長城的整體性研究與數字化實踐

李嚴，張玉坤，李哲

0 引言：長城整體性保護面臨的問題

長城是世界上體量最大的建筑遺產，自1987 年被列入世界文化遺產以來，得到國際社會的廣泛關注，國際社會對長城的認識多來自于UNESCO 網站，然而該網站上對長城的介紹僅限于一般概括性描述和八達嶺、山海關、居庸關3 個關城1），3 個關城只是明長城復雜防御體系的組成部分之一，整體性尚未得見。完整性與真實性是世界文化遺產的兩大衡量標準、遺產保護工作的準繩。近100 多年來，UNESCO（聯合國教科文組織）、ICOMOS（國際古跡遺址理事會）、歐洲理事會等組織通過了一系列關于文化遺產保護的重要國際文件，逐漸形成了對文化遺產進行真實性、完整性保護的國際共識。長城文化遺產的真實性、完整性研究也成為重新解讀長城、向世界宣告長城遺產價值的重要事件。

長期以來公眾對長城的認識局限于墻體和關隘，甚至有“長城是封閉邊界的象征”的誤解，其實長城從來就不是封閉的[1]、煙火并非都在烽火臺的臺頂燃放、長城不能阻虜2）（城池才是防守的核心力量）、長城遺產的1/3 瀕臨消失，完整性如何體現？文章從理論與實踐兩方面探討長城的真實性解讀和完整性再現。

1 長城的整體性認識

中國長城，墻體只是防御體系的構成要素之一，也并非最外層防線，南北向防線縱深幾百千米，明長城軍事防御體系是由邊墻子系統、屯兵城子系統、驛傳子系統、烽傳子系統、預警子系統、邊貿子系統和屯田子系統所構成的具備整體性與系統性的巨系統。長城本體是由長城墻體及其附屬設施、自然天險、壕溝、品窖等防御工事共同構成防御體系的最外側防線。墻體之外有預警系統（明哨、暗哨、架炮、烽燧），墻體之上有關城、關口、暗門、水關4 種形式設施溝通內外，之內有城池系統，屯兵城子系統承擔邊防前線的預警、戍守和作戰任務，屯兵城子系統中的各鎮城、路城、衛城、所城、堡城、關城并非孤立，各級城池的協同作戰是保證對軍情點及時應援、防御作用得以實施的關鍵，協同的前提是軍情和政令的高效往來傳遞，而預警、烽傳和驛傳系統就是線狀分布的長城墻體和點狀分布的軍事聚落之間的連接體和生命線。驛傳系統（驛、遞、鋪和道路組成）負責運輸物資，烽傳系統（烽、燧、附燧、塢組成）負責傳遞軍情，市口（墻體外側、墻體內側、墻體之上）進行貿易交換，從東至西廣泛分布在長城沿線上，規范了長城內外兩側的經濟秩序。各系統之間分工合作，協調配合，對于邊防地區的土地開發、軍民的生活安定、邊防重鎮的防御等起到至關重要的作用（圖1）。

1.1 邊墻系統

明長城全長8851.8km，其中人工墻體6200km，邊墻子系統由墻體及其上的敵臺、墻臺，關城、關口、暗門等設施共同構成，承擔了日常瞭望、組織小規模入侵、將預警傳回的信息向兩側和內部烽燧傳遞的功能。

長城從來就不是一個封閉的墻體，長城墻體上的暗門稱為“孔竅”，崇禎十年閏四月初十日《明大司馬盧公奏議》卷七四十一寫道：“夫祖制邊墻之下多留暗門，正如人身之有孔竅，人身不因風邪易入而閉塞其五官，且風邪亦不從五官入也”。古人留下很多溝通內外的通道，如同人的五官，控制與外部世界的溝通方式，規范交換物品、傳遞信息的秩序，因為有孔竅，重要關口才會安然無恙。

圖2 示意了從外至內，前哨—“外長城/大邊”—長城線上墩臺、關口—“大邊”和“內邊”之間的軍堡—“內邊”—“內長城”內側軍堡—路城—鎮城的縱深關系。

1.2 屯兵城系統

邊鎮城池系統按照軍事級別自由高到低劃分為5 個層級：鎮城、路城、衛城、所城、堡城。明長城共有1091 個屯兵城，其中13 個鎮城、54 個路城、87 個衛城、64 個所城、1048 個堡城[2]。各級屯兵城并非孤立，城池間守望互助、協同作戰是保證軍情及時應援、防御作用得以實施的關鍵（圖3）。

1 明長城防御體系空間分布

2 防御設施示意

3 鎮城、路城、衛城、所城、堡城現狀示例

鎮城：一鎮之最高級別城池，修建在地勢平坦的交通要道上，平面呈方形或長方形，周長在12 里以上，宣化城由于是防御北元勢力的重鎮，更是達到了周長24 里的規模。鎮城的城門數量最少為4 門，多者如榆林城開7 門，主要門有甕城或關城。道路可分為干道、一般街道、巷三級，干道系統呈十字形，中央有樓，城中重要的衙署、軍事指揮建筑分布在主干道兩側，在干道、街道的交匯處形成店鋪林立的商業區，街巷兩側還分布城內的主要廟宇寺院。

路城：路城位于平坦之地，規模小于鎮城，平面大致呈方形，周長在2000～4000m。道路結構分兩級，十字形主路和巷，主道路呈十字形，分別對應各城門，城多開4 門，也有的開2 門，主要門設甕城。中央有樓，街巷廟宇眾多。

衛城：衛城是拱衛鎮城的兵力駐扎城池，屯兵屯糧，規模比鎮城小，比所城和堡城大，每衛全額兵力5600 人，城內駐扎參將，統領下轄各所。周長4～7 里，少數因險設防的衛城規模稍小。道路結構多為十字街，也有的呈一字形，道路分為街及巷二級，街巷整齊平直，通往門的主街寬闊暢達，并且多依古制在城墻內側設環城馬道，開2～4 門不等。

其次，財務公司在構建外匯資金池時存在難以集中管理的問題。集團公司下屬成員企業的發展情況不一，遍布在國內的各個地區。區域政策不同，企業改革呈現出較大的差異性。集團公司很難采用統一集中方式，對外匯資金池進行一刀切管理。不同企業之間的信息系統、技術系統不同，阻礙了集團公司職能的有效發揮。

所城：所城是拱衛衛城的兵力駐扎城池，是千戶所的駐地，由千總負責，駐兵1120 人，規模小于衛城，大于堡城。平面以方形為主，大多周長2000m 左右，主要道路十字形或一字形，分設巷道，沿城墻的內側有“環涂”，多開3 門。公署、倉庫、軍機庫等多設立在主干道的二側。

堡城：最基礎的防御單位，規模最小，百戶所的駐地，由百總（把總）統轄，駐兵112 人。周長1～4 里，開一門、二門或三門不等，主要門也設甕城。大則十字街，小則一字街，選址地形復雜，有的位于高山之上，有的位于谷地，還有隨山勢呈斜坡狀，形狀規則的堡城呈方形或長方形，不規則的形狀各異。

1.3 驛傳系統

驛站、遞運所和急遞鋪，以及驛、遞、鋪之間的道路，是支撐起整個長城防御體系的“交通網絡”。

水馬驛。驛傳系統中第一大層次機構，主要負責重要軍情和緊急文書的傳遞、政令的上傳下達、公差人員往來、以及接待使客和官員并提供休憩的場所。驛站速度快，陸路傳遞采用馬、騾等作為交通工具，水路用船。明朝相鄰驛站的間距一般為60 里或80 里。陸驛設有馬夫等，水驛則設有水夫等。

遞運所。明朝專門運送軍需物資和貢品等物資的機構。遞運所分為陸遞、水遞、水陸遞（水陸兼辦）3 種。遞運所設有大使、副使各一人，另設有百夫長。陸路由軍卒負責，水路由各地船戶負責。采取定點、定線，兼以接力的方法。明代遞運所將陸路和水路運輸實現了很好的結合，但由于明代中后期其運輸物資的職能被驛站取代、國庫支出過多等原因，遞運所遭遇大量裁革。

急遞鋪。驛傳系統中第3 個層次機構，十里一鋪，既負責傳遞軍情，也負責日常的公文傳遞。傳遞信息的方式為步遞，由鋪兵負責公文的傳遞，可深入驛站難以到達的城池，或者坡度較大的山地城池，長城沿線分布廣泛[3]。

1.4 烽傳系統

烽傳系統主要由烽火臺逐臺連接，遙望相視，連綿穿越崇山峻嶺和溝谷盆地。烽傳系統中的建筑類型包括：烽火臺（又稱墩臺或煙墩）、墩院、塢、壕塹、附燧及積薪堆。墩院、塢墻、壕塹是烽火臺的外圍防御工事；附燧是燃放煙火的火池，少者3 個，多者7 個不等，與傳遞方向垂直布置便于分辨煙火的股數（圖4）。

烽火臺按“均勻置立”的原則分布，按與邊墻的位置關系可分為沿邊墩臺、腹外接火臺和腹里接火臺。還有一種特殊的沿邊墩臺，負責向將沿邊墩臺傳來的信息傳給腹里煙墩，暫命名為“節點煙墩”3）。當遇敵情時，烽火臺逐臺接力傳遞，情報便由長城，根據警情級別傳至堡城、路城、鎮城等各級城池。

4 寧夏賀蘭山附近烽火臺及附燧

1.5 預警系統

除傳烽系統外，預警另有偵哨系統。偵哨系統負責邊外的軍事情報偵察，在古今中外戰爭中都起著舉足輕重的作用。以薊鎮為例，偵哨系統自北而南的層級關系為：明哨—暗哨—架炮—墩堠。明哨是明朝邊軍派往游牧部落內部的間諜，位于敵人腹地，用以探聽敵人動向。明哨將情報傳遞給外部潛伏的暗哨，暗哨在明哨南側，通過長城墻體上設置的隱蔽暗門進入長城內側。暗哨同時通過架炮回傳軍情。架炮一般設置于山谷兩側的山峰上，接收情報的同時可以監視山谷中敵軍的人數和行軍方向，“守邊口外傳炮，沿邊舉號挨傳”，使情報到達沿邊墩臺，進入傳烽系統。墩堠為長城線外側預警系統的最后一環，也是烽傳系統的第一環，主要負責橫向將敵情傳遞給長城沿線各敵臺關堡[5]。

1.6 互市

具有邊境貿易性質的互市始于漢初，此后互市通貢與軍事活動共同構成了長城內外最常見的兩種溝通狀態。明代中前期，沿長城一線的商貿，主要為明朝與蒙古、女真各部的馬市、木市、布市等，貿易形式有官市、民市等，自永樂起開始發展，至嘉靖、萬歷前期到達頂峰。長城沿線尚存明代互市遺跡數十處，是長城貿易場所遺存的主體。馬市格局、規模多樣，按規模大小分為3種：堡群式、墩院式、關城式。為保障交易秩序，市場堡一般均設有獨立的出、入口，建有高大的馬市樓用于監視交易活動并防備襲擾；都有多道閘口檢驗防止夾帶、走私等各種非法行為[6]（圖5）。

1.7 屯田

明代在地方實行衛所制度，衛所士兵開墾府、州、縣管轄以外的荒地，實行屯墾，稱為軍屯。明初，九邊各地屯軍常年保持在42 萬～56 萬人之間，軍屯面積在21 萬頃以上，約占全國軍屯土地數額的35%[7]。九邊軍屯管理自成體系，專門設立屯田衛所，修建屯田寨堡，大量分撥屯田軍進行耕種。明中期，軍屯逐漸衰敗，民屯作為軍屯的輔助形式逐漸在長城沿線廣大地區發展起來，另新興商屯，作為軍屯的輔助形式。長城區域屯田作為長城軍事防御體系的一個重要組成部分，強兵固邊，加強了邊防建設；同時也部分解決了當地龐大駐軍的糧餉問題，并在客觀上促進了長城地區經濟文化的發展。

2 數字化實踐

明長城龐大的體系為整體性保護、明長城的整體性數字再現帶來挑戰，相較于英德古羅馬長城的考古挖掘、保護展示，我國起步較晚。英國段哈德良長城和德國段日耳曼長城已完成考古發掘和全線公園體系建設。經過200 多年的持續考古，所有遺跡已全部完成考古挖掘和考古報告的出版。2002-2009 年，哈德良長城開展了全線及其緩沖區的測繪，核對、整理并制作了3000 多份遺跡記錄。2009 年，英格蘭遺產委員會實施了年度航空調查項目，對遺跡進行搜尋、記錄和監測。激光掃描、“運動結構數字攝影測量”“田野數字化采集系統”等新技術也越來越多地參與到遺產保護、管理與研究中。同時，國家步道沿線和完善的交通體系建設，與周邊地區發展緊密相關的遺產展示項目等，也極大促進了哈德良長城的公眾參與程度[8]。

5 明代長城沿線互市市口分布

6 明長城防御體系時空數據庫、明長城全線圖像與三維數據庫

7 “云游長城”與長城文化資源庫后臺界面（即將上線）

8 山海關中國長城博物館主展廳內容

我國的長城保護始于建國后，在“愛我中華、修我長城”倡議下實施了山海關、嘉峪關等維修工程，3 次文物普查和長城資源調查為長城遺產的真實面貌留下了珍貴的實測資料，《文物地圖集》陸續出版、《明薊鎮長城1981-1987 年考古報告》十卷本于2012 年出版，2005 年底制定了《長城保護工程（2005-2014 年）總體工作方案》，2006-2011 年完成長城資源調查，2009年后資源調查報告陸續出版。2019 年7 月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《長城、大運河、長征國家文化公園建設方案》，2023 年底基本完成建設任務。明確了6 項重點任務和5 類重點工程（保護傳承工程、研究發掘工程、環境配套工程、文旅融合工程和數字再現工程）。

課題組在史料挖掘、信息采集、數據庫建設、數字云平臺搭建以及博物館展示等方面有所進展，遺存現狀的三維數據和全貌數字在線，為線上與線下相結合的統一標示、資源分布導覽，建立國家掌控的核心數據資源平臺、統籌管理、發布、分享資源調查數據和散落地方和民間的長城數據資源提供數據基礎和技術支撐。

2.1 明長城全域全線數據庫搭建

明長城體系復雜，課題組搭建了“明長城防御體系時空數據庫”，實現明長城全域防御體系的可視化，包含1000 余座城池（鎮—路—衛—所—堡5 類）、1000 余座關隘、2000 余座驛傳（驛—遞—鋪—軍站—站城—塘站6 類）和 2000 余座烽燧的空間分布和屬性信息（地理位置、歷史沿革、聚落形制、街巷空間等），支持博物館中漢明長城墻體、城池關隘、驛傳系統、烽傳系統、預警系統和貿易市口各子系統的歷史信息、現狀照片、全景漫游和家族化復原模型的全貌展示，破解“長城是線性墻體”的認識誤區。

明長城的墻體是世界體量最大的建筑遺產，為摸清長城選址、構造做法、建筑材料、遺存和損毀情況，課題組通過兩年多時間外業航測，拍攝照片200 萬張，搭建“明長城全線圖像與三維數據庫”及其建筑目標智能識別模型，完成明長城5500km 貼近攝影測量（人工墻體總長6200km），圖像分辨率平均厘米級，并可生成墻體連續三維數據。支持明長城全線自由在線瀏覽、長城之最展示（尺度與規格之最、構造與數量之最、分布與保存之最），支持明長城全線墻體病害監測平臺建設，展示10 年前后同一地段的損毀情況（圖像和量化分析），并提供后期數據更新和物聯服務（圖6）。

2.2 線上云平臺開發

長城尺度巨大，數字再現/孿生是最佳展示手段，也是國家文化公園的第五大工程之一。課題組提出建設全線遺存數字化管理系統（云平臺），將長城國家文化公園建設五大工程合而為一，線上與線下文旅融合工程緊密相連，實現大尺度線路遺產在線虛擬游覽和公園體系同步、實時、互補。面向國內外不同需求受眾，有條件開放數字資源和專業數據庫，實現文化價值的全球性廣泛傳播。長城數字云平臺針對研究機構、管理機構和公眾群體分別搭建3 個層次內容：（1）長城基礎資料數據層，（2）長城文化知識應用層，（3）公眾展示游覽服務層（表1）。

課題組與互聯網企業聯合搭建的“云游長城”平臺和微信小程序即將上線，“云游長城”的后臺“長城文化資源庫”，通過明長城防御體系、知識專題、研究文獻、高清實拍4 個模塊涵蓋以下內容：明長城連續墻體分布、墻體現狀圖片、墻體三維影像和全景漫游、長城防御體系的構成、九邊重鎮的分布、長城知識、以明大同鎮和山西鎮為例介紹鎮、路、衛、所、堡各級城池建筑特征、長城防御體系的名詞解釋、長城建筑類型介紹、長城專欄等。首次向公眾展示明長城防御體系全貌（圖7）。

2.3 大數據支持的博物館建設

博物館建設是長城國家文化公園建設的重要內容，課題組在山海關中國長城文化博物館（暫定名）的展陳大綱編制和內容設計中，可視化長城防御體系的系統關系，常設展廳分為5 個部分：長城發生與發展、長城軍事與防御、長城營造與建筑、長城戍守生活、長城邊貿與文化。利用課題組的數據儲備，實現：（1）第一部分，長城發生與發展，利用漢、唐、金、明等時期長城體系的數據，展示長城分布、無盲區展示明長城連續空中影像和三維數字化形象，首次做到自由“飛越”明長城全線，歷代長城墻體分布時空動態演示；（2）第二部分，長城營造與建筑，利用漢明軍事制度與防御體系的空間關系數據，改變“長城就是一道墻”的傳統認知，建立各關城、城池、烽燧之間的空中游覽路線，完整展示漢明防御體系；（3）第三部分長城營造與建筑與第四部分長城戍守生活，利用三維點云模型從全線視角提煉出諸多“長城之最”，包括尺度與規格、構造與數量、分布與保存；“匠心營造”單元展示施工與管理、材料與工具、運輸與搭建、工藝技術；“龍鱗鳳羽”單元展示長城的構造——百變長城和防御設施——家園保障；（4）第五部分，長城邊貿與文化，利用明代現存貿易市場的空間分布、航照和史料挖掘貿易交換的過程，展示長城內外的南北、長城與絲路的東西向交流與融合是歷史常態，闡釋“長城并非對抗”。保持后續數據與博物館數據同步物聯更新（圖8）。

表1 長城數字云平臺搭建思路

3 結語

通過基礎數據庫建設、公眾共享的數字云平臺的搭建、博物館數字化展示及其物聯建設，向國際國內社會展示長城的真實性和完整性，是長城整體性保護和可持續發展的有效途徑。長城資源調查顯示：明長城全長6259.6km（未計2500km 左右的壕塹和自然險長度）的人工墻體中，只有8.2%保存狀況尚好，而74.1%保存較差或僅余基底部分。墻體尚且如此，城池烽燧等更甚。課題組在整體性研究基礎上，全面采集遺存現狀信息，以完成全面數字再現建設，或將通過驛傳和烽傳系統傳遞路線的空間關系，借鑒英德古羅馬長城遺址展示方法[8]，虛擬再現已消失和瀕臨消失地段，及各遺產點之間的應援關系，推動長城大型遺產的整體性保護與可持續發展。

注釋

1） 聯合國教科文組織網站http://www.unesco.org/

2） 實錄記載：兵部言：“宣、大、山西、遼東四鎮，修墻設險，僅能御零賊。若大虜潰墻深入，地廣備多，非墻軍可支。宜令邊臣嚴為守御。計在沿邊，則謹烽燧，以明耳目；在近邊，則筑墩堡，以便收保。”詔：“督撫官從實行之”《明世宗實錄卷542》，8763頁，轉引自何寶善.明實錄長城史料[M].北京:北京燕山出版社,2014:246.

3） 山西鎮沿邊墩臺包括“墩”和“臺”，“沿邊每十里或七八里為一大墩，五里四里為一小臺，大墩守軍十人，小臺五人。”腹外接火臺和腹里接火臺則每十里或八里“止用大墩，筑墻圍之，環以壕塹，留一小門，撥夜不收五人戍守，遇警接遞傳報。”另見參考文獻[5]。