詹秦川 趙夢(mèng)歌

摘 要：在新時(shí)期背景下，具有厚重歷史積淀和見(jiàn)證的文化遺產(chǎn)彌足珍貴。新疆現(xiàn)存的古城遺址具有獨(dú)特的歷史文化價(jià)值，是新疆古代政治、經(jīng)濟(jì)、軍事及文化等多方面的活的實(shí)證材料。交河故城作為新疆古城遺址的重要代表，具有獨(dú)特的文化價(jià)值及意義。文章基于交河故城現(xiàn)狀與問(wèn)題、傳承與創(chuàng)新，探討了數(shù)字化背景下交河故城文化的保護(hù)策略，為促進(jìn)交河故城文化的可持續(xù)發(fā)展提出建議。

關(guān)鍵詞：交河故城;數(shù)字化保護(hù);虛擬現(xiàn)實(shí);數(shù)字博物館

新疆維吾爾自治區(qū)地域廣博，地貌豐富，地處歐亞大陸中部，具有獨(dú)特的人文環(huán)境。新疆的古建筑在類(lèi)型上呈現(xiàn)出濃郁的地域、文化和民族特色，并構(gòu)成與之緊密關(guān)聯(lián)的建筑造型、裝飾樣貌和建造技藝等，其燦爛和瑰麗成就了中國(guó)古建筑文化遺產(chǎn)的獨(dú)特部分。

一、交河故城概述及獨(dú)特性

交河故城遺址位于今吐魯番市以西約13公里的亞爾鄉(xiāng)，居牙爾乃孜溝兩條河流交匯處的30米高的黃土臺(tái)上，因河水分流而下，故稱(chēng)之為交河。交河位于吐魯番盆地火焰山與鹽山之間的一個(gè)豁口上，東臨吐魯番腹地，西接木什塔格山，具有十分重要的軍事戰(zhàn)略地位。交河故城總面積為47萬(wàn)m2，從現(xiàn)存的城市布局來(lái)看可分寺廟區(qū)、官署區(qū)、墓葬區(qū)、民居區(qū)等部分，作為世界上唯一一座生土建筑而成的城市，擁有“世界上最完美的廢墟”之稱(chēng)。

（一）獨(dú)具特色的臺(tái)地自然地理特征

交河故城始建于公元前2世紀(jì)，整個(gè)城市建立在一座高30米臺(tái)地之上。所在的臺(tái)地兩側(cè)分別有二道溝及三道溝，狹長(zhǎng)的臺(tái)地呈柳葉狀，長(zhǎng)約1650米，中間最寬處約300米。兩溝環(huán)水使得臺(tái)地高出地面30余米，在河流的長(zhǎng)期沖刷腐蝕之下形成了1～4號(hào)臺(tái)地，呈孤島狀，地勢(shì)險(xiǎn)峻，具有十分險(xiǎn)要的自然優(yōu)勢(shì)。

（二）對(duì)稱(chēng)巧妙的總體城市規(guī)劃布局

交河故城的整體城市布局被一條南北貫通、長(zhǎng)約350米，寬10余米的大道基本劃分為三部分。中心大道將整個(gè)居民區(qū)分為東、西兩部分。大街東區(qū)南部為大型居民區(qū)，北部為小型居民區(qū)，中部為官署區(qū)，總體上形成了東西對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。交河故城局部區(qū)域呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)式的布局，例如城北的塔林中央為一座大佛塔，四角則各分列25座小塔，形成對(duì)稱(chēng)式的5個(gè)方陣。

（三）“減地留墻”的特殊建造方式

交河故城不是依靠傳統(tǒng)的一磚一瓦的搭建，而是依靠黃土挖掘而成。其最顯著的特征就是整座城市大部分建筑都是運(yùn)用“減地留墻”的方法從原生土中挖掘而成。其中窯洞為直接挖掘，平房為表面向下切挖而成，再加以木頭搭建，大部分為多層建筑。部分建筑為下窯洞、上平房的結(jié)構(gòu)。交河故城中的寺廟、城門(mén)、官署、民房的墻體基本為土生墻。這種獨(dú)特的建造技法不僅體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)人們的智慧，更使得整座城市像一座巨大的鏤空雕塑藝術(shù)品。

二、交河故城保護(hù)現(xiàn)狀及問(wèn)題

（一）交河故城保護(hù)現(xiàn)狀

作為世界上最完整、最古老的生土建筑群，交河故城的存在具有重要的研究?jī)r(jià)值。

1992年到1996年期間，中國(guó)首次采取中外合資的方式對(duì)交河故城進(jìn)行了第一次修復(fù)。對(duì)交河故城內(nèi)的寺院區(qū)、佛塔區(qū)、部分民居等進(jìn)行了挖掘和保護(hù)，此次修復(fù)技術(shù)較為落后，只進(jìn)行了局部地段的發(fā)掘，主要以考古研究為主，并未對(duì)交河故城的修復(fù)進(jìn)行全方位、多角度的完善。

2006年以來(lái)，中國(guó)國(guó)家文物局展開(kāi)絲綢之路重點(diǎn)文物維修工程，在新疆段中，對(duì)于交河故城內(nèi)重點(diǎn)區(qū)域陸續(xù)進(jìn)行了三期修復(fù)工作。前兩期現(xiàn)有的保護(hù)工程，專(zhuān)家本著不破壞原貌的原則對(duì)交河故城進(jìn)行保護(hù)加固，對(duì)于遺址采用土培砌筑、充填注漿等方式進(jìn)行加固，運(yùn)用改溝、修建防洪堤等對(duì)地表積水進(jìn)行控制。同時(shí)，建立監(jiān)控室，安裝警報(bào)系統(tǒng)、地波探測(cè)系統(tǒng)、攝像頭等進(jìn)行實(shí)時(shí)電子監(jiān)控。就技術(shù)而言，第二次修復(fù)較20世紀(jì)90年代的修復(fù)工作更完善、更先進(jìn)。但第二次修復(fù)基本上都是對(duì)于交河故城遺址的物理修繕，隨著時(shí)光的流逝，古城內(nèi)的文物、建筑等依舊有損壞的可能。

（二）交河故城現(xiàn)存問(wèn)題

新疆的自然地理環(huán)境比較特殊，自然環(huán)境條件和氣候特征對(duì)于建筑有著至關(guān)重要的作用。風(fēng)蝕是造成交河故城破壞的主要原因。交河故城所在的吐魯番是歷史上強(qiáng)風(fēng)暴頻發(fā)地，8～12級(jí)大風(fēng)頻發(fā)，沙塵暴的破壞力度大，對(duì)于屋舍、農(nóng)作物、土壤的腐蝕性極大，給當(dāng)?shù)卦∶裆顜?lái)嚴(yán)重影響的同時(shí)也對(duì)故城遺址造成了嚴(yán)重的破壞。新疆地區(qū)紫外線(xiàn)強(qiáng)烈，日照充足，早晚溫差及濕度相差極大，交河故城建筑均為生土建造而成，溫濕度的周期性變化對(duì)于土體造成極大的影響，導(dǎo)致土體開(kāi)裂，表面酥堿。同時(shí)，交河故城鏤空式的建筑形態(tài)便于鳥(niǎo)類(lèi)筑巢，大量鳥(niǎo)類(lèi)排泄物造成了嚴(yán)重的生態(tài)破壞問(wèn)題，從墻縫中生長(zhǎng)出的棘草破壞了墻壁的原有結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致墻體的開(kāi)裂、腐蝕等。

隨著陸上絲綢之路的衰落，吐魯番經(jīng)濟(jì)、軍事地位的下降，交河故城逐漸走向衰落，公元9世紀(jì)至14世紀(jì)，交河故城歷經(jīng)連年戰(zhàn)火，14世紀(jì)末，元末的戰(zhàn)火徹底使故城淡出歷史發(fā)展的舞臺(tái)，至此，交河故城隱藏在歷史長(zhǎng)河中五百余年。

20世紀(jì)初，西方人對(duì)于吐魯番盆地以科學(xué)考察為名進(jìn)行了挖掘。在考察期間，大量壁畫(huà)失竊、遺址毀壞等，交河故城遺址被嚴(yán)重?fù)p壞。而交河故城的沒(méi)落也致使當(dāng)?shù)卦∶翊罅堪徇w，在搬遷時(shí)拆除搬走故城原有的門(mén)、窗、磚瓦等建筑材料，使原有建筑面貌遭到破壞。同時(shí)，大量游客隨意丟棄垃圾、攀爬墻壁、涂抹建筑等行為也對(duì)遺址造成了嚴(yán)重?fù)p害。

三、交河故城的數(shù)字化保護(hù)策略

（一）數(shù)字化資料數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)字化信息獲取與處理技術(shù)是保護(hù)文化遺產(chǎn)一種較為新穎的技術(shù)，可以使文化遺產(chǎn)最大程度地以最全面的形式、最真實(shí)的狀態(tài)保存下來(lái)。采用先進(jìn)的技術(shù)信息與管理、決策相結(jié)合，對(duì)具有歷史文化價(jià)值的文物進(jìn)行真實(shí)、全面的記錄，結(jié)合虛擬技術(shù)建立資料數(shù)據(jù)庫(kù)是文化遺產(chǎn)保護(hù)的重要策略。

1.圖像、視頻數(shù)據(jù)

在數(shù)字化保護(hù)中，圖像是性?xún)r(jià)比最高的數(shù)字資源。與日常生活中的照片不同的是，數(shù)字化圖像以說(shuō)明為主，是對(duì)于遺址的一種感性展現(xiàn)，運(yùn)用靜態(tài)圖像記錄遺址的文物、建筑等。數(shù)字視頻對(duì)于交河故城的保護(hù)與傳播具有重要的意義，運(yùn)用相機(jī)、航拍對(duì)現(xiàn)有故城遺址進(jìn)行全方位、多角度錄制拍攝，保留動(dòng)態(tài)影像數(shù)據(jù)。將最終圖像、視頻資料分類(lèi)整理并進(jìn)行編碼，初步建立交河故城資料數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站

網(wǎng)站是數(shù)字媒體中最好的展示手法，它包含多種媒體展示方式。目前，交河故城并沒(méi)有建立自己獨(dú)立的網(wǎng)站。將圖像、視頻等平面媒體集成，搭建交河故城門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，讓更多的人了解和關(guān)注故城遺址。在網(wǎng)站中設(shè)置資源型數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站，將條目合理歸檔，按層分類(lèi)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)表格，給每個(gè)獨(dú)立的建筑配備數(shù)字記錄圖像和卡片內(nèi)容，讓讀者可以更好地瀏覽和學(xué)習(xí)。

（二）數(shù)字化虛擬展示

交河故城歷經(jīng)千年風(fēng)霜，城內(nèi)建筑物大多修建于唐代，建筑材料基本由夯土版筑而成，吐魯番地區(qū)干旱少雨的氣候特點(diǎn)使城市建筑的主體得以較好地保存下來(lái)，其形制布局與唐代長(zhǎng)安城較為相仿。交河故城由一條大街分割為東、西兩部分，而其中縱橫相聯(lián)的街巷將建筑群劃分為若干小區(qū)，類(lèi)似宋朝以前城市的坊。

1.數(shù)據(jù)獲取

交河故城中包含各種各樣的物體，包括建筑、地形、墓葬、佛像等。由于這些物體尺寸各有不同，在數(shù)字化保護(hù)中要求的精度也不同?？紤]到交河故城形制布局的特殊性及建筑規(guī)模的龐大，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用系列數(shù)據(jù)獲取手段。包括對(duì)建筑物、街道等進(jìn)行手工測(cè)量、儀器測(cè)量、攝影測(cè)量以及激光掃描測(cè)量等，根據(jù)物體的特點(diǎn)選取特定的設(shè)備手段采集合適的數(shù)據(jù)，探尋最佳的解決方案，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性及準(zhǔn)確性。

2.三維建模

在遺址場(chǎng)景構(gòu)建中，地形模型具有十分重要的地位，3D MAX軟件擁有建模功能強(qiáng)大，精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)。在獲取數(shù)據(jù)之后，利用3D MAX軟件，通過(guò)數(shù)據(jù)或等高線(xiàn)生成真實(shí)的三維地形模型。民舍、寺廟、墓葬構(gòu)成的建筑區(qū)域是整個(gè)三維模型的主體部分。通過(guò)使用三維激光掃描儀和數(shù)碼相機(jī)相結(jié)合的方式對(duì)交河故城內(nèi)的主體建筑進(jìn)行掃描，更加快速地獲取故城大場(chǎng)景的三維信息，并達(dá)到較高的精度。

3.紋理制作

紋理制作是對(duì)數(shù)字模型的表面進(jìn)行更加細(xì)節(jié)、豐富的處理。在交河故城中，采用激光掃描儀獲取場(chǎng)景中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，數(shù)碼相機(jī)同步獲取對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景紋理信息，拍攝交河故城內(nèi)墻壁、建筑的數(shù)字影像，利用Photoshop軟件對(duì)其進(jìn)行縮放、糾正、匹配等后期的數(shù)據(jù)處理，以增加物體模型的表現(xiàn)力和真實(shí)感。

4.虛擬漫游

將應(yīng)用3D MAX軟件建立的故城遺址導(dǎo)入Lumion軟件當(dāng)中。Lumion是一款強(qiáng)大的可視化工具，可針對(duì)建筑、動(dòng)畫(huà)進(jìn)行視頻的制作，可快速生成較高質(zhì)量的漫游動(dòng)畫(huà)。在軟件中，對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，在軟件材料庫(kù)中對(duì)部分不真實(shí)的區(qū)域進(jìn)行貼圖，根據(jù)需要的效果進(jìn)行不同的參數(shù)調(diào)整。增加植被及人物，并運(yùn)用“動(dòng)畫(huà)模式”，調(diào)整角度、高度等，隨后生成視頻。調(diào)整日光參數(shù)，加入天空云、雪景等場(chǎng)景特效，最終生成交河故城的漫游展示。

（三）數(shù)字博物館

文物脫離了原始的環(huán)境會(huì)造成整體觀(guān)念的分離，利用多媒體、數(shù)字化技術(shù)和設(shè)備為交河故城打造“體驗(yàn)型博物館”，對(duì)交河故城“減地留墻”工藝進(jìn)行歷史再現(xiàn)。通過(guò)精細(xì)的建模、渲染并存儲(chǔ)為Web 3D格式，在定義一定路徑后可實(shí)現(xiàn)游客的虛擬漫游和三維仿真，在虛擬場(chǎng)景中定義熱鍵，使游客觀(guān)看到當(dāng)初故城建設(shè)的工藝過(guò)程。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，以活態(tài)文化的方式展示遺址的具體內(nèi)容和精髓。

四、結(jié)語(yǔ)

文化遺產(chǎn)的保護(hù)過(guò)程就是保護(hù)人類(lèi)自身發(fā)展歷史和創(chuàng)造性的過(guò)程。數(shù)字化技術(shù)具有大規(guī)模展示、多媒體呈現(xiàn)、還原度高等特點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行遺址的保護(hù)與展示是迫切且必要的。本文通過(guò)分析交河故城保護(hù)發(fā)展的現(xiàn)存問(wèn)題，提出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合圖像采集搭建交河故城數(shù)據(jù)庫(kù)，建立體驗(yàn)型博物館等數(shù)字化保護(hù)策略。在后續(xù)的發(fā)展中，如何通過(guò)數(shù)字化手段保護(hù)文化遺產(chǎn)的原生性、本真性和活態(tài)性仍需要我們進(jìn)一步思考和探索。

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作者單位：

陜西科技大學(xué)