张玉坤教授团队在内蒙古自治区武川县北魏阴山皇家祭天遗址调研。 李哲航测北京怀柔响水湖段长城。 研究团队在航测明辽东镇长城。

    提起长城，你会想到什么？

    是“大漠孤烟直，长河落日圆”的雄壮，还是“万里长城今犹在，不见当年秦始皇”的怀古？

    无论哪一种回答，作为意象的长城，本身的面貌却似乎总是遥远、陌生和模糊。

    面对一个已经不再“活着”的长城，我们难以想象它具体是如何运转的，不知道它的全貌，更不了解它是如何实现信息传递、墙内外互联互通的。

    20年来，天津大学建筑学院教授张玉坤和团队，一直致力于挖掘长城的更多故事，越是投入，他们越是发现，“长城就像被一张巨幕包裹着，每拨开一点儿，都有令人惊喜的东西呈现出来”。

    200万张分辨率接近厘米的高清图像、30TB以上的总数据量、达两万千米的无人机总飞行里程……这些年来，他们构筑起了明长城防御体系数据库和三维数据库。在这个“数字长城”里，明长城的一阶一砖历历在目，周围的山体、环境清晰可见；通过团队30余位硕博学生的接力，他们一点一点“摸清”了长城这个庞大军事防御系统的运行规则，修正了长期以来对长城的一些误解。

    作为非活态最严重的建筑遗址，今天的长城，沉寂默立。从时间和空间里打捞、复原，张玉坤和团队“让长城自己讲述更多故事”。

    长城保护：真实性和完整性是两大原则

    哪一段长城最陡峭？

    为了吸引关注和游客，不少长城都曾打出“最陡”“最险峻”的宣传招牌。但实际上，在很长一段时间里，因为缺乏全线的数据对比，这个看似简单的问题迟迟没有定论。 

    2016年，张玉坤和团队回答了这个问题。借助摄影测量生成出的长城及两侧地形的三维模型，他们确定出位于北京市怀柔区的长城段落最为陡峭，其中有30米长的墙体坡度达到了64度，最陡峭的一段达到了72度。

    “作为民族叙事史诗的重要主角，我们对长城的感知却一直是遥远、模糊和扁平的。”张玉坤说。

    研究长城这些年，张玉坤和团队揭开了长城的不少秘密，用数据揭示了长城上“最密集的敌楼区段”、平均高度或者坡度，发现了长城不只是单调的“长城灰”而是一条“五彩长城”……

    长城保护的家底如何？由于体量过大，这个问题一直是个谜。2007年，国家文物局与国家测绘局合作开展了明长城资源调查，并在2009年首次公布了明长城总长度等调查数据。这项基于各省级文物部门专业力量的调查，主要是以二维数据勾勒出了长城的轮廓，但是明长城的平均

    高度、坡度是多少？全线的连续图像是怎样的？可动态对比的保存情况如何？很多更进一步的问题依然没有答案，而“长城无秘密”的普遍认知，也极大影响了长城对公众的吸引力。

    “基础工作做不好，会影响我们未来对长城的整体保护。”2009年，张玉坤和团队把目光聚焦于长城建筑遗产保护与信息技术应用，从此开始了漫长的丈量和测绘工作。2021年年底，他们完成了“明长城防御体系空间数据库”和“明长城全线图像与三维数据库”的基本建设。至此，明长城全线1000多个城池、2000多个驿传和2000多座烽燧，长城墙体上的每个关隘、敌楼、敌台，甚至每块砖石，都有了全面、清晰的数字记录。

    作为汇聚团队20年研究重要发现的数据集，防御体系空间数据库不仅包括长城本体，还有边镇城池、边贸市口等此前研究中容易被忽视的要素，而后者正是团队研究的缘起。

    作为“中国民居建筑大师”，张玉坤的重点研究对象是民居、聚落。2003年，在研究北方军事堡寨中，张玉坤和团队发现，不少看似随意散落分布、彼此独立的堡子，其实都从属于一个更庞大的军事防御体系——长城。“我们把这些堡子看作一颗颗珠子，串起他们的正是长城。”张玉坤说。从城到墙，随着研究的推进，长城这个“巨系统”自然而然地落入了他们的视野。

    “长城从来就不只是一堵墙。”这是张玉坤常挂在嘴边的一句话。今天的长城不再有人驻守，也彻底卸下了职责和使命。如何想象和还原这个巨大系统运作的模样，通过对长城的数字再现，张玉坤和团队让长城自己讲述出了更多故事。

    自古以来，“烽火戏诸侯”都是人尽皆知的历史故事。但很少有人知道，明长城上高耸的“烽火台”其实多用于瞭望和防守。根据团队航拍的图像数据，对照明代古籍、舆图，明代烽火台上多建有楼橹（房屋），是士兵休憩和储存火器粮食的地方。真正的明代烽火其实是在台下散落排列、更低矮的“附燧”“火池”等烽烟燃放点中点燃的。

    长期以来，长城被认为是单纯的“阻隔”。通过大量实地调研和文献查证，张玉坤和团队发现并考察了长城沿线的大量边市贸易口和暗门。作为长城上朝向关外的隐蔽门洞，暗门不仅是明军探子通行关内关外的重要通道，也常是明王朝和塞外政权外交、交流的便通渠道。

    “长城与其说是人为的天堑，不如说是一个巨大的‘秩序带’。”在张玉坤眼中，长城与其说封闭包裹，不如说是通过“拒止”功能为整个北方建立了生活、交往的秩序。

    真实性和完整性是遗产保护的两大原则。走在今天的长城上，高耸的烽火台被围起来修缮保护，但同为一体的“附燧”“暗门”等组成部分，却没受到足够的重视。

    “如果对长城的研究不全面、不完整，会导致长城的保护传承工作的局限性和片面性，直接影响对长城的价值认知及其文化影响力的发挥。”张玉坤说，希望通过团队的研究，不仅为长城保护和监测提供助力，更能呈现出长城真实、完整的历史价值和文化内涵，增强长城遗产的文化阐释力和吸引力。

    长城研究：一个富有生机的交叉学科领域

    2003年，团队成员、天津大学建筑学院研究员李哲还是张玉坤的硕士研究生。第一次做长城数据测绘时，他“全靠着一双腿”。跑了一圈后，看着蜿蜒起伏、走向不定的墙体，李哲和团队知道，“只凭借人力完成全线测量是不可能的”。

    明长城全线长度超过8000公里，不少段落依仗天险修建，如何在这样大的空间尺度和地形难度上完成勘测描绘？他们选择了一条跨学科的解决路径——无人机低空遥感测绘。

    在当时，国内无人机市场还处在萌芽阶段，没有成熟的无人机产品可以直接使用。为了拍摄高精细度的画面，需要研发更高级别的无人机，并搭载上能穿透林木的激光扫描设备。如何自主研发实现拍摄目标？如何设计野外作业方案，高效率地测绘蜿蜒呈曲线的长城？有一段时间，李哲泡在制造厂商处，“提需求，一起想办法”。读博士期间，为了解决无人机航拍航测难题，李哲干脆转变了研究方向，专注研究建筑遗产的低空遥感测绘问题。

    跨出这一步并不容易。传统建筑学以单体建筑研究为主，量尺、卷尺是常见的测量工具，而无人机低空遥感测绘的基础知识则是地理信息学。

    “你要去理解其他学科的基础知识，这个扩展的开始是痛苦的。”离开了自己“狭小的舒适圈”，李哲还记得最开始自己一边对照着英文翻译，一边摸索着使用摄影测量软件，“把年轻人抛到这样的环境里，很能激发出自己的小宇宙。”李哲“聪明”了，带着自己测绘的作品在会议活动上、校园里“拦”住前辈专家请教，“他们的一句话、一个点拨、一个软件推荐就能帮你破掉困扰很久的瓶颈”。

    这些年来，李哲带领的无人机航拍团队在业内享有知名度，先后参与了航拍清东陵、海龙屯、左江岩画等遗产测量与保护项目。而随着无人机航拍航测技术的不断成熟，当初他踏入的“小众”方向已经成为一个富有生机的交叉学科领域。

    其实，不仅是测绘，长城研究本身就是综合性极强的跨学科领域。长城的设计与修建，通常是一个时期内社会科技发展水平、政治治理能力等多方面的集中展示，因此，研究长城也常常需要借助历史学、地理学、军事学等多学科知识。

    “长城体量庞大，涉及面多，单一学科是做不了长城研究的，一定要借助跨学科。”张玉坤说。

    从城市规划专业转入长城研究后，博一学生姚旺发现，自己遇到的第一个难题竟是来自阅读。

    “我研究明长城在山西和陕西段的驿传系统，需要了解古代文献里对驿站、急递铺的记载，还原消息是怎么从长城向墙内、两侧传递的。”捧起地方志，姚旺有些崩溃，“古文阅读和理解对我是一道坎儿。”

    团队的支持帮助她快速完成了过渡。建筑学、化学、计算机、考古学，在这个团队里，“我们非常多元又很有凝聚力”。

    在团队成员、天津大学建筑学院副教授李严看来，能够集结起跨学科的研究团队，正是高校团队的一大优势。

    由于门洞矮小、位置隐秘，并且常常被灌木遮掩，长城上的暗门并不容易被发现。2007年进行的长城资源调查，也只在明长城数据库中标记了3处暗门。