東北地區高句麗山城遺跡的數字化復原設計研究

高宏博 李少宏

（沈陽航空航天大學設計藝術學院，沈陽 110136）

東北古代民族擁有至少長達4000 余年的筑城史，始于遼西地區的夏家店下層文化，歷經漢魏、隋唐、遼金、元明清時期，涉及滿族、契丹族、女真族、高句麗族、肅慎族等諸多北方民族[1]。其中，高句麗族至今保留有數以千計的筑城遺存，這些高句麗山城大小不一、地理分布復雜、城寨形制各異、文化內涵豐富，對推動東北流域文明的發展和城鎮化進程，起到了非常重要的作用[2-4]。高句麗山城遺跡不僅十分豐富，而且是北方民族考古與統一的多民族國家形成和發展研究中的重要課題[5-6]。文章通過無人機傾斜攝影、三維激光掃描、虛擬現實等數字技術對東北地區高句麗山城遺跡的布局、規模、建造等方面的特點進行研究，提出針對性的山城遺跡數字化復原流程與方法，以完善山城文脈、恢復歷史功能性、延續當地特色[7]。文章以張樓子高句麗山城的實踐研究為基礎，梳理其地域文脈和主要的形制特點，通過文脈傳承要素與復原模型的有效融合方法，借助數字化技術進行具有文脈傳承價值的古山城遺跡數字化復原設計實踐。

1 東北地區高句麗民族山城遺跡概述

東北各民族擁有獨特的文化體系，各民族之間的交往遷徙頻繁。隨著各民族文化的碰撞交流，各民族實力由弱小落后走向強大先進，筑城文化隨之豐富，因此所表現的山城形制、規模、功能等逐漸完善與多樣化[5]。高句麗民族屬于中國東北東夷系統、濊貊族系，在中國歷史上存續了七百余年。在它存在的七百余年里，以山城為核心的城邑制，成為高句麗建置制度和社會結構的重要特征之一。

高句麗山城是高句麗民族在我國北方生存和抵御其他民族重要的生活和軍事設施，是研究中國東北東夷系統、濊貊族系歷史和發展軌跡的重要實物依據。高句麗山城的形制多樣化，有簸箕型、筑斷型、一面坡型、多角邊型等多種形式，四處征戰，為抵御外族入侵形成多樣的筑城形制，主要為了防御功能而存在。由于各民族文化的交融與融合，筑城形制與中原長安城、洛陽城相似，多為方形結構，套城形制。高句麗山城的筑城文化是東北古代民族的典型代表，山城的形制演變歷經了豐富的發展過程[8]。在這一演變的過程中，高句麗民族也在學習筑城經驗中不斷提升自我，影響并推動著我國作為統一的多民族國家的逐步發展。

2 高句麗山城遺跡數字化復原設計的意義

2.1 推動多學科領域的融合發展

以設計學為引導，利用無人機傾斜攝影技術協作測繪，可以更好的使多領域知識體系交流互鑒。從山城遺跡復原與數字化傳播平臺建設的目標出發，拓展設計學的研究思路，融合高句麗民族的歷史、遺跡復原、數字化傳播平臺和文化創意產業設計等諸多領域，為設計學的理論研究和實踐提供新的思路[9]。針對東北地區文化建設發展的實際需要，立足于文脈傳承視角下的山城遺跡復原與數字化傳播平臺建設，借鑒社會學、城市考古學、數字化傳播等其他學科領域的創新技術策略，能夠實現多領域、多維度的學科綜合性研究。

2.2 助力山城文化信息平臺的構建

建立統一標準的山城遺跡數字檔案是對它進行研究與保護的重要方式，目前我國山城遺跡數字檔案建設仍處于發展初期，建檔時會存在采集手段多樣、信息深度不同、數據覆蓋不全面等問題[10-13]。通過對東北地區高句麗山城遺跡的可視化復原，將古山城遺址中所蘊含的特定歷史文化價值進行發掘、提取與創新運用。在促進文化旅游發展層面，形成文化資源的有效利用，使東北地區文化底蘊得以凸顯，積極推動旅游業和文化產業的升級[14-16]。從社會效益的角度看，東北地區的文化資源、文化氛圍和文化發展水平，在一定程度上體現出東北地區的核心競爭力[17]。山城文脈的發掘對東北地區精神文化內核的發展具有支撐性作用，對東北地區高句麗民族山城遺跡進行數字化復原設計，是東北古代民族文化價值再現、文化傳播信息平臺構建的重要舉措。

3 高句麗山城遺跡數字化復原設計的思路

3.1 復原設計對象的確定

在高句麗山城數字化復原設計的環節中，首先應選取復原對象，確立基本的設計目標[8]。山城是高句麗民族人民的勞動智慧，作為高句麗人民生活發展密不可分的古代高句麗文化存留，高句麗山城所蘊含的文脈始終對研究東北地區乃至中國古代民族文化具有重要意義。由于東北地區的高句麗山城數量龐大且規模不統一，為保證復原設計的原真性和地域性，應鎖定某一時間區域，將該山城的文脈體現控制在該時間區域內，復原對象的確立應當被嚴格定位為某時期的某座古代民族山城。為充分體現古代山城遺跡的“文脈”與“設計”價值，展示古山城的形制設計、筑城工藝等所反映的文脈要素的傳承和表達，在進行高句麗山城數字化復原設計時，除了實地勘察、匯編復原樣本體系外，還需基于文脈傳承與發展理念，實現高句麗山城文脈要素的建構。

3.2 現場調研與測繪勘察

復原對象是一個整體，不僅包括古山城的建筑，還有周邊的地理環境、水文、景觀植被等。通過查閱復原對象所在歷史時期的考古調研資料、古地圖、歷史文獻等，獲取關于該山城相關的信息，梳理該山城的歷史發展并總結發展變化的特征。與此同時，對復原對象所在地域進行實地考察，通過實地觀察、拍攝和田野調查手段，掌握山城目前所處文化空間的狀態，整理歸納出高句麗山城復原設計數據信息庫。在現場調研與測繪勘察的過程中，將功能不同的區塊看作每一個小的整體，共同組成高句麗山城這一個大的整體。

3.3 復原樣本的信息匯編

為選取與復原對象同時期、相似或相近地域、相同規模的其他山城作為復原樣本，匯編復原樣本體系環節尤為重要。隨著數字化技術的不斷提高，有關古文物、古建筑的復原工作，大部分圍繞著一些著名的文物展開，少數古跡由于相關資料和考古報告的缺乏，復原工作較為困難，因此對這類古跡的研究往往只停留在字面描述上，沒有形成可視化的圖案甚至復原工作，造成了復原工作的兩極分化。因此，在缺少相關精確資料的情況下，采集并匯編復原樣本，在一定程度上解決了一些偏遠地區的高句麗山城遺址未被充分考察及復原的情況。經過復原樣本的體系匯編這一環節，對比同時期現存古山城外在的形制特點和內在的文脈系統，利用測繪相關數據和模型，篩選出相似的可以運用到的有效信息，并提煉出合理的、可以通用的元素，為高句麗山城的數字化復原設計提供參考依據。

3.4 復原模型數字化復原設計

在三維模型復原的環節，根據復原樣本及復原對象的相關數據，結合航拍模型圖，通過相關模型設計軟件，將高句麗山城的全貌進行復原設計。為使復原對象具有原真性，在構建模型的過程中，首先，應以相關資料、典籍和考古報告為基礎，根據平面地形圖或高程圖，導入建模軟件作為地形參考，并繪制復原對象的地勢情況；其次，確定山城的進城主要道路、城墻體系、城門等所在區域的關鍵節點，構建模型并細化關鍵節點；最后，復原城中的瞭望臺、馬面、蓄水池等其他設施，并豐富周圍的植被。

對高句麗山城的顯性文脈要素的復原是將山城空間內的自然環境、空間肌理、建筑工藝和裝飾細部等各要素體現在古山城整體復原模型中，實現顯性文脈要素的外在表達。在宏觀層面，將復原對象的模型賦予山城的建筑肌理，體現它的建筑工藝；在中觀層面，合理安排復原模型各部分的比例、色彩搭配；在微觀層面，對裝飾部件等進行合理排布，避免影響整個山城模型的視覺效果。

4 張樓子高句麗山城的數字化復原設計實踐

此次選取張樓子高句麗山城作為復原對象，通過對張樓子高句麗山城形制特點和地域文脈的研究，借鑒文脈傳承要素與復原模型的有效融合方式，借助數字化技術，重構并植入文脈要素，以形成具有文脈傳承價值的古山城數字化復原設計方案。

4.1 張樓子高句麗山城概述

張樓子高句麗山城位于遼寧鐵嶺市張樓子村西南處約1.5 千米，因該山城依當地的青龍山而建，在部分史料中，又名青龍山山城。山城所處的位置絕妙，倚靠青龍山的蜿蜒地勢，東面毗鄰泛河水源，山城的北部城墻緊靠泛河修建，泛河自東向西，從北、東兩面包圍著張樓子山城流過。山城的北、東兩面均形成了河谷平原，西部地勢陡峭，向西繞過高聳的山勢便是遼河沖積平原。在山城的北面有蓄水池，充分利用了地勢條件，南側緊靠山城的北城墻，西側與入城通道接壤，既利用天然的地勢特點加固了城防，又方便了當時的居民出城取水。如今，經過歲月的變遷，山城遺址存在包括墻體坍塌、外墻面石坍落、面石心石離鼓、植株破壞等問題，對于該地域的文脈傳承與保護面臨諸多困境。

4.2 山城實地調研與測繪

利用無人機傾斜攝影技術對張樓子山城的實地調研與測繪，得到城墻的全面數據，張樓子山城全景如圖1 所示，根據考古報告及相關文獻，參考相關專家所繪的張樓子山城形制圖，繪制山城內部規劃圖，如圖2 所示，無人機測繪所出的張樓子高句麗山城鳥瞰圖與考古形制圖基本吻合。在張樓子高句麗山城考古形制圖的基礎上豐富并標明重要細節，以使后續的復原過程在參考該數據時更加直觀。張樓子高句麗山城城墻依山而建，共有三個城門，分別為北門、西門、南門。由于北門外的天然蓄水池，導致北門處形成一個“S”型的入城通道，北門的設計也極為巧妙，在城門外面很難辨認出北門的位置。南門處沿著城墻形成甕城結構，南墻內側附有城內盤道。山城共有六個豁口，七個瞭望臺，其中六個瞭望臺在城墻內，一個在城外東南處，在城外與南門呼應，設計極為巧妙。

圖1 張樓子高句麗山城全景圖

圖2 張樓子高句麗山城形制圖

4.3 山城遺跡數字化復原設計方案

根據相關推斷與航拍圖及規劃形制圖，進行山城遺址復原與虛擬現實展示設計，如圖3——圖4 所示。通過張樓子山城的現狀分析得出，因其地理特征及地域性布局的特殊性，生態環境沒有得到系統性的保護，隱性文脈的傳承渠道受限。在張樓子高句麗山城文脈元素的提取融合過程中，分析出該山城所處的年代大致處于唐代初年，并選取同時期的山城作為復原樣本庫，建立起張樓子山城文脈要素體系庫。在山城的復原設計過程中，以張樓子山城文脈傳承與發展的設計視角，在展現土石混筑、造型還原考古文獻的基礎上，由于相關考古圖片稀缺，在考古報告文字敘述的基礎上，以實地考察的圖片和復原樣本為原型進行合理推演，按照考古報告所提供的數據比例完成高句麗山城的形態復原設計，從而形成高句麗民族地域性特色設計風格。具體復原步驟包括：（1）根據高程圖形成山城地形；（2）確定道路、瞭望臺、城門、城墻等關鍵節點在山城中的位置；（3）細化關鍵節點；（4）復原城中城區及其他設施；（5）復原周圍植被。

圖3 山城遺跡復原效果圖

圖4 張樓子山城虛擬現實展示設計

5 結論

文章在實現高句麗山城遺跡復原與虛擬現實展示設計的過程中，借助計算機數字化復原技術，將高句麗民族文化植入于古山城遺跡的活化、物化與轉化中，促進東北文化產業的完善及其價值的實現。選取東北地區具有代表性的高句麗山城，利用無人機航拍測繪、計算機數字化復原技術，實現了遼寧省鐵嶺市張樓子村典型的高句麗山城遺址數字化復原與虛擬現實展示設計方案。研究所用數據主要依賴于現代科技輔助，僅是利用數字化手段對目標山城原貌進行復原的嘗試，限于可直接參考的史料及歷史照片較少，在該方面獲取的有價值的信息還需要深度挖掘。因此，在后續的研究工作中，將重點對古城遺跡發展及現狀、資源特色、發展機遇等問題進行研究，以實現東北地區高句麗民族山城遺跡的合理復原。