三維重建技術(shù)背景下的克什克騰旗吉日邊堡調(diào)查與初步研究

李志鵬　郭天祎　滕玉磊　周偉　李鵬

摘 要：通過運用三維重建技術(shù)，結(jié)合吉日邊堡與金界壕遺址的位置關(guān)系，可知其是金代時期界壕邊堡遺址。吉日邊堡選址位置優(yōu)越，體現(xiàn)出軍事防御功能，其與周邊的色爾崩堡址、敖倫諾爾堡址、阿爾默勒黑圖諾爾等沿線堡址共同構(gòu)成克什克騰旗界內(nèi)金界壕防御體系，吉日邊堡為研究金代界壕邊堡遺跡及其防御體系提供了良好研究范例。

關(guān)鍵詞：三維重建技術(shù);吉日邊堡;金界壕

吉日邊堡（舊稱“石門子堡址”）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市克什克騰旗白音查干蘇木吉日嘎查東北2千米處，距金界壕遺址直線距離1.9千米。堡址中心地理坐標(biāo)：東經(jīng)117.24870786°，北緯43.70857476°，海拔高度1472.4米。該堡址于1988年克什克騰旗博物館配合第二次文物普查時首次發(fā)現(xiàn)，并命名為“石門子堡址”，2001年改為“吉日邊堡”（圖1）。當(dāng)年調(diào)查報告記，“堡址平面呈方形，邊長326米。夯筑土墻，基寬6米，頂寬1.5米，高2米。南墻正中開門，寬10米，外加筑甕城。四角有角臺。四面墻上各有馬面2個。堡外掘有兩道壕，間距4米，壕寬4米，深2米。堡內(nèi)中南部有建筑址多處”①，為金界壕防御體系中較為典型的一座邊堡。

2021年7月，內(nèi)蒙古民族大學(xué)西遼河流域歷史文化研究中心前往內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗，運用多視角影像三維重建技術(shù)對克什克騰旗境內(nèi)數(shù)座現(xiàn)存金代時期界壕邊堡遺址進行了航拍數(shù)據(jù)采集，并依據(jù)采集數(shù)據(jù)進行3D數(shù)字建模，又獲得了關(guān)于克什克騰旗金代界壕邊堡遺址的最新數(shù)據(jù)信息，現(xiàn)簡報如下。

1 城址調(diào)查

1.1 數(shù)據(jù)采集

本次數(shù)據(jù)采集，使用大疆精靈4RTK航拍器進行低空飛行拍攝，飛行高度80米，焦距長度8.8毫米，分辨率為5472×3648，地表覆蓋600米×600米。此次航拍飛行路線為南北交替依次飛行，飛行軌跡成網(wǎng)格狀。后期將所采集數(shù)據(jù)傳輸至地面工作站進行數(shù)據(jù)整合、加工及處理，運用DJI Terra和AgisoftPhotoScan Professional軟件建立吉日邊堡三維影像數(shù)字模型，堡址模型生成后，通過Global Mapper軟件生成高程圖和等高線圖，最終建立城址三維數(shù)字模型（圖2、圖3）。

1.2 數(shù)據(jù)分析

邊堡形制和規(guī)格：城址平面呈菱形，整座堡址結(jié)構(gòu)清晰，保存情況較好。該堡址為黃土夯筑，城內(nèi)部有建筑遺址多處，現(xiàn)存城墻基寬6～7米，上寬約1.5～1.8米，城墻高2～3米;堡址功能區(qū)保存較好，現(xiàn)存馬面8個，每個城墻各存有2個，并對稱分布;角樓4個，分布在堡址四個城墻拐角銜接處;堡址南開一城門，寬約10米，外加筑半圓形甕城;堡址外側(cè)沿城墻存有環(huán)壕，圍繞堡址一周而成。

經(jīng)過數(shù)據(jù)采集及后期數(shù)據(jù)處理，通過DJI Terra軟件測繪可得知，吉日邊堡東城墻長324.16米，南城墻長332.55米，西城墻長324.99米，北城墻長323.95米，堡址周長1305.65米，面積約99707平方米，該堡址城門外側(cè)筑有一半圓形甕城，甕城東西長約46.37米，南北長約32.14米。邊堡共有馬面8個，均勻分布在四個城墻之中，東城墻兩馬面距離84.57米，南城墻兩馬面距離116.94米，西城墻兩馬面距離78.52米，北城墻兩馬面距離84.23米，就周長、面積等各項數(shù)據(jù)而言，該堡址屬于中大型城址。

環(huán)壕：在吉日邊堡外圍清晰可見兩道凸起，圍繞堡址一周交接而成，是為環(huán)壕。通過后期對邊堡三維模型的測量可得出環(huán)壕與城墻、環(huán)壕與環(huán)壕之間距離的準(zhǔn)確數(shù)值。環(huán)壕邊長數(shù)據(jù)分別如下：東壕南段部分城墻損毀，邊長剩余332.74米，南壕東段少部分受河流侵蝕，部分城墻損毀，邊長剩余297.84米，西壕邊長358.19米，北壕邊長344.51米。堡址外所筑內(nèi)壕與堡址城墻之間距離如下（順時針計算）：①內(nèi)壕距東城墻距離：距東城墻馬面位置（北側(cè)）23.91米、（南側(cè)）29.74米。②內(nèi)壕距南城墻距離：距南城墻馬面位置（東側(cè)）23.59米、（西側(cè)）27.08米，距南城墻甕城位置31.43米。③內(nèi)壕距西城墻距離：距西城墻角樓（南側(cè)）25.45米、（北側(cè)）23.64米，距西城墻馬面（南側(cè)）29.62米、（北側(cè)）26.97米。④內(nèi)壕距北城墻距離：距北城墻馬面（西側(cè)）25.39米、（東側(cè)）27.42米，距北城墻角樓（東側(cè)）27.42米，整體數(shù)值在23.59米至31.43米之間。堡址外所筑外壕與堡址城墻之間距離如下（順時針計算）：①外壕距東城墻距離：距東城墻馬面位置（北側(cè)）35.82米、（南側(cè)）40.56米。外壕距南城墻距離：距南城墻馬面位置（東側(cè)）34.13米、（西側(cè)）37.53米，距南城墻甕城位置51.44米。②外壕距西城墻距離：距西城墻角樓（南側(cè)）35.86米、（北側(cè)）42.15米，距西城墻馬面（南側(cè)）40.05米、（北側(cè)）37.75米。③外壕距北城墻距離：距北城墻馬面（西側(cè)）39.35米、（東側(cè)）36.25米，整體數(shù)值在34.13米至51.44米之間;內(nèi)、外壕之間存有一定間隙，以東城墻為始，距離分別為：3.96米，4.59米，4.13米，4.27米，6.62米，整體數(shù)值在3.96米至6.62米之間（圖4）。

此外，堡址外環(huán)壕圍繞堡址一周，形狀規(guī)格大體與堡址相似，圍繞馬面、甕城略有凸起，經(jīng)測量其之間數(shù)據(jù)如下，外壕：東城墻一側(cè)為59.36米，南城墻一側(cè)為101.96米，西城墻一側(cè)為57.33米，北城墻一側(cè)為65.06米，整體數(shù)值在57.33米至101.96米之間。內(nèi)壕：東城墻一側(cè)為71.89米，南城墻一側(cè)為117.43米，西城墻一側(cè)為72.6米，北城墻一側(cè)為78.34米，整體數(shù)值在71.89米至117.43米之間。

2 初步結(jié)論

基于地表調(diào)查與三維數(shù)字模型結(jié)果分析，我們可以初步得出以下結(jié)論。

2.1 形制和規(guī)格

通過本次數(shù)據(jù)采集及處理，對吉日邊堡數(shù)據(jù)有了新的發(fā)現(xiàn)。形制上，該堡址呈菱形，整體北偏西約13°，糾正了二普資料中堡址呈方形的說法，補充了二普資料中堡址的方位及角度。規(guī)格上，該堡址四道城墻長度不一，東城墻長324.16米，南城墻長332.55米，西城墻長324.99米，北城墻323.95米，周長1305.65米，面積約99707平方米，糾正了二普資料中堡址邊長均為326米的說法，補充了堡址的周長及面積數(shù)據(jù)。堡址外現(xiàn)存有環(huán)壕，以東城墻為始，間距分別為：3.96米、4.59米、4.13米、4.27米、6.62米，整體數(shù)值在3.96米至6.62米之間，補充糾正了二普資料中環(huán)壕間距4米、寬4米的說法。對環(huán)壕現(xiàn)存長度及內(nèi)外環(huán)壕距各城墻之間的距離進行了測量并得出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，補充了二普資料中的空白。

2.2 選址及與周邊城址的關(guān)系

吉日邊堡距金界壕遺址1.9千米，從地理位置可判斷出隸屬于金界壕防御體系之中，此堡當(dāng)屬金代界壕邊堡無疑。該邊堡地處山地、平原及河流交錯地帶，其以東2千米為地勢較為突出的山脈，行人、車輛不易通行，堡址以南為查干河，水流湍急，地勢險峻，在選址上具有明顯的軍事防御作用。此外在吉日邊堡周邊還分布有其他數(shù)座邊堡遺址，其西南方向為敖倫諾爾堡址、阿爾默勒黑圖諾爾堡址、烏蘭蘇堡址等，東北方向為色爾崩堡址、沙胡筒堡址等，諸多堡址彼此相互協(xié)防，構(gòu)成一道強有力的防御體系。

3 結(jié)語

吉日邊堡是內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗地區(qū)目前所發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形制保存完好、規(guī)模較為大型的邊堡遺址，為研究金代界壕邊堡遺跡及其防御體系提供了良好研究對象，具有較高的學(xué)術(shù)研究價值。三維重建是目前城址調(diào)查研究中最為便捷且耗時短、成本低的一項技術(shù)，對古代遺跡三維影像重建，可使我們更為直觀系統(tǒng)地了解遺跡本身的特點及其與周邊遺跡的內(nèi)在聯(lián)系，現(xiàn)代技術(shù)與古代遺存相結(jié)合，可使我們更科學(xué)地獲得關(guān)于古代遺跡本身真實、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，提高了我們對古代遺存認(rèn)知的準(zhǔn)確度，開拓了古代城市遺址研究的新視野，同時也可提供研究的新方法，該技術(shù)本身具有操作簡單、成本低廉、效果突出的特點和優(yōu)勢，為古代城市遺址調(diào)查與研究提供了良好的范例。