新疆交河故城文化數字化保護策略研究

詹秦川 趙夢歌

摘 要：在新時期背景下，具有厚重歷史積淀和見證的文化遺產彌足珍貴。新疆現存的古城遺址具有獨特的歷史文化價值，是新疆古代政治、經濟、軍事及文化等多方面的活的實證材料。交河故城作為新疆古城遺址的重要代表，具有獨特的文化價值及意義。文章基于交河故城現狀與問題、傳承與創新，探討了數字化背景下交河故城文化的保護策略，為促進交河故城文化的可持續發展提出建議。

關鍵詞：交河故城;數字化保護;虛擬現實;數字博物館

新疆維吾爾自治區地域廣博，地貌豐富，地處歐亞大陸中部，具有獨特的人文環境。新疆的古建筑在類型上呈現出濃郁的地域、文化和民族特色，并構成與之緊密關聯的建筑造型、裝飾樣貌和建造技藝等，其燦爛和瑰麗成就了中國古建筑文化遺產的獨特部分。

一、交河故城概述及獨特性

交河故城遺址位于今吐魯番市以西約13公里的亞爾鄉，居牙爾乃孜溝兩條河流交匯處的30米高的黃土臺上，因河水分流而下，故稱之為交河。交河位于吐魯番盆地火焰山與鹽山之間的一個豁口上，東臨吐魯番腹地，西接木什塔格山，具有十分重要的軍事戰略地位。交河故城總面積為47萬m2，從現存的城市布局來看可分寺廟區、官署區、墓葬區、民居區等部分，作為世界上唯一一座生土建筑而成的城市，擁有“世界上最完美的廢墟”之稱。

（一）獨具特色的臺地自然地理特征

交河故城始建于公元前2世紀，整個城市建立在一座高30米臺地之上。所在的臺地兩側分別有二道溝及三道溝，狹長的臺地呈柳葉狀，長約1650米，中間最寬處約300米。兩溝環水使得臺地高出地面30余米，在河流的長期沖刷腐蝕之下形成了1～4號臺地，呈孤島狀，地勢險峻，具有十分險要的自然優勢。

（二）對稱巧妙的總體城市規劃布局

交河故城的整體城市布局被一條南北貫通、長約350米，寬10余米的大道基本劃分為三部分。中心大道將整個居民區分為東、西兩部分。大街東區南部為大型居民區，北部為小型居民區，中部為官署區，總體上形成了東西對稱結構。交河故城局部區域呈現對稱式的布局，例如城北的塔林中央為一座大佛塔，四角則各分列25座小塔，形成對稱式的5個方陣。

（三）“減地留墻”的特殊建造方式

交河故城不是依靠傳統的一磚一瓦的搭建，而是依靠黃土挖掘而成。其最顯著的特征就是整座城市大部分建筑都是運用“減地留墻”的方法從原生土中挖掘而成。其中窯洞為直接挖掘，平房為表面向下切挖而成，再加以木頭搭建，大部分為多層建筑。部分建筑為下窯洞、上平房的結構。交河故城中的寺廟、城門、官署、民房的墻體基本為土生墻。這種獨特的建造技法不僅體現了當時人們的智慧，更使得整座城市像一座巨大的鏤空雕塑藝術品。

二、交河故城保護現狀及問題

（一）交河故城保護現狀

作為世界上最完整、最古老的生土建筑群，交河故城的存在具有重要的研究價值。

1992年到1996年期間，中國首次采取中外合資的方式對交河故城進行了第一次修復。對交河故城內的寺院區、佛塔區、部分民居等進行了挖掘和保護，此次修復技術較為落后，只進行了局部地段的發掘，主要以考古研究為主，并未對交河故城的修復進行全方位、多角度的完善。

2006年以來，中國國家文物局展開絲綢之路重點文物維修工程，在新疆段中，對于交河故城內重點區域陸續進行了三期修復工作。前兩期現有的保護工程，專家本著不破壞原貌的原則對交河故城進行保護加固，對于遺址采用土培砌筑、充填注漿等方式進行加固，運用改溝、修建防洪堤等對地表積水進行控制。同時，建立監控室，安裝警報系統、地波探測系統、攝像頭等進行實時電子監控。就技術而言，第二次修復較20世紀90年代的修復工作更完善、更先進。但第二次修復基本上都是對于交河故城遺址的物理修繕，隨著時光的流逝，古城內的文物、建筑等依舊有損壞的可能。

（二）交河故城現存問題

新疆的自然地理環境比較特殊，自然環境條件和氣候特征對于建筑有著至關重要的作用。風蝕是造成交河故城破壞的主要原因。交河故城所在的吐魯番是歷史上強風暴頻發地，8～12級大風頻發，沙塵暴的破壞力度大，對于屋舍、農作物、土壤的腐蝕性極大，給當地原住民生活帶來嚴重影響的同時也對故城遺址造成了嚴重的破壞。新疆地區紫外線強烈，日照充足，早晚溫差及濕度相差極大，交河故城建筑均為生土建造而成，溫濕度的周期性變化對于土體造成極大的影響，導致土體開裂，表面酥堿。同時，交河故城鏤空式的建筑形態便于鳥類筑巢，大量鳥類排泄物造成了嚴重的生態破壞問題，從墻縫中生長出的棘草破壞了墻壁的原有結構，導致墻體的開裂、腐蝕等。

隨著陸上絲綢之路的衰落，吐魯番經濟、軍事地位的下降，交河故城逐漸走向衰落，公元9世紀至14世紀，交河故城歷經連年戰火，14世紀末，元末的戰火徹底使故城淡出歷史發展的舞臺，至此，交河故城隱藏在歷史長河中五百余年。

20世紀初，西方人對于吐魯番盆地以科學考察為名進行了挖掘。在考察期間，大量壁畫失竊、遺址毀壞等，交河故城遺址被嚴重損壞。而交河故城的沒落也致使當地原住民大量搬遷，在搬遷時拆除搬走故城原有的門、窗、磚瓦等建筑材料，使原有建筑面貌遭到破壞。同時，大量游客隨意丟棄垃圾、攀爬墻壁、涂抹建筑等行為也對遺址造成了嚴重損害。

三、交河故城的數字化保護策略

（一）數字化資料數據庫

數字化信息獲取與處理技術是保護文化遺產一種較為新穎的技術，可以使文化遺產最大程度地以最全面的形式、最真實的狀態保存下來。采用先進的技術信息與管理、決策相結合，對具有歷史文化價值的文物進行真實、全面的記錄，結合虛擬技術建立資料數據庫是文化遺產保護的重要策略。

1.圖像、視頻數據

在數字化保護中，圖像是性價比最高的數字資源。與日常生活中的照片不同的是，數字化圖像以說明為主，是對于遺址的一種感性展現，運用靜態圖像記錄遺址的文物、建筑等。數字視頻對于交河故城的保護與傳播具有重要的意義，運用相機、航拍對現有故城遺址進行全方位、多角度錄制拍攝，保留動態影像數據。將最終圖像、視頻資料分類整理并進行編碼，初步建立交河故城資料數據庫。

2.數據庫網站

網站是數字媒體中最好的展示手法，它包含多種媒體展示方式。目前，交河故城并沒有建立自己獨立的網站。將圖像、視頻等平面媒體集成，搭建交河故城門戶網站，讓更多的人了解和關注故城遺址。在網站中設置資源型數據庫網站，將條目合理歸檔，按層分類，建立數據庫表格，給每個獨立的建筑配備數字記錄圖像和卡片內容，讓讀者可以更好地瀏覽和學習。

（二）數字化虛擬展示

交河故城歷經千年風霜，城內建筑物大多修建于唐代，建筑材料基本由夯土版筑而成，吐魯番地區干旱少雨的氣候特點使城市建筑的主體得以較好地保存下來，其形制布局與唐代長安城較為相仿。交河故城由一條大街分割為東、西兩部分，而其中縱橫相聯的街巷將建筑群劃分為若干小區，類似宋朝以前城市的坊。

1.數據獲取

交河故城中包含各種各樣的物體，包括建筑、地形、墓葬、佛像等。由于這些物體尺寸各有不同，在數字化保護中要求的精度也不同。考慮到交河故城形制布局的特殊性及建筑規模的龐大，應當應用系列數據獲取手段。包括對建筑物、街道等進行手工測量、儀器測量、攝影測量以及激光掃描測量等，根據物體的特點選取特定的設備手段采集合適的數據，探尋最佳的解決方案，保證數據的真實性及準確性。

2.三維建模

在遺址場景構建中，地形模型具有十分重要的地位，3D MAX軟件擁有建模功能強大，精準度高的特點。在獲取數據之后，利用3D MAX軟件，通過數據或等高線生成真實的三維地形模型。民舍、寺廟、墓葬構成的建筑區域是整個三維模型的主體部分。通過使用三維激光掃描儀和數碼相機相結合的方式對交河故城內的主體建筑進行掃描，更加快速地獲取故城大場景的三維信息，并達到較高的精度。

3.紋理制作

紋理制作是對數字模型的表面進行更加細節、豐富的處理。在交河故城中，采用激光掃描儀獲取場景中的點云數據，數碼相機同步獲取對應的場景紋理信息，拍攝交河故城內墻壁、建筑的數字影像，利用Photoshop軟件對其進行縮放、糾正、匹配等后期的數據處理，以增加物體模型的表現力和真實感。

4.虛擬漫游

將應用3D MAX軟件建立的故城遺址導入Lumion軟件當中。Lumion是一款強大的可視化工具，可針對建筑、動畫進行視頻的制作，可快速生成較高質量的漫游動畫。在軟件中，對模型進行調整，在軟件材料庫中對部分不真實的區域進行貼圖，根據需要的效果進行不同的參數調整。增加植被及人物，并運用“動畫模式”，調整角度、高度等，隨后生成視頻。調整日光參數，加入天空云、雪景等場景特效，最終生成交河故城的漫游展示。

（三）數字博物館

文物脫離了原始的環境會造成整體觀念的分離，利用多媒體、數字化技術和設備為交河故城打造“體驗型博物館”，對交河故城“減地留墻”工藝進行歷史再現。通過精細的建模、渲染并存儲為Web 3D格式，在定義一定路徑后可實現游客的虛擬漫游和三維仿真，在虛擬場景中定義熱鍵，使游客觀看到當初故城建設的工藝過程。通過數字化技術，以活態文化的方式展示遺址的具體內容和精髓。

四、結語

文化遺產的保護過程就是保護人類自身發展歷史和創造性的過程。數字化技術具有大規模展示、多媒體呈現、還原度高等特點，運用數字化技術進行遺址的保護與展示是迫切且必要的。本文通過分析交河故城保護發展的現存問題，提出了虛擬現實技術結合圖像采集搭建交河故城數據庫，建立體驗型博物館等數字化保護策略。在后續的發展中，如何通過數字化手段保護文化遺產的原生性、本真性和活態性仍需要我們進一步思考和探索。

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作者單位：

陜西科技大學