日照环境视角下永乐大修对武当山岩庙的影响探析——以凌虚岩为例

王炎松 季 宇

明成祖朱棣“北修故宫，南修武当”，至明嘉靖时期武当山已经成为明朝皇室家庙[1]。其宏大的建筑群是中国古代建筑高超营造技术的代表。而岩庙是武当山建筑的漫长营造历史中存在最悠久的建筑形式之一[2]。

目前国内对于武当山建筑群的研究主要集中在建筑群空间营造和建筑单体营造技艺等领域，针对武当山岩庙的研究有：《武当山清微宫妙华岩无梁殿研究》（2019年），研究无梁殿这一建筑形式与当时材料、结构和文化之间的关系，进一步探讨武当山岩庙的原型以及建筑学和历史学的双重意义。《武当山隐仙岩砖石殿建筑特征及成因解析研究》（2020年）揭示岩庙建筑形制和营造技艺特征，探讨了石殿的形成原因。

目前针对武当山岩庙的研究相对较少，关注点集中于岩庙中的砖石殿形制，而围绕岩庙与其所处环境相关的研究尚未开展，针对永乐大修对岩庙所造成影响的研究也较为匮乏。

本文选取武当山凌虚岩作为研究实例，对其形制特征、空间格局进行分析，阐明其营建思路。采用计算机模拟的方法，对比分析冬至日以及夏至日有无周边林木遮挡情况下的日照时长及太阳辐射量，从日照环境的角度，探析永乐大修对武当山岩庙的影响。

1 武当山岩庙背景概况

武当山素有“三十六岩”之说，元代张守清编纂的《玄天上帝启圣录》中有言：“七十二峰接天青，二十四涧水长鸣，三十六岩多隐士”[3]。在元代武当道士刘道明编撰的《武当福地总真集》（1291年—1297年）中对“三十六岩”做了具体的记载，后经过陆续的营建，逐渐发展成为了武当“七十二岩”[4]。他们本是在陡峭的崖壁前自然形成的岩窟，因不易被外人发现而被隐者选为居室，后逐渐发展成祭祀空间。据资料记载[5]，最早隐居武当山的是周大夫尹喜，栖于武当山三天门石壁之下的尹喜岩（也称隐仙岩）。而唐代孙思邈、宋代陈抟则都在凌虚岩隐居。

到了明建文元年，燕王朱棣为反抗削藩于北方起战事，称有真武大帝助其“清君侧，靖国难”。其夺得皇位后定都北京营建紫禁城。朱棣为巩固话语权，同时也为便于屯兵，镇守南方，便下诏大肆营建供奉真武大帝的武当山[6]。凌虚岩砖石殿便是明永乐十年敕建的殿宇。

2 凌虚岩现状

2.1 凌虚岩现状及选址

凌虚岩选址于武当山西神道五龙宫西南侧陡崖之上，背靠崖壁，坐北朝南。其位于五龙宫西南1.5km，经度为110°59′E，纬度为32°27′N，海拔高度为545m。岩前为幽邃的深谷，环境清幽，其左前方有诵经台，视野开阔。岩窟高 5.3m，宽 10.5m，深 5.25m。岩内置石殿一座，为砖石混合结构，其中供奉真武、文昌、孙思邈三座神像。面阔进深各一间，通面阔柱网 3.21m，通进深柱网 1.64m，通面宽与通进深之比为 1.95∶1。通高 3.64m（须弥座底部至正脊中心通高）[7]。

这样的选址不仅视野开阔，拥有良好的自然景观，而且背后的崖壁起到遮挡寒风的作用，面南也便于获得良好的日照。周围环境清幽秀丽，建筑体与周围植被融为一体。

2.2 凌虚岩空间格局

凌虚岩内部的空间格局与武当山主要宫观的空间格局基本一致，形成围绕正殿、中轴对称的格局，突出了正殿祭祀空间的中心地位，强化了祭祀的仪式性（图1）。

图1 凌虚岩空间格局

岩庙在武当山建筑群中起着配合主要宫观，完善武当山整体空间格局的作用。大型的宫观位于开阔的谷地或台地，小型的岩庙位于岩壁溪涧处，使得武当山空间布局疏朗有致，富有节奏感，同时对香客游人有更多的引导性[8]。然而岩庙原本作为人隐居之所，本应是隐匿于山林中，难以寻其所在的。而在永乐大修敕建石殿后，香客游人有了明确的行进祭祀路线，同时岩庙内朝拜的方向也被加以明确的规定。原本自由随意的空间格局变成了宫殿式的中轴线对称的格局。原本面朝开阔的南方、朝向武当山金顶的生活场景转变成了面朝室内北边的石殿、背对武当山金顶的祭祀场景。

3 凌虚岩日照环境模拟

获得充足的日照是保证居室卫生、改善居室小气候、提高舒适度的重要因素。为了探究武当山岩庙在实际使用中是否具有良好的日照环境，使用计算机对凌虚岩的日照环境状况进行模拟。模拟利用谷歌地球开源地理信息数据还原武当山整体环境，之后运用无人机倾斜摄影测量、近景摄影测量生成建筑尺度上的岩庙环境空间点云数据模型，在保证最大精度的前提下生成细分网格面（mesh），完成对凌虚岩及其周边空间环境的数据化建模（图2）。之后综合武当山区域气候环境数据，利用基于GRASSHOPPER平台的LADYBUG环境模拟软件模拟武当山凌虚岩的日照环境，以日照时长和太阳辐射量作为基本评价指标，并形成热力分布图（图3）。

图2 凌虚岩及其周边环境现状与三维数据模型

图3 凌虚岩冬至日及夏至日日照时长与冬至日太阳辐射量分析

凌虚岩窟内空间环境和石殿表面总计被细分成为600719个细分网格。对其分别进行在冬至日和夏至日有无周边林木遮挡情况下的日照时长分析，数据结果如表1。

表1 在冬至日和夏至日接受到不同日照时长的网格数量分布统计

结果显示冬至日（12月21日）全天，日照时长在0～1个小时的网格数量有365075个，占到了整个凌虚岩计算网格数的60. 77%。日照时长在2个小时以上的网格数量为124273，仅占网格总数的26. 08%。其中来自石殿部分的网格有55050个，占到日照时长在2个小时以上网格数量的44. 30%，其余也大多集中在石殿中周围。由以上分析图和数据可知在有周边树木遮挡的情况下，凌虚岩内部较好的日照较为集中地分布在石殿及其周边的表面。

通过史料和历史影像得知，武当山地区历史上并未如现今这般植被众多，草木繁茂，大部分区域植被稀疏[9]。因此为还原历史上的凌虚岩日照环境状况，将凌虚岩周边的树木数字模型删除，再次进行日照模拟分析，从图中可知，冬至日（12月21日）全天，日照时长在0～1个小时的网格数量下降至了183516个，仅占整个凌虚岩计算网格数的30. 55%。日照时长在2个小时以上的网格数量达到了362768，占网格总数的60. 38%。另外日照时长3个小时以上的网格数量为295651，占整个凌虚岩计算网格数的49. 23%,大多是石殿的正立面及其正前方的地面。

由此可见，在排除周边树木影响之后，凌虚岩内自然石窟表面的日照状况有了大幅度的提升，且日照环境优劣状况大致上沿着石殿轴线向两侧递减。这一点在冬至日太阳辐射量的分析上也有直观的体现，在有树木遮挡的情况下，岩庙内只有靠近石殿东侧部分能够获得较好的太阳辐射，在排除树木遮挡影响后，岩庙内部接受到的太阳辐射量也有了大幅度的提升。

然而在分析凌虚岩夏至日日照状况时发现：由于全年中夏至日的太阳高度角最高，石窟内部绝大部分区域避免了阳光直射。在有周边树木遮挡情况下的日照时长模拟显示夏至日（6月23日）全天，日照时长在0～1个小时的网格数量有554025个，占整个凌虚岩计算网格数的92. 23%。而在排除树木干扰的情况过后，日照时长在0～1个小时的网格数量也仅下降到了427914个，仍占整个凌虚岩计算网格数的71. 23%。总体上而言，凌虚岩夏至日所获日照时长和太阳辐射量都远低于冬至日，这保证了岩庙内生活修炼环境的适宜，也说明岩庙在日照环境下具有优势性。

从岩庙日照环境的视角，可以清晰地看出永乐大修时明成祖所敕建的石殿占据了岩庙中日照最好的区域，而原本属于人的生活场所都被挤到了石殿日照环境较差的两侧。

4 岩庙空间特性转换分析

永乐大修以前，岩庙的布局绝大多数是依据原有岩洞的空间大小和轮廓自由安排，岩洞中以留白的修炼空间为主，除个别之外，没有安置石殿建筑，呈现“虚”的空间特点，修炼者活动比较自如。修炼者据于岩庙中，背靠岩洞，面向洞外，这样适于修炼者同时面向武当山最高峰金顶，非常符合人对自然崇拜的心理。

永乐大修时，明成祖朱棣征民夫数十万对自然加以改造，其结果就是诞生了部分人为创造的自然。对于岩庙来说，主要的改变就是在岩洞中植入石殿，石殿建筑沿着中轴线布置。岩庙原来比较自然和留白的空间布局被中心突出的石殿所代替，“虚”变成了“实”，修炼者的活动受到限制，不再自如。

结语

①明代以后，武当山岩庙建筑以及其他主要宫观的营建思路严格遵循紫禁城中轴对称式布局思路，体现了皇家家庙的功能特点。

②凌虚岩在冬至日太阳高度角较低时能够获得较长的日照时间，接收到较高的太阳辐射量。而在夏至日岩庙内能够避免太阳直射，日照时长和接受到的太阳辐射量都十分低，这使岩庙“冬寒不寒，夏暑不暑”，从日照环境的角度分析适宜人的生活。

③根据日照环境分析的结论，永乐大修后，凌虚岩中日照的最佳对象为朱棣敕建的石殿，与突出石殿建筑中心地位的初衷是吻合的。与此同时，岩庙的功能由原本的生活功能转变为了祭祀功能，人的使用场景由原来的面向金顶的崇拜变为了背向金顶的祭祀。这种改变也适用于武当山其他岩庙。本质上，是人民征服自然与改造自然力量的体现。

资料来源：

文中图表均为作者绘制。