让箭扣长城“焕新生”

编者按：2024年5月14日，习近平总书记给北京市延庆区八达岭镇石峡村的乡亲们回信，深刻阐释长城的独特价值和守护好长城的重大意义，勉励大家“接续努力、久久为功，像守护家园一样守护好长城，弘扬长城文化，讲好长城故事，带动更多人了解长城、保护长城，把祖先留下的这份珍贵财富世世代代传下去”。

如今，爱长城、护长城的队伍不断壮大，这一次，我们把目光投向年轻人。他们守护长城本体，既呵护一砖一石，也用科技手段监测和修缮，跟风霜侵蚀比拼速度，这是青年们的勤奋和智慧；他们挖掘长城文脉，让古韵乡愁、山河多娇的长城故事传播更广，这是青年们的情怀和执着；他们弘扬长城精神，让绵延万里的城墙，有了更酷更时尚的形象气质，这是青年们的创意和才华。

他们的青春，因长城更精彩。而古老的长城，也因为有了这些年轻人的守护，在新时代焕发出新的光彩。

箭扣长城，因形似W、如满弓扣箭而得名，风光壮美却至为险峻。从漫长岁月中走来，它不断被雨雪风霜侵蚀，变得残损、破败。

如何才能把现有的长城完整、清晰、真实地记录下来，并科学复原其历史原貌？北京大学考古文博学院尚劲宇团队有个办法——依托无人机摄影和数字化技术制作超高精度模型，真实、细腻地再现长城。

在修缮和清理过程中，长城本体的状态是在不断发生变化的。通过数字化记录，尽量将其现场的某一个阶段、时刻可视化、直观化，这样，整个工程完工之后，可以有回溯的材料。在未来，也能够更好地展示这些遗址、遗存，让公众能够更容易理解。

比如，如果有人想看箭扣长城修缮前的样子，打开模型就能看到人为干预前长城真实的样貌，包括周边植被、山势等的总体情况，甚至能看清一块残破的城砖在修缮前后发生的变化。

尚劲宇和箭扣长城的故事，要从2018年讲起。这一年，箭扣南段长城保护修缮项目（简称“箭扣二期”）首次引入数字化技术，北京大学考古文博学院负责具体工作，26岁的尚劲宇加入测量团队。团队承担了152号敌台数字化记录工作，这也是业内首次在长城保护修缮工程中探索开展数字化全过程记录。

当时比较成熟的古建测量方法是使用三维激光扫描设备，尚劲宇对此非常熟练，他曾经参与测量过不少木构建筑。可地形险峻的箭扣长城，很难找到可以安稳放置这种设备的理想场地，如果改用手持设备，测量精度会大打折扣。尚劲宇和团队成员琢磨了很久，突然想到，风光摄影师用无人机拍摄长城，那么给长城做测量、留资料，是不是也能借用这种方法？

用无人机航空摄影测量，在空中对周边地形和修缮工程段做全景记录，或是贴近墙体做近景摄影测量，这能让施工团队直观看到长城的变化。

这项工作，要比风光摄影难太多。长城上经常刮大风，为了让三维模型里的每一块城砖经得起放大细看，无人机经常要飞得很低，贴近、贴近再贴近，最近的时候离城墙不足5米。短短100米的长城，要拍摄2000多张照片，整个箭扣二期工程，拍摄了上万张照片，连墙砖破损的断碴都拍得清清楚楚。随后，再用计算机将这些图像拼接在一起，从而构建起高精度的长城三维模型。科技人员通过三维模型能直观检测出箭扣长城的破损及结构缺陷，“相当于照了个CT，这些数据可以提供给各方使用，不同研究背景的人能从这一数据中得到不同的信息”，北京大学考古文博学院副院长张剑葳补充说。

通过对152号敌台干预前、清理后和施工中的数字化记录，尚劲宇团队发现，152号敌台东南侧倾斜垛墙在拆砌后没有恢复到干预前的原状，修缮团队对此进行了及时调整。

今年，箭扣长城五期保护修缮项目（简称“箭扣五期”）动工了。箭扣五期位于北京市怀柔区，东起牛角边，西至正北楼，全长915米，包含6座敌台、5段边墙（即117号敌台—122号敌台及117号—122号敌台间边墙）。按照“边考古、边研究、边修缮”的原则，整个保护修缮工程预计2026年完工。

箭扣五期将继续开展全程数字化记录工作，赋能修缮工程考古、勘察、设计和施工各阶段。数字化成果将部署在云端，共享给项目各参与方，方便掌握箭扣五期的最新现状，提升修缮工程科学性。

箭扣五期的数字化工作由尚劲宇团队负责。“我们以无人机摄影测量、全景摄影等技术手段，构建箭扣五期时序化的数字虚拟场景。”尚劲宇说，在整个工程结束后，通过各个时间段的数据对比，可以回溯考古过程，检验“边考古、边修缮”成果。现在，团队成员已经基本不用手动控制了，他们会预先按照坐标设计好路线，让无人机自主飞行、拍摄、存储。从给长城搭建数字三维模型，到设计航线自主执行拍摄任务，尚劲宇团队一直都是“吃螃蟹的人”。

尚劲宇团队还创造性地提出了“源场景”数字化方案，此系统具有创新性和领先性。第一，单项数字化成果，如模型、全景和正射影像等，数据都比较大，使用不便。“源场景”可以对单项数字化成果进行分级处理，在不损失数据精度的同时，线上快速加载显示，让数字化成果真正成为能够使用的数字资产。第二，基于模型、全景和正射影像等不同类型的数字资产，“源场景”可以根据空间关系组成数字场景，将同一场景下的数字资产有机地整合在一起，让保护修缮工程项目成员能够更加直观、便捷地使用数字化成果。第三，“源场景”支持保护修缮工程项目成员在线基于数字场景进行信息标注，有效整合保护修缮工程相关信息，加强多方协同。第四，箭扣五期项目中，考古发掘后会得到更多信息，勘察设计方案可能需要随之调整。这一过程中，基于“源场景”系统提供的源对象库和绘图工具可进行线上数字图纸绘制，“二维”图纸可以摇身变为“三维”图像。

尚劲宇说，接下来工作的重点，是在保证数字化工作本身的高精度、高效率的同时，推动数字化成果更进一步和保护修缮工程需求紧密结合。“我们的根本目标是吸引更多人关注长城、走近长城，参与长城保护。”尚劲宇说，无人机摄影和数字化技术介入长城保护后，也为其他古建筑遗迹保护和文保方法的设计，提供了前所未有的经验。

责任编辑：丁莉莎