3D技術(shù)還原中國古長城（上）

中國的長城是人類文明史上最偉大的建筑工程之一。它始建于春秋戰(zhàn)國時期，持續(xù)修建了兩千多年。它東起山海關(guān)，西至嘉峪關(guān)，全長約6700千米，通稱萬里長城。長城凝聚著我們祖先的血汗和智慧，是中華民族的象征和驕傲。但是經(jīng)過大量的抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一般人對長城的認知非常不足，更有不少同學受到一些古裝影視劇的誤導，對長城的建筑形態(tài)產(chǎn)生了錯誤的認知，這對開展長城保護工作和弘揚我國歷史文化來說都是不利的。

要保護長城，先要從認識長城開始。為了更好地讓青少年認識中國長城，筆者將科技與人文結(jié)合起來，利用3D技術(shù)還原中國古長城。下面就請大家跟隨筆者一起來了解古長城，并通過3D技術(shù)還原中國古長城吧！

知 識 積 累

長城的發(fā)展，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的復雜程度可分為三個時期：初創(chuàng)期（從東周到秦代）、成熟期（漢代到宋、金時期）、完備期（明代）。

長城形制演進說明

初創(chuàng)期

戰(zhàn)國長城

戰(zhàn)國長城結(jié)構(gòu)較為簡單，一般就地取材，山下取土、山上壘石。烽燧與墻體分離，垛口處于從木柵欄向雉堞的過渡期，與我們熟悉的明長城形態(tài)相去甚遠。

秦朝長城

限于生產(chǎn)力條件，秦朝長城與戰(zhàn)國長城一樣，就地取材，以土或石筑墻。沒有馬面、敵臺等構(gòu)造，垛口也較簡單，為雉堞形態(tài)。

成熟期

漢朝長城

漢朝長城分為漢外長城和漢內(nèi)長城。它們多在草原上建造，無險可依，亦無石可用，因此采用夯土為墻，遺址高度多在0.5—1米，寬4—8米。漢朝長城開始建造“凸”字形垛口，當然這也是在一些墻體比較完備的長城段才會有。

南北朝·北齊長城

北齊長城一般就地取材，多用土石。此時期的長城開始出現(xiàn)馬面。

金朝長城

金朝長城的防御體系更加嚴密，墻壕并列，有利于阻擊敵騎，密集的馬面增加了墻體自身防御功能，沿墻密布的戍堡有利于就近駐防，互相支援。金朝長城掘壕筑墻，省工且充分利用資源，是長城修建技術(shù)上的一個進步。

完備期

明長城

歷代長城中明長城建筑質(zhì)量最好，使用周期最長，發(fā)揮效能最大，也保存得最好。今天我們所看到的長城大多是明長城。

明長城城墻形制完備，十分堅固，在一些戰(zhàn)略要地還會排列多道城墻，層層設防。這樣的城墻結(jié)合敵樓、關(guān)城和星散附近的營城，可以形成一個復雜的防御系統(tǒng)。如人們熟知的八達嶺長城，修筑有大量的空心敵樓，可晝夜駐防，存貯軍械。它還有結(jié)合空心敵樓，便于兵士在敵樓間快速機動的城墻。城墻下部以條石，上部以城磚包筑，中間為夯土或石灰填縫的塊石，其上再加面磚修成臺階，兩側(cè)有女兒墻、雉堞，墻上有箭窗和排水溝槽等設施。

材 料 準 備

電腦、數(shù)碼相機（或照相功能較好的手機）、3D打印機、打磨工具（剪刀、美工刀、銼刀）、丙烯涂料、油畫筆。

3D打印建模設計

1. 以戰(zhàn)國石長城為例，先簡單整理戰(zhàn)國長城的材質(zhì)等資料，并在紙上繪制簡易草圖。

2. 運用3DOne軟件，在電腦上進行戰(zhàn)國石長城的墻體設計。設計分兩步，第一步是運用3DOne制作二維草圖，作一個梯形。具體參數(shù)參考前期繪制的草圖。

第二步是對制作出來的梯形草圖進行拉伸。戰(zhàn)國石長城墻體的建模設計就完成了。

3. 設計戰(zhàn)國石長城上的防御柵欄。這里分三步制作。第一步是制作長、短兩個長方體（即雉堞零件）。

第二步是利用陣列完成雉堞制作。先利用長、短兩個雉堞零件制作出一個基體，然后復制，直至跟步驟2中拉伸的墻體一樣長。這樣防御柵欄就基本成型了。

第三步是將防御柵欄組合到之前設計好的長城墻體上。

4.制作戰(zhàn)國石長城墻體表面的石塊。這里分兩步制作。第一步是制作一些橢圓貼面作為長城的表面材質(zhì)。

第二步利用陣列，將這些橢圓貼面作為石塊放置在墻體表面，形成墻面紋理，直至貼滿。戰(zhàn)國石長城的3D模型設計就完成了。