高源 董楠楠 蘇俊霆 涂文慧 王平

摘要：荊州古城是1982年11月國務院公布的第一批全國24座歷史文化名城之一，荊州的古城墻是我國跨越朝代最多、延續(xù)時代最長并且由土城墻發(fā)展而來的唯一古城垣。然而當前荊州古城墻的保護狀況卻不容樂觀，荊州古城墻的保護牽動著全社會的關注，本研究結(jié)合荊州古城墻的實地調(diào)研和測繪，試探性地提出了荊州古城墻數(shù)字化保護方法。

關鍵詞：荊州；古城墻；數(shù)字化；保護

古代城墻作為防御工程，使得城市的輻射功能大大加強，促進了城市的經(jīng)濟發(fā)展。城墻作為一種特殊的巨大工程，經(jīng)歷了4000多年的歷史，耗費的財力、物力更是不計其數(shù)，是歷代王朝國庫開支的重要方面。[1]荊州古城墻的歷史價值和現(xiàn)實意義顯而易見，但由于受到自然或者人為的種種因素的影響，古城墻的保護工作并不令人滿意，其整體的完好性正受到嚴重的威脅。

1荊州古城簡介

荊州古城墻位于湖北省荊州市荊州區(qū)，現(xiàn)存明清時期重建的古城墻東西長為3.75公里，南北寬為1.2公里，面積為4.5平方公里，城墻周長為10.28公里，高9米。總體呈現(xiàn)出不規(guī)則的橢圓形，四周都有護城河環(huán)繞。荊州古城墻設置有甕城、敵樓、戰(zhàn)屋、炮臺、藏兵洞、復城門等防御體系，歷來都是易守難攻，素有“鐵打荊州”之說。荊州古城墻四周，原有6座城門，即東門、小東門（公安門）、南門、西門、大北門、小北門，都是以條石壘砌墻腳，石灰糯米漿來砌縫，非常堅固。新中國成立之后，為改善城市交通、促進經(jīng)濟發(fā)展，便在原有六座城門的基礎上新增加了三座城門，即是新東門、新南門、新北門，那么荊州古城墻現(xiàn)有的城門已有9座了。經(jīng)最新古城垣考古發(fā)掘?qū)嵨锟茖W驗證，荊州古城墻是我國延續(xù)時代最長、跨越朝代最多、由城墻發(fā)展演變而來的唯一古城垣，距今2800多年。[2]

2荊州古城墻損傷現(xiàn)狀考察

歷經(jīng)風雨，飽經(jīng)歷史滄桑。荊州古城墻雖然在總體上保存相對完整，但是在某些地方卻仍然損失嚴重。經(jīng)過實地研究考察，荊州古城墻的損失現(xiàn)象可以歸納為：墻面損傷、墻體裂縫、墻體磚塊局部松動和損壞以及地基損壞等。其損傷現(xiàn)象主要如下：（1）墻面大部分風化起層，粉化剝落，磚縫之間的膠結(jié)材料腐蝕沖走，還有部分地方侵蝕腐化十分嚴重，磚體空洞而使得整個墻面凹凸不平。（2）墻面雜草樹木生長泛濫，尤其是高大繁茂植物的生長更是對墻體造成了極大的破壞。由于樹木生長而引起墻體裂縫、墻面扭曲、膨脹等現(xiàn)象十分嚴重。（3）荊州古城墻磚面出現(xiàn)裂紋很多。根據(jù)不完全統(tǒng)計結(jié)果表明，在寅賓門到紀南門的一段城墻上，僅3米以上的裂紋數(shù)目就已經(jīng)多達上百余條，最大裂縫寬度達到3厘米。（4）很多地方都有大面積墻體出現(xiàn)松動的現(xiàn)象。有些地方甚至出現(xiàn)凹起隆起、錯位等十分嚴重的損失現(xiàn)象，隨時都有倒塌的可能。（5）有些城墻段中下部的地方磚體被壓碎，很多地方的地基磚石遭到破壞。（6）某些墻面損傷的地方與裂縫直接用水泥砂漿和紅磚修繕，與城墻的原有古樸風格很不協(xié)調(diào)。（7）有些修繕保護城墻的處理辦法不徹底。例如砍樹不除根等等。（8）古城墻內(nèi)部表面有一些瞎亂凃畫的現(xiàn)象，不僅破壞其文化價值，而且還會直接對古城墻造成損壞。

3荊州古城墻數(shù)字化保護建立

從荊州古城墻的實際保護來看，荊州古城墻的保護狀況不容樂觀，古城墻的有些地方甚至損壞嚴重。于是本研究項目便試探性地提出了荊州古城墻數(shù)字化保護體系，數(shù)字化保護體系由基本的古城墻測繪數(shù)據(jù)出發(fā)，運用科學的分析方法，綜合考慮古城墻保護的全面因素，從而得出有利于古城墻保護的科學建議。

3.1劃分區(qū)段，落實到位

荊州古城墻周長較長，為了便于科學的測量和管理，將整個古城墻分為六個區(qū)段進行研究。區(qū)段的劃分主要是依據(jù)城墻每一區(qū)段的長度和城墻的幾個城門的位置，其中，大北門到小北門為I區(qū)，小北門到東門 為II區(qū)，東門到老南門為III區(qū)，老南門到新南門為IV 區(qū)，新南門到西門為V區(qū)，西門到大北門為VI區(qū)。為了保證每一區(qū)段的測量工作的質(zhì)量和效率，將每一區(qū)段的監(jiān)測任務落實到相關的責任人，從而保證古城墻的整個測繪工作落實到位。

3.2合理選點，精確測量

為了獲取第一手測量數(shù)據(jù)，本研究項目成員使用全站儀等相關測量儀器對古城墻進行精確的測量，從而使得測量數(shù)據(jù)更具有科學性。結(jié)合各個區(qū)位段的實際情況和測量點之間的適宜間距，每一個區(qū)位段里面都選取了適當個數(shù)的測量點。根據(jù)測量點的位置放置全站儀，利用全站儀等測量設備對古城墻的相關結(jié)構和城墻內(nèi)外側(cè)的環(huán)路進行準確測量，從而獲得有效數(shù)據(jù)，并在測繪現(xiàn)場繪制出每一個區(qū)段內(nèi)的每一個小段的古城墻的平面、立面和剖面。然后，依據(jù)現(xiàn)場的測繪數(shù)據(jù)，運用現(xiàn)代工業(yè)重要軟件CAD進行準確確無誤地建立古城墻CAD數(shù)據(jù)庫。同時我們會將每一個區(qū)段內(nèi)的有特點、有代表性的地方進行實景標示，如城墻的破損狀況（包括城垛、墻體裂縫）以及城墻上生長的大的樹木等。

3.3數(shù)據(jù)匯總，精確建模

有了荊州古城墻二維的CAD數(shù)據(jù)庫，但是為了對荊州古城墻有更為直觀的三維感受，于是利用二維的CAD數(shù)據(jù)庫運用科學的方法建立了三維立體的荊州古城墻的sketchup模型。模型的建立都是根據(jù)實際的測繪數(shù)據(jù)而建立起來的荊州古城墻的實體模型，所以荊州古城墻的sketchup實體模型對現(xiàn)有古城墻的整體概況有著重要的意義和價值。

3.4全面分析，查找根源

根據(jù)荊州古城墻實地測繪而建立起來的CAD數(shù)據(jù)庫，結(jié)合荊州古城墻的實際損傷狀況，同時考慮荊州古城墻的歷史文化因素、自然因素和人為破壞因素，科學分析荊州古城墻的損壞的直接原因和間接原因。例如荊州古城墻很多墻體都出現(xiàn)了很多不同破壞程度的墻體裂縫，這些墻體裂縫寬度有的甚至達到了幾厘米，最寬的地方都有3厘米，直接影響到了城墻的安全性，根據(jù)現(xiàn)場的生長的幾顆大樹，結(jié)合城墻的歷史因素，我們分析出造成城墻的裂縫原因如下：（1）樹根的生長影響了墻體磚塊的原本位置；（2）年久失修和疏于管理維護也是造成墻體裂縫的重要原因（3）雨水的沖刷使得原本堅固的城墻越來越脆弱。

3.5綜合考慮，科學建議

基于荊州古城墻的基本CAD數(shù)據(jù)庫，聯(lián)系荊州古城墻的實際損傷狀況，綜合考慮各方面的影響素，從而尋找到導致荊州古城墻破壞的因素。但這不是本項目研究的真正目的，本項目研究的終極目的是針對荊州古城墻的損傷現(xiàn)狀，利用科學的測繪數(shù)據(jù)，綜合考慮各方面的綜合因素，從而為荊州古城墻的保護提出科學的建議：（1）適當加大政府的資金投入，依靠先進設備和科學技術對文化遺產(chǎn)進行有效保護；（2）加強相關法律法規(guī)的建設，用法律的手段對古城墻進行深入的保護；（3）加強城墻保護的宣傳教育，提高城鄉(xiāng)居民的保護意識；（4）加強城墻綠化管理，保護城墻周邊環(huán)境；（5）堅持持續(xù)動態(tài)的觀測與測繪，綜合分析，科學保護好荊州古城墻的寸土寸磚。

4荊州古城墻數(shù)字化保護意義

荊州古城墻的數(shù)字化保護與以往的保護方法有著本質(zhì)的區(qū)別，數(shù)字化保護利用實際的測繪數(shù)據(jù)為藍本，綜合分析荊州古城墻的歷史因素和人文因素，結(jié)合荊州古城墻的實際保護狀況，提出科學的保護建議，有利于荊州古城墻保護的完整性、科學性和長遠性。

4.1數(shù)字化保護有利于古城墻保護的完整性

數(shù)字化保護是將整個荊州古城墻實體構筑物以及其內(nèi)外的城墻環(huán)路納入整體保護對象之中，實行分區(qū)段的現(xiàn)場實際測繪，綜合整理而得出的關于荊州古城墻的整體保護的數(shù)據(jù)和古城模型。因此數(shù)字化保護的目的是確保荊州古城墻保護的全方位的立體保護，對古城墻每一段城墻，每一塊城墻磚，每一擔土都有著明確的定位和尺寸大小，從而有利于荊州古城墻保護的完整性。

4.2數(shù)字化保護有利于古城墻保護的科學性

數(shù)字化保護的方法與以往的城墻的保護方法不同，主要體現(xiàn)在荊州古城墻數(shù)字化保護的科學性。數(shù)字化保護方法的根本基礎是荊州古城墻的現(xiàn)場實際測繪數(shù)據(jù)，這就使得數(shù)字化保護的方法更具有實際意義，數(shù)字化的監(jiān)測方法使得荊州古城墻的保護更具有科學性。

4.3數(shù)字化保護有利于古城墻保護的長遠性

數(shù)字化監(jiān)測保護的方法不是只對當前荊州古城墻的保護有著重要意義和價值，更重要的是數(shù)字化保護更有利于荊州古城墻保護的長遠性。荊州古城墻的數(shù)字化保護是一個長期的動態(tài)監(jiān)測過程，對荊州古城墻的長遠保護有著不可替代重要意義。

5結(jié)語

荊州古城墻是全人類所共有而不可多得巨大財富，是古人贈與荊州大地的珍貴遺產(chǎn)。保護荊州古城墻是一個長期而艱巨的任務，其路途任重而道遠。荊州古城墻數(shù)字化保護方法的提出只是對荊州古城墻的保護開辟了一條新的途徑，為荊州古城墻的科學保護奠定堅實的基礎。荊州古城墻的整體保護需要我們?nèi)鐣墓餐瑓⑴c，奉獻我們每一個人的聰明才智，只有這樣，荊州古城墻才能塑造出有時代特色的古城形象，使得那些飽經(jīng)滄桑的歷史遺跡重新煥發(fā)出生機和活力。

參考文獻：

[1]馬正林. 論城墻在中國城市發(fā)展中的作用[J]. 陜西師范大學學報：哲學社會科學版，1994，23（1）：102-107.

[2]荊州市文化局. 荊州覽勝[M]. 武漢：湖北美術出版社，2000：6-8.

作者簡介：

王平，男，長江大學城市建設學院建筑學系學生。

基金項目：長江大學第五批“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”校級項目（編號：2012303）