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宮殿布局清晰、殿宇恢弘大氣、細(xì)部裝飾栩栩如生……前不久，湖北“武當(dāng)山五龍宮歷史形態(tài)數(shù)字化復(fù)原研究”成果公布，3分鐘的動畫演示再現(xiàn)五龍宮“容顏”，讓更多人有機(jī)會領(lǐng)略古建之美。這也是考古發(fā)掘與數(shù)字化復(fù)原同步開展的一次有益嘗試。

五龍宮是世界文化遺產(chǎn)——武當(dāng)山古建筑群的重要組成部分。2020年，湖北省文物考古研究院對五龍宮進(jìn)行考古發(fā)掘，發(fā)掘面積近7000平方米，出土文物1000余件。湖北省文物考古研究院聯(lián)合國內(nèi)多家高校院所，同時(shí)開展古建筑學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科研究，并對五龍宮及發(fā)掘區(qū)域進(jìn)行數(shù)字化復(fù)原。這是國內(nèi)對考古發(fā)掘區(qū)邊發(fā)掘邊數(shù)字化復(fù)原、多學(xué)科合作開展考古研究的一次有益嘗試。

(資料圖片僅供參考)

近日，歷時(shí)兩年多的“武當(dāng)山五龍宮歷史形態(tài)數(shù)字化復(fù)原研究”成果公布。五龍宮“容顏”再現(xiàn)，讓更多人有機(jī)會領(lǐng)略古建之美。

圖為武當(dāng)山五龍宮三維復(fù)原鳥瞰圖。湖北省文物考古研究院供圖

邊考古發(fā)掘邊數(shù)字化復(fù)原

“五龍宮遺址整體建筑與自然巧妙融合，是中國古代建筑的典范之一。”湖北省文物考古研究院副研究員、五龍宮遺址考古發(fā)掘項(xiàng)目負(fù)責(zé)人康予虎說，“發(fā)掘五龍宮遺址，不僅是為發(fā)掘文物，更是為了探索武當(dāng)山的文化寶藏?！?/p>

康予虎介紹，據(jù)文獻(xiàn)記載，五龍宮歷經(jīng)唐宋元，鼎盛時(shí)期有房屋800多間，殿宇恢弘壯麗，崇臺九層高聳。明末以后，五龍宮逐漸衰落，不復(fù)當(dāng)年盛況。

2020年6月，武漢大學(xué)城市設(shè)計(jì)學(xué)院博士研究生陳牧跟隨導(dǎo)師王炎松教授到武當(dāng)山調(diào)研。五龍宮沿途步道多被雜草覆蓋，整個五龍宮多為殘?jiān)珨啾?，難見其真容。3個月后，湖北省文物考古研究院開始對武當(dāng)山五龍宮遺址進(jìn)行系統(tǒng)考古發(fā)掘，陳牧所在的團(tuán)隊(duì)也接到了對其建筑遺跡進(jìn)行數(shù)字化復(fù)原研究的課題。

“在考古發(fā)掘期間，同步開展復(fù)原研究的嘗試，能較為完整地收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，避免在清理建筑遺址之后，建筑構(gòu)件因被發(fā)掘而損失出土信息。”康予虎說。

在“武當(dāng)山五龍宮數(shù)字化復(fù)原”3分鐘動畫演示中，五龍宮的宮殿布局、周邊環(huán)境一目了然，黛瓦紅墻的恢弘殿宇以及木作、石作的細(xì)部裝飾栩栩如生，穿過層層宮門，殿宇森然，沿著約180米長的步道，蜿蜒曲折，通往五龍宮大殿。

“這是在采集現(xiàn)有墻基遺存信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合考古出土磚瓦石構(gòu)件，并參考武當(dāng)山太子坡九曲黃河墻的高度、樣式等進(jìn)行的復(fù)原?！标惸琳f。

王炎松介紹，此次數(shù)字化復(fù)原，嘗試在考古現(xiàn)場三維模型中直接進(jìn)行復(fù)原建模，一方面提高了復(fù)原精度，最大限度保留現(xiàn)有遺址信息，另一方面，能夠同時(shí)比對現(xiàn)狀與復(fù)原方案，實(shí)時(shí)校正復(fù)原效果，是古建領(lǐng)域數(shù)字化復(fù)原的一次有益探索。

多手段助力三維建模

“首先需在現(xiàn)場勘查、采集數(shù)據(jù)。除了用卷尺測量等傳統(tǒng)方式，還借助激光掃描、攝影測量等現(xiàn)代測繪技術(shù)，對五龍宮現(xiàn)有遺存和出土遺跡、遺物進(jìn)行全方位記錄，拍攝照片數(shù)萬張?！蓖跹姿山榻B，“我們還利用無人機(jī)，全面記錄不同發(fā)掘階段的遺址狀況?！?/p>

信息采集完畢后上傳至計(jì)算機(jī)，團(tuán)隊(duì)借助軟件繪制了數(shù)百張遺址現(xiàn)狀圖紙。然后，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對五龍宮現(xiàn)有遺存和出土遺跡、遺物進(jìn)行三維建模。

團(tuán)隊(duì)先后數(shù)字化復(fù)原了20余棟建筑模型，“五龍宮遺址的建筑遺跡雖毀壞嚴(yán)重，但空間格局依然清晰。”王炎松解釋，通過對建筑基址、柱礎(chǔ)、墻基等遺存進(jìn)行現(xiàn)場測量、拍攝，他們將20余棟建筑模型放在相應(yīng)的位置。

陳牧認(rèn)為：“電腦建模技術(shù)難度并不大，難的是復(fù)原依據(jù)，即要把這些殘?jiān)珨啾趶?fù)原成什么樣?！?/p>

“復(fù)原研究結(jié)合考古發(fā)掘、文獻(xiàn)資料，采用二重證據(jù)法，進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的論證?！蔽妪垖m遺址考古團(tuán)隊(duì)成員方勝強(qiáng)介紹，“‘二重證據(jù)法’即將‘紙上之材料’和‘地下之新材料’結(jié)合起來，互相補(bǔ)充和校正。”

關(guān)于五龍宮的歷史文獻(xiàn)十分豐富，包括碑刻、繪畫、文章及歷代山志等。五龍宮考古團(tuán)隊(duì)及武漢大學(xué)復(fù)原團(tuán)隊(duì)仔細(xì)比對反映五龍宮空間格局的輿圖，比較武當(dāng)山現(xiàn)存明代建筑及全國現(xiàn)存的其他明代中早期皇家敕建建筑，對照中國古代建筑營造典籍，結(jié)合遺址出土的建筑及構(gòu)件細(xì)節(jié)，最終完成三維建模。

嚴(yán)謹(jǐn)論證古建形制

參與合作研究建筑史和磚瓦演變的北京大學(xué)考古文博學(xué)院副院長張劍葳表示，此次復(fù)原研究創(chuàng)新性地引入“置信度”的概念，即依據(jù)參考資料來源將其可信度分為若干個層級：優(yōu)先考古出土遺物、遺跡；其次為遺址周邊考古材料；傳統(tǒng)建筑構(gòu)造知識以及歷史輿圖、方志等資料再次之……

現(xiàn)存的《武當(dāng)祥瑞圖》記錄了武當(dāng)山建筑群的基本位置和樣式信息，有較高可信度，圖中所繪的考古發(fā)掘區(qū)與現(xiàn)場發(fā)掘出土的建筑基址基本一致。但讓團(tuán)隊(duì)成員犯難的是，該圖顯示，五龍宮考古發(fā)掘區(qū)建筑群的屋頂似為廡殿頂，但位于主軸線上的拜殿屋頂卻是歇山頂。

“根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，考古發(fā)掘區(qū)的建筑主要是配殿和用于生活起居的房屋，等級肯定低于拜殿。但是一般而言，單檐廡殿頂?shù)牡燃壉葐伍苄巾敻撸@就是矛盾的地方。”陳牧說。

為了解決這個問題，團(tuán)隊(duì)把目光投向了出土文物。在出土的瓦片、琉璃等建筑構(gòu)件中，他們沒有找到屬于廡殿頂結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，沒有能證明廡殿頂存在的直接證據(jù)。之后，團(tuán)隊(duì)成員又發(fā)現(xiàn)，考古發(fā)掘區(qū)南道院西側(cè)房屋的山墻和崇臺距離狹小，如果屋頂是廡殿頂，那屋檐就會和崇臺碰撞?！皟擅鎵Ρ谔?，沒有空間容納廡殿頂?shù)某鲩??！标惸梁蛨F(tuán)隊(duì)成員最終推測五龍宮考古發(fā)掘區(qū)建筑的屋頂形制為懸山頂。

像這樣的反復(fù)推敲，陳牧進(jìn)行過無數(shù)次?！皵?shù)字還原過程很有趣，就像在破案，尋找各條線索推測建筑遺存過去的樣子?！彼Ｍl(fā)掘、呈現(xiàn)更多古人營造建筑的智慧，讓古建之美被更多人看到。

“研究沒有窮盡，隨著將來考古發(fā)掘的推進(jìn)，數(shù)字還原有望繼續(xù)深入。希望能通過考古發(fā)掘的技術(shù)手段，更好保護(hù)和研究武當(dāng)山文化遺產(chǎn)，同時(shí)向更多人普及文化遺產(chǎn)的價(jià)值?！笨涤杌⒄f。

【編輯：王戎飛】