日照環境視角下永樂大修對武當山巖廟的影響探析
——以凌虛巖為例

王炎松 季 宇

明成祖朱棣“北修故宮，南修武當”，至明嘉靖時期武當山已經成為明朝皇室家廟[1]。其宏大的建筑群是中國古代建筑高超營造技術的代表。而巖廟是武當山建筑的漫長營造歷史中存在最悠久的建筑形式之一[2]。

目前國內對于武當山建筑群的研究主要集中在建筑群空間營造和建筑單體營造技藝等領域，針對武當山巖廟的研究有：《武當山清微宮妙華巖無梁殿研究》（2019年），研究無梁殿這一建筑形式與當時材料、結構和文化之間的關系，進一步探討武當山巖廟的原型以及建筑學和歷史學的雙重意義。《武當山隱仙巖磚石殿建筑特征及成因解析研究》（2020年）揭示巖廟建筑形制和營造技藝特征，探討了石殿的形成原因。

目前針對武當山巖廟的研究相對較少，關注點集中于巖廟中的磚石殿形制，而圍繞巖廟與其所處環境相關的研究尚未開展，針對永樂大修對巖廟所造成影響的研究也較為匱乏。

本文選取武當山凌虛巖作為研究實例，對其形制特征、空間格局進行分析，闡明其營建思路。采用計算機模擬的方法，對比分析冬至日以及夏至日有無周邊林木遮擋情況下的日照時長及太陽輻射量，從日照環境的角度，探析永樂大修對武當山巖廟的影響。

1 武當山巖廟背景概況

武當山素有“三十六巖”之說，元代張守清編纂的《玄天上帝啟圣錄》中有言：“七十二峰接天青，二十四澗水長鳴，三十六巖多隱士”[3]。在元代武當道士劉道明編撰的《武當福地總真集》（1291年—1297年）中對“三十六巖”做了具體的記載，后經過陸續的營建，逐漸發展成為了武當“七十二巖”[4]。他們本是在陡峭的崖壁前自然形成的巖窟，因不易被外人發現而被隱者選為居室，后逐漸發展成祭祀空間。據資料記載[5]，最早隱居武當山的是周大夫尹喜，棲于武當山三天門石壁之下的尹喜巖（也稱隱仙巖）。而唐代孫思邈、宋代陳摶則都在凌虛巖隱居。

到了明建文元年，燕王朱棣為反抗削藩于北方起戰事，稱有真武大帝助其“清君側，靖國難”。其奪得皇位后定都北京營建紫禁城。朱棣為鞏固話語權，同時也為便于屯兵，鎮守南方，便下詔大肆營建供奉真武大帝的武當山[6]。凌虛巖磚石殿便是明永樂十年敕建的殿宇。

2 凌虛巖現狀

2.1 凌虛巖現狀及選址

凌虛巖選址于武當山西神道五龍宮西南側陡崖之上，背靠崖壁，坐北朝南。其位于五龍宮西南1.5km，經度為110°59′E，緯度為32°27′N，海拔高度為545m。巖前為幽邃的深谷，環境清幽，其左前方有誦經臺，視野開闊。巖窟高 5.3m，寬 10.5m，深 5.25m。巖內置石殿一座，為磚石混合結構，其中供奉真武、文昌、孫思邈三座神像。面闊進深各一間，通面闊柱網 3.21m，通進深柱網 1.64m，通面寬與通進深之比為 1.95∶1。通高 3.64m（須彌座底部至正脊中心通高）[7]。

這樣的選址不僅視野開闊，擁有良好的自然景觀，而且背后的崖壁起到遮擋寒風的作用，面南也便于獲得良好的日照。周圍環境清幽秀麗，建筑體與周圍植被融為一體。

2.2 凌虛巖空間格局

凌虛巖內部的空間格局與武當山主要宮觀的空間格局基本一致，形成圍繞正殿、中軸對稱的格局，突出了正殿祭祀空間的中心地位，強化了祭祀的儀式性（圖1）。

圖1 凌虛巖空間格局

巖廟在武當山建筑群中起著配合主要宮觀，完善武當山整體空間格局的作用。大型的宮觀位于開闊的谷地或臺地，小型的巖廟位于巖壁溪澗處，使得武當山空間布局疏朗有致，富有節奏感，同時對香客游人有更多的引導性[8]。然而巖廟原本作為人隱居之所，本應是隱匿于山林中，難以尋其所在的。而在永樂大修敕建石殿后，香客游人有了明確的行進祭祀路線，同時巖廟內朝拜的方向也被加以明確的規定。原本自由隨意的空間格局變成了宮殿式的中軸線對稱的格局。原本面朝開闊的南方、朝向武當山金頂的生活場景轉變成了面朝室內北邊的石殿、背對武當山金頂的祭祀場景。

3 凌虛巖日照環境模擬

獲得充足的日照是保證居室衛生、改善居室小氣候、提高舒適度的重要因素。為了探究武當山巖廟在實際使用中是否具有良好的日照環境，使用計算機對凌虛巖的日照環境狀況進行模擬。模擬利用谷歌地球開源地理信息數據還原武當山整體環境，之后運用無人機傾斜攝影測量、近景攝影測量生成建筑尺度上的巖廟環境空間點云數據模型，在保證最大精度的前提下生成細分網格面（mesh），完成對凌虛巖及其周邊空間環境的數據化建模（圖2）。之后綜合武當山區域氣候環境數據，利用基于GRASSHOPPER平臺的LADYBUG環境模擬軟件模擬武當山凌虛巖的日照環境，以日照時長和太陽輻射量作為基本評價指標，并形成熱力分布圖（圖3）。

圖2 凌虛巖及其周邊環境現狀與三維數據模型

圖3 凌虛巖冬至日及夏至日日照時長與冬至日太陽輻射量分析

凌虛巖窟內空間環境和石殿表面總計被細分成為600719個細分網格。對其分別進行在冬至日和夏至日有無周邊林木遮擋情況下的日照時長分析，數據結果如表1。

表1 在冬至日和夏至日接受到不同日照時長的網格數量分布統計

結果顯示冬至日（12月21日）全天，日照時長在0～1個小時的網格數量有365075個，占到了整個凌虛巖計算網格數的60. 77%。日照時長在2個小時以上的網格數量為124273，僅占網格總數的26. 08%。其中來自石殿部分的網格有55050個，占到日照時長在2個小時以上網格數量的44. 30%，其余也大多集中在石殿中周圍。由以上分析圖和數據可知在有周邊樹木遮擋的情況下，凌虛巖內部較好的日照較為集中地分布在石殿及其周邊的表面。

通過史料和歷史影像得知，武當山地區歷史上并未如現今這般植被眾多，草木繁茂，大部分區域植被稀疏[9]。因此為還原歷史上的凌虛巖日照環境狀況，將凌虛巖周邊的樹木數字模型刪除，再次進行日照模擬分析，從圖中可知，冬至日（12月21日）全天，日照時長在0～1個小時的網格數量下降至了183516個，僅占整個凌虛巖計算網格數的30. 55%。日照時長在2個小時以上的網格數量達到了362768，占網格總數的60. 38%。另外日照時長3個小時以上的網格數量為295651，占整個凌虛巖計算網格數的49. 23%,大多是石殿的正立面及其正前方的地面。

由此可見，在排除周邊樹木影響之后，凌虛巖內自然石窟表面的日照狀況有了大幅度的提升，且日照環境優劣狀況大致上沿著石殿軸線向兩側遞減。這一點在冬至日太陽輻射量的分析上也有直觀的體現，在有樹木遮擋的情況下，巖廟內只有靠近石殿東側部分能夠獲得較好的太陽輻射，在排除樹木遮擋影響后，巖廟內部接受到的太陽輻射量也有了大幅度的提升。

然而在分析凌虛巖夏至日日照狀況時發現：由于全年中夏至日的太陽高度角最高，石窟內部絕大部分區域避免了陽光直射。在有周邊樹木遮擋情況下的日照時長模擬顯示夏至日（6月23日）全天，日照時長在0～1個小時的網格數量有554025個，占整個凌虛巖計算網格數的92. 23%。而在排除樹木干擾的情況過后，日照時長在0～1個小時的網格數量也僅下降到了427914個，仍占整個凌虛巖計算網格數的71. 23%。總體上而言，凌虛巖夏至日所獲日照時長和太陽輻射量都遠低于冬至日，這保證了巖廟內生活修煉環境的適宜，也說明巖廟在日照環境下具有優勢性。

從巖廟日照環境的視角，可以清晰地看出永樂大修時明成祖所敕建的石殿占據了巖廟中日照最好的區域，而原本屬于人的生活場所都被擠到了石殿日照環境較差的兩側。

4 巖廟空間特性轉換分析

永樂大修以前，巖廟的布局絕大多數是依據原有巖洞的空間大小和輪廓自由安排，巖洞中以留白的修煉空間為主，除個別之外，沒有安置石殿建筑，呈現“虛”的空間特點，修煉者活動比較自如。修煉者據于巖廟中，背靠巖洞，面向洞外，這樣適于修煉者同時面向武當山最高峰金頂，非常符合人對自然崇拜的心理。

永樂大修時，明成祖朱棣征民夫數十萬對自然加以改造，其結果就是誕生了部分人為創造的自然。對于巖廟來說，主要的改變就是在巖洞中植入石殿，石殿建筑沿著中軸線布置。巖廟原來比較自然和留白的空間布局被中心突出的石殿所代替，“虛”變成了“實”，修煉者的活動受到限制，不再自如。

結語

①明代以后，武當山巖廟建筑以及其他主要宮觀的營建思路嚴格遵循紫禁城中軸對稱式布局思路，體現了皇家家廟的功能特點。

②凌虛巖在冬至日太陽高度角較低時能夠獲得較長的日照時間，接收到較高的太陽輻射量。而在夏至日巖廟內能夠避免太陽直射，日照時長和接受到的太陽輻射量都十分低，這使巖廟“冬寒不寒，夏暑不暑”，從日照環境的角度分析適宜人的生活。

③根據日照環境分析的結論，永樂大修后，凌虛巖中日照的最佳對象為朱棣敕建的石殿，與突出石殿建筑中心地位的初衷是吻合的。與此同時，巖廟的功能由原本的生活功能轉變為了祭祀功能，人的使用場景由原來的面向金頂的崇拜變為了背向金頂的祭祀。這種改變也適用于武當山其他巖廟。本質上，是人民征服自然與改造自然力量的體現。

資料來源：

文中圖表均為作者繪制。