揭秘长城“暗门家族”

在长城众多“家族图谱”中，暗门是存在于长城中的一套“隐秘而伟大”的系统。它是一种矮小门洞，会根据地势、军事等需求开设在长城隐蔽段落，是朝向关外的秘密出入口。目前，已确认暗门不少于220处。

从2003年开始，李哲所在的天津大学建筑学院张玉坤教授团队就与长城结缘。

4年多时间，团队跨越10个省区，对明长城全线进行无盲区数字化测绘，采集到200多万张实景图片，并建立“长城全线实景三维数据库”，目前已覆盖90%的人工墙体段，并已扩展到汉、北朝、唐、宋、清等多朝代遗存。

无人机测绘轻松采集长城海量实景图

此前，有关长城的细节、设施调查比较缺乏。比如，长城病害的全线分布位置在哪儿，长城的细节构造、设施和装饰等。长城全线实景三维图像的采集工程正是要补上这缺少的一环。

天津大学建筑学院研究员李哲表示，之前的资源调查工作平均每公里只获得8张代表性照片，而此项工程每公里需要采集300张距离均匀且多角度的照片。

长城蜿蜒数千公里，大多地处偏远，多盘踞在险峻陡峭之地，使用卫星、载人飞机等高空遥感测绘手段，很难拍摄到长城的各个面。且由于城墙在三维空间上扭曲分布，观测者身处其中无法判断整体布局。因此，张玉坤团队将无人机低空信息采集技术应用其中。

据李哲介绍，无人机能沿着蜿蜒的墙体，对长城的侧面、顶面甚至是敌楼室内进行详细的探察。作为载体，无人机还能携带不同的传感器变身不同功能的测绘设备。

“无人机+普通相机”可以进行拍摄、航测；“无人机+红外相机”可以对长城进行热辐射量成像，从而探察长城的一些内部构造或者隐藏设施；“无人机+激光雷达”可以用激光从空中扫描树下遗迹，再通过技术手段把树的数据“剥离”出去，就可以清晰地看到隐藏在树下的长城图像。

相比传统测绘手段，用无人机测绘飞上一圈只需要10分钟，就能把数据完整地采集到。

“长城全线实景三维数据库”

据介绍，在“长城全线实景三维数据库”中，可以将长城放大到厘米级清晰度，每一条砖缝都能看清楚，世界上没有任何一个国家有这种连续的长城数据库。

与此同时，基于建筑学专业的建筑构造知识，编辑处理、量化分析无人机低空摄影测量获得的实景三维模型，就可以将其应用于病害分析、场景复原等工作。

“实景三维模型本身就非常有价值，长城墙体坡度、尺寸测量、病害情况等全线统计都依赖于三维模型，因此用途非常广泛。”李哲说，“比如把已知的近年来长城塌损事件发生的位置统计出来，再结合三维模型就能发现塌损规律：都是在山體陡峭段到平缓段的转折点出现的塌损，这样就可以揭示病害成因。”

此外，还可以在实景三维模型的基础上，人工搭建出已经缺失的结构。目前，长城上很多木构空心敌楼都只剩下四面外墙，用人工建模可以补齐内部的木梁柱结构，由内到外地还原出空心敌楼的全貌。人工建模的过程通过渲染生成视频或者动画，让已经被岁月侵蚀的长城再次生机勃勃地“活”过来。

这些三维立体模型还可以通过3D打印技术制作出实体模型，把长城实景惟妙惟肖地“搬到”博物馆中，配合讲解让观看者一目了然。

长城隐秘而伟大的“家族图谱”

张玉坤介绍，长城不仅仅是“一道墙”，长城防御系统包括镇城、路城、卫城、所城、堡城、驿传系统、烽燧、屯田系统、关隘关口、敌台、墙体等多个子系统。之前受限于技术，长城庞大的“家族”一直未被进行过系统性梳理。而长城全线实景三维数据库的建立以及人工智能（AI）的辅助应用，为这项庞大的、系统性梳理工作提供了可能。

在长城众多“家族图谱”中，暗门是存在于长城中的一套“隐秘而伟大”的系统。它是一种矮小门洞，会根据地势、军事等需求开设在长城隐蔽段落，是朝向关外的秘密出入口。

李哲介绍，暗门藏着长城的秘密，更蕴含着古人的智慧。通过人工筛查结合AI搜索，研究人员发现了130多处暗门实物遗存。他们不仅对图片进行了分析，还进行了实地考察，发现每一处暗门都与当地地形高度契合，且其构造根据需求各不相同。比如转折型暗门，可以阻挡马匹，保护另一侧的人员不会受到马匹的冲击。

在发现的暗门中，最有价值的是突门。“突门是用来实施突袭战术而设置的。清晚期著名学者魏源曾用‘藏于九地之下为暗，动于九天之上为突来描写突门。”张玉坤解释，突门就是在暗道外面砌上一皮砖，以起到伪装作用。突袭时，士兵击碎这层薄砖墙就可破墙而出，打敌军一个措手不及。

通过照片，团队成员在一处城墙上发现有击破后的破洞状遗存，破洞呈参差不齐的状态。团队成员采集了洞口内外侧的实景照片，并进行三维立体建模，把内外侧统一到一个模型中，最终确定这就是突门。

截至目前，团队结合古代舆图已确认共计不少于220处暗门，证明了明代官方史料中“夫祖制，边墙下多留暗门”的真实性。目前，团队正在对长城防御体系的堡寨城池、烽传线路、驿传线路、贸易设施、边缘墙体等各子系统进行全面梳理。

（《科技日报》）