東北地區(qū)高句麗山城遺跡的數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)研究

高宏博 李少宏

（沈陽(yáng)航空航天大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，沈陽(yáng) 110136）

東北古代民族擁有至少長(zhǎng)達(dá)4000 余年的筑城史，始于遼西地區(qū)的夏家店下層文化，歷經(jīng)漢魏、隋唐、遼金、元明清時(shí)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(shù)以千計(jì)的筑城遺存，這些高句麗山城大小不一、地理分布復(fù)雜、城寨形制各異、文化內(nèi)涵豐富，對(duì)推動(dòng)?xùn)|北流域文明的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)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(tǒng)一的多民族國(guó)家形成和發(fā)展研究中的重要課題[5-6]。文章通過無人機(jī)傾斜攝影、三維激光掃描、虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字技術(shù)對(duì)東北地區(qū)高句麗山城遺跡的布局、規(guī)模、建造等方面的特點(diǎn)進(jìn)行研究，提出針對(duì)性的山城遺跡數(shù)字化復(fù)原流程與方法，以完善山城文脈、恢復(fù)歷史功能性、延續(xù)當(dāng)?shù)靥厣玔7]。文章以張樓子高句麗山城的實(shí)踐研究為基礎(chǔ)，梳理其地域文脈和主要的形制特點(diǎn)，通過文脈傳承要素與復(fù)原模型的有效融合方法，借助數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行具有文脈傳承價(jià)值的古山城遺跡數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)實(shí)踐。

1 東北地區(qū)高句麗民族山城遺跡概述

東北各民族擁有獨(dú)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(shí)力由弱小落后走向強(qiáng)大先進(jìn)，筑城文化隨之豐富，因此所表現(xiàn)的山城形制、規(guī)模、功能等逐漸完善與多樣化[5]。高句麗民族屬于中國(guó)東北東夷系統(tǒng)、濊貊族系，在中國(guó)歷史上存續(xù)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(huì)結(jié)構(gòu)的重要特征之一。

高句麗山城是高句麗民族在我國(guó)北方生存和抵御其他民族重要的生活和軍事設(shè)施，是研究中國(guó)東北東夷系統(tǒng)、濊貊族系歷史和發(fā)展軌跡的重要實(shí)物依據(jù)。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(zhàn)，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(zhǎng)安城、洛陽(yáng)城相似，多為方形結(jié)構(gòu)，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(jīng)了豐富的發(fā)展過程[8]。在這一演變的過程中，高句麗民族也在學(xué)習(xí)筑城經(jīng)驗(yàn)中不斷提升自我，影響并推動(dòng)著我國(guó)作為統(tǒng)一的多民族國(guó)家的逐步發(fā)展。

2 高句麗山城遺跡數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)的意義

2.1 推動(dòng)多學(xué)科領(lǐng)域的融合發(fā)展

以設(shè)計(jì)學(xué)為引導(dǎo)，利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)協(xié)作測(cè)繪，可以更好的使多領(lǐng)域知識(shí)體系交流互鑒。從山城遺跡復(fù)原與數(shù)字化傳播平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)出發(fā)，拓展設(shè)計(jì)學(xué)的研究思路，融合高句麗民族的歷史、遺跡復(fù)原、數(shù)字化傳播平臺(tái)和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域，為設(shè)計(jì)學(xué)的理論研究和實(shí)踐提供新的思路[9]。針對(duì)東北地區(qū)文化建設(shè)發(fā)展的實(shí)際需要，立足于文脈傳承視角下的山城遺跡復(fù)原與數(shù)字化傳播平臺(tái)建設(shè)，借鑒社會(huì)學(xué)、城市考古學(xué)、數(shù)字化傳播等其他學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)策略，能夠?qū)崿F(xiàn)多領(lǐng)域、多維度的學(xué)科綜合性研究。

2.2 助力山城文化信息平臺(tái)的構(gòu)建

建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的山城遺跡數(shù)字檔案是對(duì)它進(jìn)行研究與保護(hù)的重要方式，目前我國(guó)山城遺跡數(shù)字檔案建設(shè)仍處于發(fā)展初期，建檔時(shí)會(huì)存在采集手段多樣、信息深度不同、數(shù)據(jù)覆蓋不全面等問題[10-13]。通過對(duì)東北地區(qū)高句麗山城遺跡的可視化復(fù)原，將古山城遺址中所蘊(yùn)含的特定歷史文化價(jià)值進(jìn)行發(fā)掘、提取與創(chuàng)新運(yùn)用。在促進(jìn)文化旅游發(fā)展層面，形成文化資源的有效利用，使東北地區(qū)文化底蘊(yùn)得以凸顯，積極推動(dòng)旅游業(yè)和文化產(chǎn)業(yè)的升級(jí)[14-16]。從社會(huì)效益的角度看，東北地區(qū)的文化資源、文化氛圍和文化發(fā)展水平，在一定程度上體現(xiàn)出東北地區(qū)的核心競(jìng)爭(zhēng)力[17]。山城文脈的發(fā)掘?qū)|北地區(qū)精神文化內(nèi)核的發(fā)展具有支撐性作用，對(duì)東北地區(qū)高句麗民族山城遺跡進(jìn)行數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)，是東北古代民族文化價(jià)值再現(xiàn)、文化傳播信息平臺(tái)構(gòu)建的重要舉措。

3 高句麗山城遺跡數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)的思路

3.1 復(fù)原設(shè)計(jì)對(duì)象的確定

在高句麗山城數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，首先應(yīng)選取復(fù)原對(duì)象，確立基本的設(shè)計(jì)目標(biāo)[8]。山城是高句麗民族人民的勞動(dòng)智慧，作為高句麗人民生活發(fā)展密不可分的古代高句麗文化存留，高句麗山城所蘊(yùn)含的文脈始終對(duì)研究東北地區(qū)乃至中國(guó)古代民族文化具有重要意義。由于東北地區(qū)的高句麗山城數(shù)量龐大且規(guī)模不統(tǒng)一，為保證復(fù)原設(shè)計(jì)的原真性和地域性，應(yīng)鎖定某一時(shí)間區(qū)域，將該山城的文脈體現(xiàn)控制在該時(shí)間區(qū)域內(nèi)，復(fù)原對(duì)象的確立應(yīng)當(dāng)被嚴(yán)格定位為某時(shí)期的某座古代民族山城。為充分體現(xiàn)古代山城遺跡的“文脈”與“設(shè)計(jì)”價(jià)值，展示古山城的形制設(shè)計(jì)、筑城工藝等所反映的文脈要素的傳承和表達(dá)，在進(jìn)行高句麗山城數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)時(shí)，除了實(shí)地勘察、匯編復(fù)原樣本體系外，還需基于文脈傳承與發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)高句麗山城文脈要素的建構(gòu)。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與測(cè)繪勘察

復(fù)原對(duì)象是一個(gè)整體，不僅包括古山城的建筑，還有周邊的地理環(huán)境、水文、景觀植被等。通過查閱復(fù)原對(duì)象所在歷史時(shí)期的考古調(diào)研資料、古地圖、歷史文獻(xiàn)等，獲取關(guān)于該山城相關(guān)的信息，梳理該山城的歷史發(fā)展并總結(jié)發(fā)展變化的特征。與此同時(shí)，對(duì)復(fù)原對(duì)象所在地域進(jìn)行實(shí)地考察，通過實(shí)地觀察、拍攝和田野調(diào)查手段，掌握山城目前所處文化空間的狀態(tài)，整理歸納出高句麗山城復(fù)原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息庫(kù)。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與測(cè)繪勘察的過程中，將功能不同的區(qū)塊看作每一個(gè)小的整體，共同組成高句麗山城這一個(gè)大的整體。

3.3 復(fù)原樣本的信息匯編

為選取與復(fù)原對(duì)象同時(shí)期、相似或相近地域、相同規(guī)模的其他山城作為復(fù)原樣本，匯編復(fù)原樣本體系環(huán)節(jié)尤為重要。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷提高，有關(guān)古文物、古建筑的復(fù)原工作，大部分圍繞著一些著名的文物展開，少數(shù)古跡由于相關(guān)資料和考古報(bào)告的缺乏，復(fù)原工作較為困難，因此對(duì)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(fù)原工作，造成了復(fù)原工作的兩極分化。因此，在缺少相關(guān)精確資料的情況下，采集并匯編復(fù)原樣本，在一定程度上解決了一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的高句麗山城遺址未被充分考察及復(fù)原的情況。經(jīng)過復(fù)原樣本的體系匯編這一環(huán)節(jié)，對(duì)比同時(shí)期現(xiàn)存古山城外在的形制特點(diǎn)和內(nèi)在的文脈系統(tǒng)，利用測(cè)繪相關(guān)數(shù)據(jù)和模型，篩選出相似的可以運(yùn)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(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

3.4 復(fù)原模型數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)

在三維模型復(fù)原的環(huán)節(jié)，根據(jù)復(fù)原樣本及復(fù)原對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合航拍模型圖，通過相關(guān)模型設(shè)計(jì)軟件，將高句麗山城的全貌進(jìn)行復(fù)原設(shè)計(jì)。為使復(fù)原對(duì)象具有原真性，在構(gòu)建模型的過程中，首先，應(yīng)以相關(guān)資料、典籍和考古報(bào)告為基礎(chǔ)，根據(jù)平面地形圖或高程圖，導(dǎo)入建模軟件作為地形參考，并繪制復(fù)原對(duì)象的地勢(shì)情況；其次，確定山城的進(jìn)城主要道路、城墻體系、城門等所在區(qū)域的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建模型并細(xì)化關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；最后，復(fù)原城中的瞭望臺(tái)、馬面、蓄水池等其他設(shè)施，并豐富周圍的植被。

對(duì)高句麗山城的顯性文脈要素的復(fù)原是將山城空間內(nèi)的自然環(huán)境、空間肌理、建筑工藝和裝飾細(xì)部等各要素體現(xiàn)在古山城整體復(fù)原模型中，實(shí)現(xiàn)顯性文脈要素的外在表達(dá)。在宏觀層面，將復(fù)原對(duì)象的模型賦予山城的建筑肌理，體現(xiàn)它的建筑工藝；在中觀層面，合理安排復(fù)原模型各部分的比例、色彩搭配；在微觀層面，對(duì)裝飾部件等進(jìn)行合理排布，避免影響整個(gè)山城模型的視覺效果。

4 張樓子高句麗山城的數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)實(shí)踐

此次選取張樓子高句麗山城作為復(fù)原對(duì)象，通過對(duì)張樓子高句麗山城形制特點(diǎn)和地域文脈的研究，借鑒文脈傳承要素與復(fù)原模型的有效融合方式，借助數(shù)字化技術(shù)，重構(gòu)并植入文脈要素，以形成具有文脈傳承價(jià)值的古山城數(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)氐那帻埳蕉?，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(shì)，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(shì)陡峭，向西繞過高聳的山勢(shì)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(shì)條件，南側(cè)緊靠山城的北城墻，西側(cè)與入城通道接壤，既利用天然的地勢(shì)特點(diǎn)加固了城防，又方便了當(dāng)時(shí)的居民出城取水。如今，經(jīng)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(duì)于該地域的文脈傳承與保護(hù)面臨諸多困境。

4.2 山城實(shí)地調(diào)研與測(cè)繪

利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)對(duì)張樓子山城的實(shí)地調(diào)研與測(cè)繪，得到城墻的全面數(shù)據(jù)，張樓子山城全景如圖1 所示，根據(jù)考古報(bào)告及相關(guān)文獻(xiàn)，參考相關(guān)專家所繪的張樓子山城形制圖，繪制山城內(nèi)部規(guī)劃圖，如圖2 所示，無人機(jī)測(cè)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(chǔ)上豐富并標(biāo)明重要細(xì)節(jié)，以使后續(xù)的復(fù)原過程在參考該數(shù)據(jù)時(shí)更加直觀。張樓子高句麗山城城墻依山而建，共有三個(gè)城門，分別為北門、西門、南門。由于北門外的天然蓄水池，導(dǎo)致北門處形成一個(gè)“S”型的入城通道，北門的設(shè)計(jì)也極為巧妙，在城門外面很難辨認(rèn)出北門的位置。南門處沿著城墻形成甕城結(jié)構(gòu)，南墻內(nèi)側(cè)附有城內(nèi)盤道。山城共有六個(gè)豁口，七個(gè)瞭望臺(tái)，其中六個(gè)瞭望臺(tái)在城墻內(nèi)，一個(gè)在城外東南處，在城外與南門呼應(yīng)，設(shè)計(jì)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(shù)字化復(fù)原設(shè)計(jì)方案

根據(jù)相關(guān)推斷與航拍圖及規(guī)劃形制圖，進(jìn)行山城遺址復(fù)原與虛擬現(xiàn)實(shí)展示設(shè)計(jì)，如圖3——圖4 所示。通過張樓子山城的現(xiàn)狀分析得出，因其地理特征及地域性布局的特殊性，生態(tài)環(huán)境沒有得到系統(tǒng)性的保護(hù)，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(shí)期的山城作為復(fù)原樣本庫(kù)，建立起張樓子山城文脈要素體系庫(kù)。在山城的復(fù)原設(shè)計(jì)過程中，以張樓子山城文脈傳承與發(fā)展的設(shè)計(jì)視角，在展現(xiàn)土石混筑、造型還原考古文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，由于相關(guān)考古圖片稀缺，在考古報(bào)告文字?jǐn)⑹龅幕A(chǔ)上，以實(shí)地考察的圖片和復(fù)原樣本為原型進(jìn)行合理推演，按照考古報(bào)告所提供的數(shù)據(jù)比例完成高句麗山城的形態(tài)復(fù)原設(shè)計(jì)，從而形成高句麗民族地域性特色設(shè)計(jì)風(fēng)格。具體復(fù)原步驟包括：（1）根據(jù)高程圖形成山城地形；（2）確定道路、瞭望臺(tái)、城門、城墻等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)在山城中的位置；（3）細(xì)化關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；（4）復(fù)原城中城區(qū)及其他設(shè)施；（5）復(fù)原周圍植被。

圖3 山城遺跡復(fù)原效果圖

圖4 張樓子山城虛擬現(xiàn)實(shí)展示設(shè)計(jì)

5 結(jié)論

文章在實(shí)現(xiàn)高句麗山城遺跡復(fù)原與虛擬現(xiàn)實(shí)展示設(shè)計(jì)的過程中，借助計(jì)算機(jī)數(shù)字化復(fù)原技術(shù)，將高句麗民族文化植入于古山城遺跡的活化、物化與轉(zhuǎn)化中，促進(jìn)東北文化產(chǎn)業(yè)的完善及其價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。選取東北地區(qū)具有代表性的高句麗山城，利用無人機(jī)航拍測(cè)繪、計(jì)算機(jī)數(shù)字化復(fù)原技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遼寧省鐵嶺市張樓子村典型的高句麗山城遺址數(shù)字化復(fù)原與虛擬現(xiàn)實(shí)展示設(shè)計(jì)方案。研究所用數(shù)據(jù)主要依賴于現(xiàn)代科技輔助，僅是利用數(shù)字化手段對(duì)目標(biāo)山城原貌進(jìn)行復(fù)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(jià)值的信息還需要深度挖掘。因此，在后續(xù)的研究工作中，將重點(diǎn)對(duì)古城遺跡發(fā)展及現(xiàn)狀、資源特色、發(fā)展機(jī)遇等問題進(jìn)行研究，以實(shí)現(xiàn)東北地區(qū)高句麗民族山城遺跡的合理復(fù)原。