基于数字测绘的西湖行宫园林遗址空间特征探析

胡雨欣 洪泉＊ 唐慧超 吴越

清西湖行宫是世界文化遗产“西湖文化景观”的代表性史迹之一，见证了18 世纪康熙、乾隆南巡杭州的历史[1]。行宫选址于孤山南麓，北踞孤山山顶，南临西湖外湖[2]。行宫南部为建筑院落，北部为园林区域。西湖行宫园林融合了清代皇家行宫园林和江南山地园林的特色，展现出独特的园林风格，具有重要的艺术价值和研究价值。

近年来西湖行宫受到越来越多研究者的关注。许莹[3]对清代皇家行宫进行了综合性论述，侧重于整体性研究，其中西湖行宫作为小型行宫园林的案例之一，在该研究中虽有提及但未进行深入分析。在关于西湖行宫园林的个案研究中，王征宇[2]对行宫沿革进行了考证，明确了行宫范围，并对现存建筑基址的分布、形制、性质和保存状况等进行了详述，对行宫园林的研究具有直接的参考价值；朱琨等[4-5]、唐慧超等[1]利用古代文献和图像资料对西湖行宫园林的变迁脉络进行了梳理，并从地形特征、布局结构等出发，总结了西湖行宫园林的特色。以上研究主要偏重行宫整体格局的演变与园林空间的解析，但对空间特征的研究多基于定性的传统方法，准确性不足，缺少量化的结论。

全面获取准确的园林信息并绘制成图，是研究西湖行宫园林的基础与重要环节。受限于以卷尺、经纬仪、水准仪为主要工具的传统测绘手段，测绘数据常存在精准性不足的问题，尤其是在水池、假山、地形等不规则要素的测绘中[6]。新兴的数字测绘技术在空间信息采集上具有高精度、非接触式、数字化的特点，可有效提升测绘的准确性，在现有方法的基础上进行更为精确的量化分析。

用于数字测绘和可视化的三维技术在园林遗产的保护和利用领域已经展开应用。其中，张青萍等[7]以苏州遂园数字化测绘为例，总结出适用于私家园林的高效数字化测绘方法和成果表现方式，为本研究测绘园林遗址本体提供了方法指导；杨晨等[8]通过构建数字化三维模型，对假山空间特征进行量化研究，其研究思路对量化研究传统园林空间特征具有启发和借鉴意义。此外，学者对于古典园林空间的分析亦为本研究提供了参考和依据。其中，周维权[9]、彭一刚[10]结合案例比较的空间解析为本研究解析园林空间特征提供了参考；刘惠锋[11]以传统空间设计理论和现代视觉理论为依据分析拙政园的空间，为本研究提供了理论依据；郭凇等[12]通过再现乾隆时期的空间场景对静心斋的空间特征进行研究，启发了本研究以园林场景图示化的方式来探索和呈现空间感受。

本研究尝试采用数字测绘技术，利用三维激光扫描仪对西湖行宫园林遗址进行实地测绘，在SCENE 2019.0 软件中对原始点云数据进行处理，构建西湖行宫园林遗址的三维点云模型，为西湖行宫园林的相关研究提供数据支撑；在此基础上，结合西湖行宫园林的相关文献和已有研究，从行宫园林的整体格局、空间感受和竖向视线关系3 个方面进行具体分析，探讨西湖行宫园林的空间特征。

1 西湖行宫园林历史沿革

西湖行宫园林的建设与发展总体经历了康熙、雍正和乾隆3 个时期。行宫初创于清康熙（1662—1722）年间[2]，用作南巡期间驻跸杭州的居所，此时行宫园林格局较为简单，仅有渟泉一处景观。雍正五年（1727 年），李卫奏请将闲置的行宫改为圣因寺，建万岁楼[13]。圣因寺香火鼎盛，寺后的山林区被进一步开发[14]，为日后乾隆时期（1736—1796 年）西湖行宫园林的营建奠定基础（图1-1）。乾隆十五年（1750 年），西湖行宫因南巡需要而复建，园林部分则将圣因寺山园纳入其中，并向西进行扩建[1]，在山园西侧空地增建平台、领要阁、御碑亭3 处景观，景物题名进一步明确，钦定行宫八景为贮月泉、瞰碧楼、鹫香庭、玉兰馆、领要阁、绿云径、竹凉处、四照亭[15]（图1-2），此时的园林规模达到历史最盛（图1-3）。

1 西湖行宫园林边界范围变化Change in boundary scope of West Lake Temporary Imperial Palace Garden1-1 雍正时期的西湖行宫园林[14]West Lake Temporary Imperial Palace Garden in Yongzheng period of Qing Dynasty[14]1-2 乾隆时期的西湖行宫园林[16]West Lake Temporary Imperial Palace Garden in Qianlong period of Qing Dynasty[16]1-3 不同时期西湖行宫园林边界范围变化Change in boundary scope of West Lake Temporary Imperial Palace Garden in different periods

乾隆四十九年（1784 年）后再无南巡，西湖行宫接待帝王的使命结束，逐渐闲置荒废，后毁于咸丰十年至十一年（1860—1861 年）太平军的战火。宣统三年（1911 年），行宫拆去后山围墙，与孤山连为一体，改建为公园，至此行宫园林作为公共园林的时期开启。1927 年后，行宫园林中的建筑经历了数次改建、添建和修复①，但其整体格局并未发生大幅变化[17]。

2 西湖行宫园林遗址本体信息数字化采集

杭州市文物考古所分别于2008、2009 年对行宫遗址进行考古工作，调查勘探结果表明行宫园林整体格局保存完整，可反映其乾隆盛期的空间格局。因此，本研究尝试通过数字化采集手段获取遗址信息，并根据采集到的园林空间数据做进一步分析。

2.1 技术选择

目前，以摄影测量技术和三维激光扫描技术为代表的数字测绘方式是文化遗产数据采集的主流技术，这2 种数字测绘技术各有优势（表1）。在测绘工作中，需具体结合测绘对象的特点和实际情况选取合适的测绘方式。

表1 两种数字测绘技术的比较[18]Tab.1 Comparison of two digital surveying and mapping technologies[18]

西湖行宫园林遗址处于杭州西湖风景名胜区的飞行管控区域，禁飞无人机；加之场地内种植了大面积乔木，较大的树木冠幅使得无人机在空中拍摄时易受遮挡，并且树木多为常绿树，即使在冬季进行测绘也无法避免干扰，因而实施无人机倾斜摄影测量的可行性较低。手持三维激光扫描仪普遍应用于小型物体的测绘与记录，对于大型园林的测绘并不适用。因此，本研究以地面三维激光扫描技术为主，结合地面近景摄影测量技术对西湖行宫园林遗址本体进行数字测绘。

2.2 实地测绘与数据采集

2.2.1 测绘范围与站点分布

据考古报告测算，西湖行宫园林遗址范围南至行宫宫殿区北侧院墙、东至孤山顶部四照亭、西至平台、北至孤山山脊[2]，本研究以上述遗址范围作为测绘范围。每个站点的扫描半径均大于5 m，因此站点以10 m 左右为距进行布置，所设站点共128 个（图2）。

2 西湖行宫园林遗址范围及站点分布情况Scope of and measurement point distribution in the site of West Lake Temporary Imperial Palace Garden

2.2.2 数据采集

使用FARO Focus S70 地面三维激光扫描仪于2022 年2 月对西湖行宫园林遗址进行非接触式扫描，采集园内建筑、道路、泉池、假山、植物等景观要素的三维空间信息。采集时，以10.9 MPts/3 x 的分辨率/质量进行扫描，为更准确表现遗址细节，在主要景点区域将分辨率/质量提高至28.0 MPts/4 x。扫描工作选择在晴天的工作日进行，共历时7 天。

2.3 数据处理

利用SCENE 2019.0 软件对原始点云数据进行预处理和点云配准：首先，由于原始点云数据量过大，需将原始数据文件进行分组预处理；然后，应用扫描仪拍摄的图像数据对扫描点进行着色；最后，利用SCENE 2019.0软件，根据各站点的扫描重合率提取地物特征点执行自动配准，未能自动配准的站点在三维视图内进行手动配准。上述操作的处理成果可合并为一个数据集，误差为6 mm。

3 数字测绘成果

本次测绘成果主要为西湖行宫园林遗址的三维点云模型和点云模型总览图，可利用上述成果获得西湖行宫园林遗址准确的尺寸信息，并在此基础上对空间特征展开分析。

3.1 西湖行宫园林遗址三维点云模型

使用SCENE 2019.0 软件对三维激光扫描获得的原始点云数据进行处理可得到西湖行宫园林遗址的三维点云模型（图3）。利用该模型可初步提取西湖行宫园林的总体数据信息：西湖行宫园林整体坐北朝南，南偏东约10°，最大进深为83.5 m，最大宽度为203.1 m，面积共计11 478 m2，总高差为23.8 m。

3 SCENE 2019.0 软件中拼接完成的三维点云模型及局部鸟瞰3D point cloud model and partial aerial view spliced in SCENE 2019.0 software

3.2 西湖行宫园林遗址点云模型总览图

在SCENE 2019.0 软件中，根据三维点云模型生成TIF 格式的总览图（图4），该图显示了扫描区域内的环境信息，包括现存园林建筑及其柱网结构、植物冠幅等[18]。在总览图的基础上，使用AutoCAD 软件可绘制出西湖行宫园林遗址现状平面图（图5）。结合相关测绘数据，可对西湖行宫园林的空间尺度进行量化识别。

4 由西湖行宫园林遗址点云模型生成的总览图Overview generated from the point cloud model of the site of West Lake Temporary Imperial Palace Garden

5 西湖行宫园林遗址现状平面图Current master plan of the site of West Lake Temporary Imperial Palace Garden

将遗址现状与多幅西湖行宫历史图像进行比对，发现遗址现状所显示的园林格局与《乾隆南巡御档》[19]中《西湖行宫图》（图6）呈现的信息最为吻合，从而印证了该历史图像的真实性和较高的准确性，可作为西湖行宫遗址复原相关研究的重要依据。

6 清乾隆年间《西湖行宫图》[19]West Lake Temporary Imperial Palace Map in Qianlong period of Qing Dynasty [19]

4 西湖行宫园林空间特征分析

4.1 整体格局分析

4.1.1 地形特征

如前文所述，西湖行宫园林东西方向长、南北方向短，进深与面宽之比约为1∶2.4。地形北高南低，平均坡度为40.3%，经人工处理后呈明显的4 层台地形态（图7），各层坡度平缓，适宜建设。全园最高点位于第四层山脊东部的四照亭，最低点位于第一层的贮月泉。

7 点云模型反映出的 4 层台地形态The four-layer terrace shape reflected by the point cloud model7-1 点云模型剖面图Section of point cloud model7-2 点云模型中的4层台地形态The four-layer terrace shape in point cloud model

第一层为贮月泉院落，主要景物有西湖天下景亭、贮月泉。该院落是下凹的场地，北侧紧靠山体，西侧与第2 层台地之间存在平均6.5 m 的高差，东侧和南侧由围墙围合，形成了一个围合度较高的小型院落空间。贮月泉通过“就低凿水”开辟，面积约228 m2，水面架有三折梁式石桥，桥面宽1.5 m。西湖天下景亭位于贮月泉东侧，是民国时期于原光碧亭旧址上重建的，重建的亭子朝向由南北向改为东西向。贮月泉北侧有一组大型假山，造型厚重粗犷，与原始山体融为一体，是真山脚下掇山的佳例，叠山所用石材（红条石）采自西湖宝石山[20]。

第二层为孤山山腰处的狭长平地，与第一层间的最大高差为7.3 m。乾隆时期自东向西分布有云岫楼、瞰碧楼、鹫香庭院落和玉兰馆院落，瞰碧楼与云岫楼之间有长廊相连。原鹫香庭、玉兰馆院落建筑已无存，现状只显露部分建筑台基和道路遗址，结合考古报告和历史图像资料可判断各院落中建筑、庭院的大致方位和范围。两院落均坐北朝南，测绘数据显示东侧的鹫香庭院落面积为424.3 m2，西侧的玉兰馆院落面积为468.2 m2。原瞰碧楼、云岫楼及长廊均已无存，1933 年于瞰碧楼旧址上建万菊亭，位于第二层台地最东侧的云岫楼基址至今仍为空地。

第三层是衔接第二层与孤山山脊的过渡层[1]，两层之间平均高差为9.5 m，进深范围仅在6.5～13.8 m，地势最为陡峭，因此未设置任何建筑。在该台层西侧一面高大的崖壁上嵌有“绣壁空青”四字横向石碑，史料记载为乾隆御题。该台层主要承担交通作用，主要道路沿等高线在东西方向延伸，竖向的高差通过斜坡、台阶的方式来处理，或以山石结合蹬道营造迂回崎岖的山林氛围。这种曲折蜿蜒的园路做法恰如《园冶》中提到的“不妨偏径，顿置婉转”[21]，有引人入胜之感。

第四层自西向东依次分布有平台、领要阁遗址、御碑亭遗址、绿云径、团结亭和位于山顶的四照亭。该台层岩石裸露，为侏罗纪凝灰岩，石质坚硬，各景点间的磴道多凿石而建[1]。位于最西侧的平台东西两侧设蹬道、北侧设台阶。领要阁位于高台之上，现仅存方形台基，边长6.5 m。御碑亭现仅存六边形台基，边长3.9 m，亭中原有《圣因行宫即景》御制诗碑，今石碑主体已遗失，仅存碑座。绿云径为一组湖石假山，嵌有乾隆御题《绿云径》诗刻石碑。团结亭为近代新建，位于原竹凉处六角亭位置。四照亭为四角攒尖方亭，其四边形蕉叶纹须弥座台基为清代遗物，边长9.0 m，屋顶使用黄色琉璃筒瓦，规格较高。

4.1.2 院落结构及比例关系

乾隆时期，行宫各景点之间有院墙相隔，呈现明显的院落形态。进深方向受山势所限，为丰富游线的空间层次，院落采用横向排列的方式布置在相对平坦的台层上。其中最大的庭院是位于第一层的贮月泉庭院，该庭院以泉池为中心，布置山石、建筑等要素，围合度高，是一个低凹、内向型的山水庭院，具有“壶中天地”的意境。院落特征更为明显的玉兰馆、鹫香庭院落位于第二层，鹫香庭院落以庭院中的两株桂花为主景，面积相对较小；玉兰馆院落坐落在西湖行宫的中轴线上，沿轴线布置了倒座戏台和2 层的玉兰馆，构成了行宫园林中唯一一处观演空间。

点云模型显示，贮月泉院落宽54.1 m，深32.0 m，深宽之比约为3∶5。由鹫香庭院落、玉兰馆院落以及玉兰馆院落西侧的一小进院落所形成的院落群总宽43.1 m，总进深25.5 m，深宽之比也约为3∶5。由此判断，该院落群和贮月泉院落的建设客观上都遵循3∶5 的平面比例关系。

8 游览动线上驻足点的空间感受图解及空间场景图示Schematic diagram of spatial perception and spatial scene of the stopping points along the tour line8-1 驻足点空间感受图解Schematic diagram of spatial perception of the stopping points8-2 驻足点空间场景图示Schematic diagram of spatial scene of the stopping points

4.1.3 主要景点距离控制

在山脊区域，提取测绘成果中主要景点之间的距离数据可知：自西向东，平台、领要阁遗址、御碑亭遗址、绿云径之间的距离分别为25.9、32.0、35.5 m，团结亭与四照亭间距为28.5 m。根据传统风水形势说中“千尺为势，百尺为形”的定量规定，“百尺为形”的基本尺度为23～35 m[22]。以上数据所显示的山脊区域内景点的间距范围趋近于此，是静观时的最佳视距，这些景点的节律性排布有助于引导游客在山脊线区域内的游赏视线。

4.2 游览动线的空间感受分析

4.2.1 西湖行宫园林数字化复原

本研究意在探究西湖行宫园林盛期的空间特征，因此需对乾隆时期的行宫园林进行一定程度的数字化复原。通过对遗址进行三维扫描获得的信息主要为地形、山石、建筑台基、植物等，不足以覆盖全部空间要素，同时建筑缺失较为明显。对此，本研究以游览路径上的空间节点为重点，对于游线上缺失的建筑或构筑物，通过数字建模的方式进行复原。由于史料中并未提及西湖行宫园林内的游览路径，本研究根据从低到高的顺序、以贯穿全园主要景点为目的，拟定了一条游览动线，进而通过分析游线上的空间感受来解读空间特征。借助测绘中获得的行宫现状空间信息来辅助历史信息的定位，确定了游览动线上空间收放与视线高低变化较为丰富的12 个驻足点。基于史料[19]和已有研究[1]初步复原了乾隆时期的西湖行宫园林。借助模型寻找视角并对驻足点的空间场景进行呈现，使其最大程度趋近于园林盛期的景象，以期更直观反映出游览动线上的空间感受（图8）。

4.2.2 空间感受分析

西湖行宫园林通过贮月泉院落—鹫香庭院落—玉兰馆院落—玉兰馆院落西侧院落自东向西组合的方式，增加东西方向上的空间层次，以横向带状的空间引导游览路线，随后沿山路到达山顶。

首先，行宫园林入口（A）呈现强烈的欲扬先抑的收束感，至贮月泉庭院（B）后豁然开朗。接着，爬山廊前段（C）受左侧假山和右侧围墙的围合，空间极度收束；中段（D）围合减弱，空间开阔；末段（E）受左侧瞰碧楼和右侧围墙限制，空间变得较收束。经爬山廊将人引导至玉兰馆、鹫香庭院落（F）后，收束感得到缓解，空间变得开阔。最后，经院落区行至山路段（G），狭窄陡峭的蹬道给人收束和紧张感；直至山脊线区域（H～M），空间极度开阔（图8）。具体表现可概括为：在驻足点A、C、E、G 处可感受到围合与收束；在驻足点B、D、F 处可感受到开阔和空旷（表2）；驻足点H～M 均处于孤山高处，视线无明显遮挡，给人极度开阔的空间体验。

表2 游览动线上各驻足点空间感受量化分析Tab.2 Quantitative analysis of spatial perception of stopping points along the tour line

4.3 主要景点之间竖向视线关系分析

根据点云模型绘制地形剖面图，参考视觉分析理论②，以成年人站立时的一般视平线高度1.6 m 为标准，选取仰角视平线以上27°、俯角视平线以下30°作为竖向视线的最佳观赏视域[11]，分析行宫园林主要景点之间的竖向视线关系（图9）。在视线分析时应考虑植物遮挡的影响，但因西湖行宫园林现有植物多为1950 年后补植[23]，加之植物自身的生长变化，现今植物的分布情况和形态必然与乾隆时期不同，因此不作为竖向视线分析的重点。

9 景点之间竖向视线关系的剖面图示Section diagram of vertical line of sight relationship between scenic spots

10 景点之间竖向视线关系的实景Real view of vertical line of sight relationship between scenic spots

由图9-1、9-2、9-3 可知，受地形遮挡和高差的影响，第二层与第四层的景点两两之间均不存在明显的视线相对关系（图10-1、10-2）。由图9-4 可知，第一层与第四层之间，团结亭与西湖天下景亭之间没有紧密的视线关系，于团结亭处只能依稀看到西湖天下景亭的屋顶（图10-3）。乾隆年间《西湖行宫图》显示了场地未被繁密的植物遮挡，推测当时的观景视线更趋向于远处的西湖；而西湖天下景亭处的视线受到假山和地形遮挡，由此处无法看到团结亭。由图9-5 可知，第一层的西湖天下景亭与第二层的鹫香庭之间视线联系较薄弱，由西湖天下景亭位置仰视，视线受到高差影响和栏杆遮挡，鹫香庭及其西侧的玉兰馆不在视线范围内（图10-4）。

由图9-6 可知，仅第一层的西湖天下景亭与第二层的万菊亭之间存在视线联系，于西湖天下景亭可以看到高处的万菊亭（图10-5），于万菊亭则能居高临下，完整观赏西湖天下景亭及其所在的贮月泉庭院（图10-6）。

综合以上分析，西湖行宫园林主要景点仅有西湖天下景亭和万菊亭之间存在明显的对景关系。另根据图9-1、9-2 和9-3 所示的第二层和第四层之间的观景视线，结合在领要阁处俯瞰玉兰馆方向的实景（图10-2），可判断出山脊处的观景对象更倾向于远处的西湖。乾隆《西湖行宫八景·瞰碧楼》御制诗中曾记载登临瞰碧楼（现万菊亭位置）俯瞰西湖时的景象，“楼俯全湖，晴波绮縠，摇荡几牖，有一碧万顷之概”[24]，进一步证明西湖行宫园林在营建时考虑了景点与西湖之间视线上的关系。

5 西湖行宫园林空间特征总结

基于点云模型、点云模型总览图以及模型剖面图等测绘成果，通过对现存遗址空间的量化解析，发现西湖行宫园林具有以下特征。

1）西湖行宫园林在规划时依照山势开辟出4 层台地，受地形所限，台层多为东西向狭长的空地。空间以院落的形式横向并列排布，贮月泉院落、以鹫香庭院落和玉兰馆院落为主形成的院落群进深和面宽之比均为3∶5。山脊处景点的布置不同于山腰和山麓的院落形式，是将各景点以23～35 m 的距离进行线性排布，以横向带状的空间引导视线。

2）西湖行宫园林在游览动线上的空间感受，主要经历了4 次由收至放、由闭至开的变化，且变化程度不断加深。空间在开合之间不断跳转，加深游人的心理期待感，使人产生更多的联想，增添游览趣味，也为山脊线处极度开阔明朗的空间感受的到来做铺垫。

3）由于路径的多处转折和台层间高差的多样变化，登临时俯仰之间可互相眺望，形成竖向上的对景，尤其体现在位于第一层的西湖天下景亭与位于第二层的万菊亭所形成的明显的视线相对关系。山脊线处更是通过借景手法将行宫外部的西湖风光收纳其中，扩大了园林的感知空间。

6 结语

本研究利用三维激光扫描技术完成对西湖行宫园林遗址的信息采集，并利用测绘成果对西湖行宫园林的空间特征展开量化解析。

基于分析结果，从恢复历史原貌的角度出发，对今后西湖行宫园林遗址的修复提出建议：1）山脊线处的景点以观行宫外部的西湖为主，但遗址第三、四层的植物与乾隆时期存在较大差异，影响原有的空间感受和观景视线，因此，建议对第三、四层现有的遮挡观景视线的植物作适当修剪、移除或替换；2）为了更完整地向游客传递场地的历史信息，建议在条件允许的情况下，对未发掘或已改动的建筑进行标识，设置相关解说设施。

同时本研究反映出，相较于传统测绘方式，数字测绘在准确度和便捷性方面有极大提升。一方面，以数字测绘方式构建的三维模型能够真实再现园林实景，客观地反映各园林要素的现状特征；可随时根据需要提取模型信息生成各类数据及图纸资料，为西湖行宫园林的相关分析与研究提供基础和依据，有助于解决以往研究中基础数据信息不足的问题。另一方面，数字测绘亦存在原始数据过于庞大和复杂等问题，在一定程度上为数据的存储、处理和信息的共享带来不便；并且三维激光扫描仪受园林建筑屋面反曲、被测要素之间相互遮挡的影响，易产生扫描盲区和数据缺失现象，尤其是在建筑屋面、假山顶部等区域。对此需要根据现场情况，架设高位站点进行数据补充采集。

未来，可对数字测绘存储的园林遗址三维空间信息进行更深入的二次开发利用，如通过三维建模等手段，既可对园林复原修缮方案进行模拟，又能实现虚拟三维空间的再现和漫游，为科学地保护和活化园林遗产提供有力的技术支持。

致谢(Acknowledgments)：感谢浙江农林大学风景园林专业2020 级研究生乔曼曼在本研究前期测绘过程中所做的工作。

注释(Notes)：

① 民国十六年（1927 年）为纪念孙中山先生，行宫改建为中山公园。1933 年，为纪念在杭州举办第一届菊展的张又莱先生，于原瞰碧楼遗址处新建万菊亭。1935 年之后，为纪念浙江省主席鲁涤平，原竹凉处遗址附近建纪念碑亭。1956 年，四照亭毁于台风，于当年在原址按原样重建。

② 19 世纪西方建筑界的视觉分析理论指出，空间感由场地宽度（D）和建筑高度（H）的关系决定：当D/H=1 时，仰角为45°，空间围合感强；当D/H=2 时，仰角为27°时，空间较宽敞，围合感适中；当D/H=3 时，仰角为18°，围合感减弱，具有一定空旷感。

图表来源(Sources of Figures and Tables)：

图1～5、7～10 均由作者绘制，其中图1-1、1-2 底图分别引自参考文献[14][16]；图6 根据参考文献[19]改绘；表1引自参考文献[18]；表2 由作者绘制。