讓箭扣長城“煥新生”

編者按：2024年5月14日，習近平總書記給北京市延慶區八達嶺鎮石峽村的鄉親們回信，深刻闡釋長城的獨特價值和守護好長城的重大意義，勉勵大家“接續努力、久久為功，像守護家園一樣守護好長城，弘揚長城文化，講好長城故事，帶動更多人了解長城、保護長城，把祖先留下的這份珍貴財富世世代代傳下去”。

如今，愛長城、護長城的隊伍不斷壯大，這一次，我們把目光投向年輕人。他們守護長城本體，既呵護一磚一石，也用科技手段監測和修繕，跟風霜侵蝕比拼速度，這是青年們的勤奮和智慧；他們挖掘長城文脈，讓古韻鄉愁、山河多嬌的長城故事傳播更廣，這是青年們的情懷和執著；他們弘揚長城精神，讓綿延萬里的城墻，有了更酷更時尚的形象氣質，這是青年們的創意和才華。

他們的青春，因長城更精彩。而古老的長城，也因為有了這些年輕人的守護，在新時代煥發出新的光彩。

箭扣長城，因形似W、如滿弓扣箭而得名，風光壯美卻至為險峻。從漫長歲月中走來，它不斷被雨雪風霜侵蝕，變得殘損、破敗。

如何才能把現有的長城完整、清晰、真實地記錄下來，并科學復原其歷史原貌？北京大學考古文博學院尚勁宇團隊有個辦法——依托無人機攝影和數字化技術制作超高精度模型，真實、細膩地再現長城。

在修繕和清理過程中，長城本體的狀態是在不斷發生變化的。通過數字化記錄，盡量將其現場的某一個階段、時刻可視化、直觀化，這樣，整個工程完工之后，可以有回溯的材料。在未來，也能夠更好地展示這些遺址、遺存，讓公眾能夠更容易理解。

比如，如果有人想看箭扣長城修繕前的樣子，打開模型就能看到人為干預前長城真實的樣貌，包括周邊植被、山勢等的總體情況，甚至能看清一塊殘破的城磚在修繕前后發生的變化。

尚勁宇和箭扣長城的故事，要從2018年講起。這一年，箭扣南段長城保護修繕項目（簡稱“箭扣二期”）首次引入數字化技術，北京大學考古文博學院負責具體工作，26歲的尚勁宇加入測量團隊。團隊承擔了152號敵臺數字化記錄工作，這也是業內首次在長城保護修繕工程中探索開展數字化全過程記錄。

當時比較成熟的古建測量方法是使用三維激光掃描設備，尚勁宇對此非常熟練，他曾經參與測量過不少木構建筑。可地形險峻的箭扣長城，很難找到可以安穩放置這種設備的理想場地，如果改用手持設備，測量精度會大打折扣。尚勁宇和團隊成員琢磨了很久，突然想到，風光攝影師用無人機拍攝長城，那么給長城做測量、留資料，是不是也能借用這種方法？

用無人機航空攝影測量，在空中對周邊地形和修繕工程段做全景記錄，或是貼近墻體做近景攝影測量，這能讓施工團隊直觀看到長城的變化。

這項工作，要比風光攝影難太多。長城上經常刮大風，為了讓三維模型里的每一塊城磚經得起放大細看，無人機經常要飛得很低，貼近、貼近再貼近，最近的時候離城墻不足5米。短短100米的長城，要拍攝2000多張照片，整個箭扣二期工程，拍攝了上萬張照片，連墻磚破損的斷碴都拍得清清楚楚。隨后，再用計算機將這些圖像拼接在一起，從而構建起高精度的長城三維模型。科技人員通過三維模型能直觀檢測出箭扣長城的破損及結構缺陷，“相當于照了個CT，這些數據可以提供給各方使用，不同研究背景的人能從這一數據中得到不同的信息”，北京大學考古文博學院副院長張劍葳補充說。

通過對152號敵臺干預前、清理后和施工中的數字化記錄，尚勁宇團隊發現，152號敵臺東南側傾斜垛墻在拆砌后沒有恢復到干預前的原狀，修繕團隊對此進行了及時調整。

今年，箭扣長城五期保護修繕項目（簡稱“箭扣五期”）動工了。箭扣五期位于北京市懷柔區，東起牛角邊，西至正北樓，全長915米，包含6座敵臺、5段邊墻（即117號敵臺—122號敵臺及117號—122號敵臺間邊墻）。按照“邊考古、邊研究、邊修繕”的原則，整個保護修繕工程預計2026年完工。

箭扣五期將繼續開展全程數字化記錄工作，賦能修繕工程考古、勘察、設計和施工各階段。數字化成果將部署在云端，共享給項目各參與方，方便掌握箭扣五期的最新現狀，提升修繕工程科學性。

箭扣五期的數字化工作由尚勁宇團隊負責。“我們以無人機攝影測量、全景攝影等技術手段，構建箭扣五期時序化的數字虛擬場景。”尚勁宇說，在整個工程結束后，通過各個時間段的數據對比，可以回溯考古過程，檢驗“邊考古、邊修繕”成果。現在，團隊成員已經基本不用手動控制了，他們會預先按照坐標設計好路線，讓無人機自主飛行、拍攝、存儲。從給長城搭建數字三維模型，到設計航線自主執行拍攝任務，尚勁宇團隊一直都是“吃螃蟹的人”。

尚勁宇團隊還創造性地提出了“源場景”數字化方案，此系統具有創新性和領先性。第一，單項數字化成果，如模型、全景和正射影像等，數據都比較大，使用不便。“源場景”可以對單項數字化成果進行分級處理，在不損失數據精度的同時，線上快速加載顯示，讓數字化成果真正成為能夠使用的數字資產。第二，基于模型、全景和正射影像等不同類型的數字資產，“源場景”可以根據空間關系組成數字場景，將同一場景下的數字資產有機地整合在一起，讓保護修繕工程項目成員能夠更加直觀、便捷地使用數字化成果。第三，“源場景”支持保護修繕工程項目成員在線基于數字場景進行信息標注，有效整合保護修繕工程相關信息，加強多方協同。第四，箭扣五期項目中，考古發掘后會得到更多信息，勘察設計方案可能需要隨之調整。這一過程中，基于“源場景”系統提供的源對象庫和繪圖工具可進行線上數字圖紙繪制，“二維”圖紙可以搖身變為“三維”圖像。

尚勁宇說，接下來工作的重點，是在保證數字化工作本身的高精度、高效率的同時，推動數字化成果更進一步和保護修繕工程需求緊密結合。“我們的根本目標是吸引更多人關注長城、走近長城，參與長城保護。”尚勁宇說，無人機攝影和數字化技術介入長城保護后，也為其他古建筑遺跡保護和文保方法的設計，提供了前所未有的經驗。

責任編輯：丁莉莎