三維重建技術背景下的克什克騰旗吉日邊堡調查與初步研究

李志鵬　郭天祎　滕玉磊　周偉　李鵬

摘 要：通過運用三維重建技術，結合吉日邊堡與金界壕遺址的位置關系，可知其是金代時期界壕邊堡遺址。吉日邊堡選址位置優越，體現出軍事防御功能，其與周邊的色爾崩堡址、敖倫諾爾堡址、阿爾默勒黑圖諾爾等沿線堡址共同構成克什克騰旗界內金界壕防御體系，吉日邊堡為研究金代界壕邊堡遺跡及其防御體系提供了良好研究范例。

關鍵詞：三維重建技術;吉日邊堡;金界壕

吉日邊堡（舊稱“石門子堡址”）位于內蒙古自治區赤峰市克什克騰旗白音查干蘇木吉日嘎查東北2千米處，距金界壕遺址直線距離1.9千米。堡址中心地理坐標：東經117.24870786°，北緯43.70857476°，海拔高度1472.4米。該堡址于1988年克什克騰旗博物館配合第二次文物普查時首次發現，并命名為“石門子堡址”，2001年改為“吉日邊堡”（圖1）。當年調查報告記，“堡址平面呈方形，邊長326米。夯筑土墻，基寬6米，頂寬1.5米，高2米。南墻正中開門，寬10米，外加筑甕城。四角有角臺。四面墻上各有馬面2個。堡外掘有兩道壕，間距4米，壕寬4米，深2米。堡內中南部有建筑址多處”①，為金界壕防御體系中較為典型的一座邊堡。

2021年7月，內蒙古民族大學西遼河流域歷史文化研究中心前往內蒙古赤峰市克什克騰旗，運用多視角影像三維重建技術對克什克騰旗境內數座現存金代時期界壕邊堡遺址進行了航拍數據采集，并依據采集數據進行3D數字建模，又獲得了關于克什克騰旗金代界壕邊堡遺址的最新數據信息，現簡報如下。

1 城址調查

1.1 數據采集

本次數據采集，使用大疆精靈4RTK航拍器進行低空飛行拍攝，飛行高度80米，焦距長度8.8毫米，分辨率為5472×3648，地表覆蓋600米×600米。此次航拍飛行路線為南北交替依次飛行，飛行軌跡成網格狀。后期將所采集數據傳輸至地面工作站進行數據整合、加工及處理，運用DJI Terra和AgisoftPhotoScan Professional軟件建立吉日邊堡三維影像數字模型，堡址模型生成后，通過Global Mapper軟件生成高程圖和等高線圖，最終建立城址三維數字模型（圖2、圖3）。

1.2 數據分析

邊堡形制和規格：城址平面呈菱形，整座堡址結構清晰，保存情況較好。該堡址為黃土夯筑，城內部有建筑遺址多處，現存城墻基寬6～7米，上寬約1.5～1.8米，城墻高2～3米;堡址功能區保存較好，現存馬面8個，每個城墻各存有2個，并對稱分布;角樓4個，分布在堡址四個城墻拐角銜接處;堡址南開一城門，寬約10米，外加筑半圓形甕城;堡址外側沿城墻存有環壕，圍繞堡址一周而成。

經過數據采集及后期數據處理，通過DJI Terra軟件測繪可得知，吉日邊堡東城墻長324.16米，南城墻長332.55米，西城墻長324.99米，北城墻長323.95米，堡址周長1305.65米，面積約99707平方米，該堡址城門外側筑有一半圓形甕城，甕城東西長約46.37米，南北長約32.14米。邊堡共有馬面8個，均勻分布在四個城墻之中，東城墻兩馬面距離84.57米，南城墻兩馬面距離116.94米，西城墻兩馬面距離78.52米，北城墻兩馬面距離84.23米，就周長、面積等各項數據而言，該堡址屬于中大型城址。

環壕：在吉日邊堡外圍清晰可見兩道凸起，圍繞堡址一周交接而成，是為環壕。通過后期對邊堡三維模型的測量可得出環壕與城墻、環壕與環壕之間距離的準確數值。環壕邊長數據分別如下：東壕南段部分城墻損毀，邊長剩余332.74米，南壕東段少部分受河流侵蝕，部分城墻損毀，邊長剩余297.84米，西壕邊長358.19米，北壕邊長344.51米。堡址外所筑內壕與堡址城墻之間距離如下（順時針計算）：①內壕距東城墻距離：距東城墻馬面位置（北側）23.91米、（南側）29.74米。②內壕距南城墻距離：距南城墻馬面位置（東側）23.59米、（西側）27.08米，距南城墻甕城位置31.43米。③內壕距西城墻距離：距西城墻角樓（南側）25.45米、（北側）23.64米，距西城墻馬面（南側）29.62米、（北側）26.97米。④內壕距北城墻距離：距北城墻馬面（西側）25.39米、（東側）27.42米，距北城墻角樓（東側）27.42米，整體數值在23.59米至31.43米之間。堡址外所筑外壕與堡址城墻之間距離如下（順時針計算）：①外壕距東城墻距離：距東城墻馬面位置（北側）35.82米、（南側）40.56米。外壕距南城墻距離：距南城墻馬面位置（東側）34.13米、（西側）37.53米，距南城墻甕城位置51.44米。②外壕距西城墻距離：距西城墻角樓（南側）35.86米、（北側）42.15米，距西城墻馬面（南側）40.05米、（北側）37.75米。③外壕距北城墻距離：距北城墻馬面（西側）39.35米、（東側）36.25米，整體數值在34.13米至51.44米之間;內、外壕之間存有一定間隙，以東城墻為始，距離分別為：3.96米，4.59米，4.13米，4.27米，6.62米，整體數值在3.96米至6.62米之間（圖4）。

此外，堡址外環壕圍繞堡址一周，形狀規格大體與堡址相似，圍繞馬面、甕城略有凸起，經測量其之間數據如下，外壕：東城墻一側為59.36米，南城墻一側為101.96米，西城墻一側為57.33米，北城墻一側為65.06米，整體數值在57.33米至101.96米之間。內壕：東城墻一側為71.89米，南城墻一側為117.43米，西城墻一側為72.6米，北城墻一側為78.34米，整體數值在71.89米至117.43米之間。

2 初步結論

基于地表調查與三維數字模型結果分析，我們可以初步得出以下結論。

2.1 形制和規格

通過本次數據采集及處理，對吉日邊堡數據有了新的發現。形制上，該堡址呈菱形，整體北偏西約13°，糾正了二普資料中堡址呈方形的說法，補充了二普資料中堡址的方位及角度。規格上，該堡址四道城墻長度不一，東城墻長324.16米，南城墻長332.55米，西城墻長324.99米，北城墻323.95米，周長1305.65米，面積約99707平方米，糾正了二普資料中堡址邊長均為326米的說法，補充了堡址的周長及面積數據。堡址外現存有環壕，以東城墻為始，間距分別為：3.96米、4.59米、4.13米、4.27米、6.62米，整體數值在3.96米至6.62米之間，補充糾正了二普資料中環壕間距4米、寬4米的說法。對環壕現存長度及內外環壕距各城墻之間的距離進行了測量并得出準確數據，補充了二普資料中的空白。

2.2 選址及與周邊城址的關系

吉日邊堡距金界壕遺址1.9千米，從地理位置可判斷出隸屬于金界壕防御體系之中，此堡當屬金代界壕邊堡無疑。該邊堡地處山地、平原及河流交錯地帶，其以東2千米為地勢較為突出的山脈，行人、車輛不易通行，堡址以南為查干河，水流湍急，地勢險峻，在選址上具有明顯的軍事防御作用。此外在吉日邊堡周邊還分布有其他數座邊堡遺址，其西南方向為敖倫諾爾堡址、阿爾默勒黑圖諾爾堡址、烏蘭蘇堡址等，東北方向為色爾崩堡址、沙胡筒堡址等，諸多堡址彼此相互協防，構成一道強有力的防御體系。

3 結語

吉日邊堡是內蒙古赤峰市克什克騰旗地區目前所發現的結構形制保存完好、規模較為大型的邊堡遺址，為研究金代界壕邊堡遺跡及其防御體系提供了良好研究對象，具有較高的學術研究價值。三維重建是目前城址調查研究中最為便捷且耗時短、成本低的一項技術，對古代遺跡三維影像重建，可使我們更為直觀系統地了解遺跡本身的特點及其與周邊遺跡的內在聯系，現代技術與古代遺存相結合，可使我們更科學地獲得關于古代遺跡本身真實、準確的數據信息，提高了我們對古代遺存認知的準確度，開拓了古代城市遺址研究的新視野，同時也可提供研究的新方法，該技術本身具有操作簡單、成本低廉、效果突出的特點和優勢，為古代城市遺址調查與研究提供了良好的范例。