在長(zhǎng)城眾多“家族圖譜”中，暗門是存在于長(zhǎng)城中的一套“隱秘而偉大”的系統(tǒng)。它是一種矮小門洞，會(huì)根據(jù)地勢(shì)、軍事等需求開設(shè)在長(zhǎng)城隱蔽段落，是朝向關(guān)外的秘密出入口。目前，已確認(rèn)暗門不少于220處。

從2003年開始，李哲所在的天津大學(xué)建筑學(xué)院張玉坤教授團(tuán)隊(duì)就與長(zhǎng)城結(jié)緣。

4年多時(shí)間，團(tuán)隊(duì)跨越10個(gè)省區(qū)，對(duì)明長(zhǎng)城全線進(jìn)行無盲區(qū)數(shù)字化測(cè)繪，采集到200多萬張實(shí)景圖片，并建立“長(zhǎng)城全線實(shí)景三維數(shù)據(jù)庫”，目前已覆蓋90%的人工墻體段，并已擴(kuò)展到漢、北朝、唐、宋、清等多朝代遺存。

無人機(jī)測(cè)繪輕松采集長(zhǎng)城海量實(shí)景圖

此前，有關(guān)長(zhǎng)城的細(xì)節(jié)、設(shè)施調(diào)查比較缺乏。比如，長(zhǎng)城病害的全線分布位置在哪兒，長(zhǎng)城的細(xì)節(jié)構(gòu)造、設(shè)施和裝飾等。長(zhǎng)城全線實(shí)景三維圖像的采集工程正是要補(bǔ)上這缺少的一環(huán)。

天津大學(xué)建筑學(xué)院研究員李哲表示，之前的資源調(diào)查工作平均每公里只獲得8張代表性照片，而此項(xiàng)工程每公里需要采集300張距離均勻且多角度的照片。

長(zhǎng)城蜿蜒數(shù)千公里，大多地處偏遠(yuǎn)，多盤踞在險(xiǎn)峻陡峭之地，使用衛(wèi)星、載人飛機(jī)等高空遙感測(cè)繪手段，很難拍攝到長(zhǎng)城的各個(gè)面。且由于城墻在三維空間上扭曲分布，觀測(cè)者身處其中無法判斷整體布局。因此，張玉坤團(tuán)隊(duì)將無人機(jī)低空信息采集技術(shù)應(yīng)用其中。

據(jù)李哲介紹，無人機(jī)能沿著蜿蜒的墻體，對(duì)長(zhǎng)城的側(cè)面、頂面甚至是敵樓室內(nèi)進(jìn)行詳細(xì)的探察。作為載體，無人機(jī)還能攜帶不同的傳感器變身不同功能的測(cè)繪設(shè)備。

“無人機(jī)+普通相機(jī)”可以進(jìn)行拍攝、航測(cè)；“無人機(jī)+紅外相機(jī)”可以對(duì)長(zhǎng)城進(jìn)行熱輻射量成像，從而探察長(zhǎng)城的一些內(nèi)部構(gòu)造或者隱藏設(shè)施；“無人機(jī)+激光雷達(dá)”可以用激光從空中掃描樹下遺跡，再通過技術(shù)手段把樹的數(shù)據(jù)“剝離”出去，就可以清晰地看到隱藏在樹下的長(zhǎng)城圖像。

相比傳統(tǒng)測(cè)繪手段，用無人機(jī)測(cè)繪飛上一圈只需要10分鐘，就能把數(shù)據(jù)完整地采集到。

“長(zhǎng)城全線實(shí)景三維數(shù)據(jù)庫”

據(jù)介紹，在“長(zhǎng)城全線實(shí)景三維數(shù)據(jù)庫”中，可以將長(zhǎng)城放大到厘米級(jí)清晰度，每一條磚縫都能看清楚，世界上沒有任何一個(gè)國(guó)家有這種連續(xù)的長(zhǎng)城數(shù)據(jù)庫。

與此同時(shí)，基于建筑學(xué)專業(yè)的建筑構(gòu)造知識(shí)，編輯處理、量化分析無人機(jī)低空攝影測(cè)量獲得的實(shí)景三維模型，就可以將其應(yīng)用于病害分析、場(chǎng)景復(fù)原等工作。

“實(shí)景三維模型本身就非常有價(jià)值，長(zhǎng)城墻體坡度、尺寸測(cè)量、病害情況等全線統(tǒng)計(jì)都依賴于三維模型，因此用途非常廣泛?！崩钫苷f，“比如把已知的近年來長(zhǎng)城塌損事件發(fā)生的位置統(tǒng)計(jì)出來，再結(jié)合三維模型就能發(fā)現(xiàn)塌損規(guī)律：都是在山體陡峭段到平緩段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)的塌損，這樣就可以揭示病害成因。”

此外，還可以在實(shí)景三維模型的基礎(chǔ)上，人工搭建出已經(jīng)缺失的結(jié)構(gòu)。目前，長(zhǎng)城上很多木構(gòu)空心敵樓都只剩下四面外墻，用人工建?？梢匝a(bǔ)齊內(nèi)部的木梁柱結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外地還原出空心敵樓的全貌。人工建模的過程通過渲染生成視頻或者動(dòng)畫，讓已經(jīng)被歲月侵蝕的長(zhǎng)城再次生機(jī)勃勃地“活”過來。

這些三維立體模型還可以通過3D打印技術(shù)制作出實(shí)體模型，把長(zhǎng)城實(shí)景惟妙惟肖地“搬到”博物館中，配合講解讓觀看者一目了然。

長(zhǎng)城隱秘而偉大的“家族圖譜”

張玉坤介紹，長(zhǎng)城不僅僅是“一道墻”，長(zhǎng)城防御系統(tǒng)包括鎮(zhèn)城、路城、衛(wèi)城、所城、堡城、驛傳系統(tǒng)、烽燧、屯田系統(tǒng)、關(guān)隘關(guān)口、敵臺(tái)、墻體等多個(gè)子系統(tǒng)。之前受限于技術(shù)，長(zhǎng)城龐大的“家族”一直未被進(jìn)行過系統(tǒng)性梳理。而長(zhǎng)城全線實(shí)景三維數(shù)據(jù)庫的建立以及人工智能（AI）的輔助應(yīng)用，為這項(xiàng)龐大的、系統(tǒng)性梳理工作提供了可能。

在長(zhǎng)城眾多“家族圖譜”中，暗門是存在于長(zhǎng)城中的一套“隱秘而偉大”的系統(tǒng)。它是一種矮小門洞，會(huì)根據(jù)地勢(shì)、軍事等需求開設(shè)在長(zhǎng)城隱蔽段落，是朝向關(guān)外的秘密出入口。

李哲介紹，暗門藏著長(zhǎng)城的秘密，更蘊(yùn)含著古人的智慧。通過人工篩查結(jié)合AI搜索，研究人員發(fā)現(xiàn)了130多處暗門實(shí)物遺存。他們不僅對(duì)圖片進(jìn)行了分析，還進(jìn)行了實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)每一處暗門都與當(dāng)?shù)氐匦胃叨绕鹾?，且其?gòu)造根據(jù)需求各不相同。比如轉(zhuǎn)折型暗門，可以阻擋馬匹，保護(hù)另一側(cè)的人員不會(huì)受到馬匹的沖擊。

在發(fā)現(xiàn)的暗門中，最有價(jià)值的是突門?！巴婚T是用來實(shí)施突襲戰(zhàn)術(shù)而設(shè)置的。清晚期著名學(xué)者魏源曾用‘藏于九地之下為暗，動(dòng)于九天之上為突來描寫突門。”張玉坤解釋，突門就是在暗道外面砌上一皮磚，以起到偽裝作用。突襲時(shí)，士兵擊碎這層薄磚墻就可破墻而出，打敵軍一個(gè)措手不及。

通過照片，團(tuán)隊(duì)成員在一處城墻上發(fā)現(xiàn)有擊破后的破洞狀遺存，破洞呈參差不齊的狀態(tài)。團(tuán)隊(duì)成員采集了洞口內(nèi)外側(cè)的實(shí)景照片，并進(jìn)行三維立體建模，把內(nèi)外側(cè)統(tǒng)一到一個(gè)模型中，最終確定這就是突門。

截至目前，團(tuán)隊(duì)結(jié)合古代輿圖已確認(rèn)共計(jì)不少于220處暗門，證明了明代官方史料中“夫祖制，邊墻下多留暗門”的真實(shí)性。目前，團(tuán)隊(duì)正在對(duì)長(zhǎng)城防御體系的堡寨城池、烽傳線路、驛傳線路、貿(mào)易設(shè)施、邊緣墻體等各子系統(tǒng)進(jìn)行全面梳理。

（《科技日?qǐng)?bào)》）