湖北武当山五龙宫同步开展遗址发掘与数字化复原

一眼千年，还原古建之美（解码·文化数字化）

(相关资料图)

图为武当山五龙宫三维复原鸟瞰图。

湖北省文物考古研究院供图

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宫殿布局清晰、殿宇恢弘大气、细部装饰栩栩如生……前不久，湖北“武当山五龙宫历史形态数字化复原研究”成果公布，3分钟的动画演示再现五龙宫“容颜”，让更多人有机会领略古建之美。这也是考古发掘与数字化复原同步开展的一次有益尝试。

五龙宫是世界文化遗产——武当山古建筑群的重要组成部分。2020年，湖北省文物考古研究院对五龙宫进行考古发掘，发掘面积近7000平方米，出土文物1000余件。湖北省文物考古研究院联合国内多家高校院所，同时开展古建筑学、材料学等多学科研究，并对五龙宫及发掘区域进行数字化复原。这是国内对考古发掘区边发掘边数字化复原、多学科合作开展考古研究的一次有益尝试。

近日，历时两年多的“武当山五龙宫历史形态数字化复原研究”成果公布。五龙宫“容颜”再现，让更多人有机会领略古建之美。

边考古发掘边数字化复原

“五龙宫遗址整体建筑与自然巧妙融合，是中国古代建筑的典范之一。”湖北省文物考古研究院副研究员、五龙宫遗址考古发掘项目负责人康予虎说，“发掘五龙宫遗址，不仅是为发掘文物，更是为了探索武当山的文化宝藏。”

康予虎介绍，据文献记载，五龙宫历经唐宋元，鼎盛时期有房屋800多间，殿宇恢弘壮丽，崇台九层高耸。明末以后，五龙宫逐渐衰落，不复当年盛况。

2020年6月，武汉大学城市设计学院博士研究生陈牧跟随导师王炎松教授到武当山调研。五龙宫沿途步道多被杂草覆盖，整个五龙宫多为残垣断壁，难见其真容。3个月后，湖北省文物考古研究院开始对武当山五龙宫遗址进行系统考古发掘，陈牧所在的团队也接到了对其建筑遗迹进行数字化复原研究的课题。

“在考古发掘期间，同步开展复原研究的尝试，能较为完整地收集现场数据，避免在清理建筑遗址之后，建筑构件因被发掘而损失出土信息。”康予虎说。

在“武当山五龙宫数字化复原”3分钟动画演示中，五龙宫的宫殿布局、周边环境一目了然，黛瓦红墙的恢弘殿宇以及木作、石作的细部装饰栩栩如生，穿过层层宫门，殿宇森然，沿着约180米长的步道，蜿蜒曲折，通往五龙宫大殿。

“这是在采集现有墙基遗存信息的基础上，结合考古出土砖瓦石构件，并参考武当山太子坡九曲黄河墙的高度、样式等进行的复原。”陈牧说。

王炎松介绍，此次数字化复原，尝试在考古现场三维模型中直接进行复原建模，一方面提高了复原精度，最大限度保留现有遗址信息，另一方面，能够同时比对现状与复原方案，实时校正复原效果，是古建领域数字化复原的一次有益探索。

多手段助力三维建模

“首先需在现场勘查、采集数据。除了用卷尺测量等传统方式，还借助激光扫描、摄影测量等现代测绘技术，对五龙宫现有遗存和出土遗迹、遗物进行全方位记录，拍摄照片数万张。”王炎松介绍，“我们还利用无人机，全面记录不同发掘阶段的遗址状况。”

信息采集完毕后上传至计算机，团队借助软件绘制了数百张遗址现状图纸。然后，利用计算机技术对五龙宫现有遗存和出土遗迹、遗物进行三维建模。

团队先后数字化复原了20余栋建筑模型，“五龙宫遗址的建筑遗迹虽毁坏严重，但空间格局依然清晰。”王炎松解释，通过对建筑基址、柱础、墙基等遗存进行现场测量、拍摄，他们将20余栋建筑模型放在相应的位置。

陈牧认为：“电脑建模技术难度并不大，难的是复原依据，即要把这些残垣断壁复原成什么样。”

“复原研究结合考古发掘、文献资料，采用二重证据法，进行严谨、科学的论证。”五龙宫遗址考古团队成员方胜强介绍，“‘二重证据法’即将‘纸上之材料’和‘地下之新材料’结合起来，互相补充和校正。”

关于五龙宫的历史文献十分丰富，包括碑刻、绘画、文章及历代山志等。五龙宫考古团队及武汉大学复原团队仔细比对反映五龙宫空间格局的舆图，比较武当山现存明代建筑及全国现存的其他明代中早期皇家敕建建筑，对照中国古代建筑营造典籍，结合遗址出土的建筑及构件细节，最终完成三维建模。

严谨论证古建形制

参与合作研究建筑史和砖瓦演变的北京大学考古文博学院副院长张剑葳表示，此次复原研究创新性地引入“置信度”的概念，即依据参考资料来源将其可信度分为若干个层级：优先考古出土遗物、遗迹；其次为遗址周边考古材料；传统建筑构造知识以及历史舆图、方志等资料再次之……

现存的《武当祥瑞图》记录了武当山建筑群的基本位置和样式信息，有较高可信度，图中所绘的考古发掘区与现场发掘出土的建筑基址基本一致。但让团队成员犯难的是，该图显示，五龙宫考古发掘区建筑群的屋顶似为庑殿顶，但位于主轴线上的拜殿屋顶却是歇山顶。

“根据考古发现，考古发掘区的建筑主要是配殿和用于生活起居的房屋，等级肯定低于拜殿。但是一般而言，单檐庑殿顶的等级比单檐歇山顶高，这就是矛盾的地方。”陈牧说。

为了解决这个问题，团队把目光投向了出土文物。在出土的瓦片、琉璃等建筑构件中，他们没有找到属于庑殿顶结构的构件，没有能证明庑殿顶存在的直接证据。之后，团队成员又发现，考古发掘区南道院西侧房屋的山墙和崇台距离狭小，如果屋顶是庑殿顶，那屋檐就会和崇台碰撞。“两面墙壁太近了，没有空间容纳庑殿顶的出檐。”陈牧和团队成员最终推测五龙宫考古发掘区建筑的屋顶形制为悬山顶。

像这样的反复推敲，陈牧进行过无数次。“数字还原过程很有趣，就像在破案，寻找各条线索推测建筑遗存过去的样子。”他希望发掘、呈现更多古人营造建筑的智慧，让古建之美被更多人看到。

“研究没有穷尽，随着将来考古发掘的推进，数字还原有望继续深入。希望能通过考古发掘的技术手段，更好保护和研究武当山文化遗产，同时向更多人普及文化遗产的价值。”康予虎说。