

“長城體量龐大，涉及面多，單一學科是做不了長城研究的，一定要借助跨學科。”張玉坤說。

從城市規(guī)劃專業(yè)轉(zhuǎn)入長城研究后，博一學生姚旺發(fā)現(xiàn)，自己遇到的第一個難題竟是來自閱讀。

“我研究明長城在山西和陜西段的驛傳系統(tǒng)，需要了解古代文獻里對驛站、急遞鋪的記載，還原消息是怎么從長城向墻內(nèi)、兩側(cè)傳遞的?！迸跗鸬胤街?，姚旺有些崩潰，“古文閱讀和理解對我是一道坎兒?！?/P>

團隊的支持幫助她快速完成了過渡。建筑學、化學、計算機、考古學，在這個團隊里，“我們非常多元又很有凝聚力”。

在團隊成員、天津大學建筑學院副教授李嚴看來，能夠集結起跨學科的研究團隊，正是高校團隊的一大優(yōu)勢。

由于門洞矮小、位置隱秘，并且常常被灌木遮掩，長城上的暗門并不容易被發(fā)現(xiàn)。2007年進行的長城資源調(diào)查，也只在明長城數(shù)據(jù)庫中標記了3處暗門。

在海量基礎數(shù)據(jù)的基礎上，通過人工智能分類檢索，李哲帶領博士生張夢迪等發(fā)現(xiàn)了130多處暗門，并且還按照彼此之間的區(qū)別聯(lián)系，為這些暗門畫出了清晰的“家族樹”。

化學學科背景的學生結合專業(yè)知識研究長城，基于全線不同區(qū)域地質(zhì)分析得來的“五彩長城”現(xiàn)身了；考古專業(yè)學生的加入，為明長城研究相關文物梳理、史籍考辨工作提供了歷史學科的視角、方法……

“跨學科團隊的形成，是因為長城研究開展的必然。而這種跨學科的合作，一定會帶來更多創(chuàng)新的誕生?！崩顕勒f。

    長城探秘：一場穿越兩千年的對話

進入團隊前，研究生李明帥沒料想到研究對象是體量如此巨大的長城。

傳統(tǒng)上看，長城并不是建筑學的典型研究對象，盡管每個建筑學專業(yè)的學生都會在課堂上了解長城?！拔覀儠W官式建筑，像皇家宮殿、園林、陵墓，佛教、道教等宗教建筑和民居，但唯獨長城好像沒什么好說的，一語帶過?！崩蠲鲙浾f。

作為大型建筑遺址，長城超尺度的時空跨度，對研究者提出考驗和挑戰(zhàn)。而相較于園林、民居等建筑對象，長城又似乎“簡單，缺乏吸引力”。

在張玉坤和團隊開始這項浩大而漫長的研究前，質(zhì)疑聲也曾圍繞他們。“長城尺度太大難以把握，不是長城而是建筑學科自身的局限?！睆堄窭と绱嘶貞?，“全世界都知道，長城是一個偉大的建筑，那建筑學為什么不去研究？我們覺得長城應該是建筑學研究的內(nèi)容。”

相較于其他學科，建筑學科在長城研究上有著得天獨厚的優(yōu)勢，注重實地勘探、測繪的研究方法，能幫助驗證、拓展歷史等學科對長城的研究。而長城研究也促進了團隊對建筑學科的理解和把握。

“傳統(tǒng)的建筑學更注重單體建筑研究，長城研究則要求研究者更自覺地從大尺度上看待建筑問題和建筑遺產(chǎn)保護?！痹趶堄窭た磥?，學習研究和掌控這樣大體量的建筑遺產(chǎn)，能夠幫助學生拓展出更開闊的研究視野。

如何在同一流域、區(qū)域等大地理范圍內(nèi)，尋找建筑的相似性，確定研究主題？姚旺說，在此之前，自己在理解涉及大尺度建筑研究的論文上有很大困難，“有了更宏觀的視角后，我現(xiàn)在能更好地理解這些研究是以什么為核心開展的，能更清楚地看清一些問題”。

“問題的關鍵不是長城是否屬于建筑學，而是建筑學能不能有胸懷把長城納入進來。”張玉坤說。

兩萬千米的無人機飛行距離，近五十篇的長城研究論文和專著，長城全線的三維數(shù)字化呈現(xiàn)……20年來，團隊依靠核心成員和一批批學生的接力，一點一點“摸”清楚了長城這個巨系統(tǒng)，完成了這項浩大的“拼圖”事業(yè)。

以明長城軍事防御聚落子研究主題為例，李嚴在2004年完成了以榆林地區(qū)明長城軍事堡寨為主題的碩士論文后，繼續(xù)把明長城整體性研究作為博士論文主題，為團隊研究提供了重要框架。目前，有近10位碩博研究生按照明朝“九邊”重鎮(zhèn)（鎮(zhèn)：明朝軍事防御區(qū)劃單位）布局圖，分鎮(zhèn)完成了明長城九鎮(zhèn)具體的軍事防御系統(tǒng)研究。

這些年來，張玉坤團隊有34位碩博研究生以長城研究為碩士或博士畢業(yè)論文選題，涉及明長城“九邊”重鎮(zhèn)軍事防御系統(tǒng)、明長城重要關隘、長城驛傳系統(tǒng)等內(nèi)容。團隊還承擔了明長城整體性研究與保護規(guī)劃示范“十二五”科技支撐計劃、明長城防御體系空間分布研究等10項國家自然科學基金項目。依托項目研究，團隊為長城保護培養(yǎng)了一批中堅力量。

“長城變成一個健身場所，大家都去爬，但是又說不出這里的故事?！痹诶钫芸磥?，這是當下長城保護的一大困境。

“說實話，最開始我對長城研究沒有特別感興趣?！币ν募亦l(xiāng)是千年古城壽縣，在進入團隊前，她更對“有人的聚落”感興趣。

這些年，姚旺跟著團隊一起見證了取材于各地的建材，在歷經(jīng)百年后，仍然支撐長城雄立；體驗了古人對每個長城關隘的選址“和計算機模擬數(shù)據(jù)跑出來的結果一模一樣”的震驚，“長城已經(jīng)成為我很熱愛的方向”。

2022年暑假，在甘肅金塔縣漢長城古城，站在建于漢代的古老城墻下，望著城外寧靜的湖泊和戈壁，姚旺說自己“仿佛穿越到了兩千多年前，被前輩的智慧所折服?！毕乱徊?，漢代長城的全線梳理和研究，將是張玉坤和團隊研究的重點。

    “長城是我們民族一部壯闊的史詩，我們做的工作，就是抽絲剝繭地去挖掘、還原長城的真實樣貌?！睆堄窭ふf，這件工作就像修補一件衣衫，“把遺珠遍野、殘缺不全的長城‘補’全了，讓大家對長城有個更全面完整的認識。”

《中國教育報》2023年03月21日第4版