中国长城是世界范围修筑规模最大、保存最为完整的古代军事工程，包括21196.18千米墙体，2.9万余座单体建筑设施，形成了横亘万里的长城防御体系，是中华民族的精神象征。

“建筑文化遗产传承信息技术”文化和旅游部重点实验室（天津大学）依托低空遥感技术，构建明长城全线实景三维数据库，分析总结长城资源深度挖掘过程及相关经验，为研究制定长城数字化保护措施、做好长城资源活化利用提供借鉴和参考。

新时代长城资源挖掘与保护的趋势

近几十年来，通过数字技术记录文化遗产已成为遗产保护领域的国际趋势。第19届国际古迹遗址理事会（ICOMOS）全体会议将“数字赋权时代的文化遗产保护和阐释”（protecting and interpreting cultural heritage in the age of digital empowerment）作为会议四大核心议题之一。数字技术为观察和记录文化遗产提供了前所未有的视角、细节和精确度，这对遗产记录工作流程产生了革命性的影响，并为探索创新资源挖掘和保护方法提供了机会。

目前，建筑遗产的记录和三维可视化技术已经达到了比较成熟的阶段。然而，当面对像中国长城这样跨区域、大规模的文物遗产时，仍然缺乏既能实现高精度、又能实现全景式的观测和记录的方法。

明长城全线实景三维数据库建设

针对上述问题，自2018年开始，在中国长城资源调查成果的指引下，实验室师生克服远途劳顿与地形艰险，自主实施明长城全线无盲区低空拍摄与三维数据获取，开展明长城全线实景三维数据库建设。

数据库建设方法：人员携带微型无人机沿长城线逐段超低空慢速飞行（约15-25公里/小时），在20-50米相对高度从长城顶部、内侧、外侧三个方向拍摄，获得同一航线内相邻图像重叠率不低于70%的三航线连续高清图像集。

实施重点与难点：为保障采集图像的相对恒定分辨率，无人机需要跟随长城蜿蜒，采取变高度、变航向曲线飞行，力求保持在“树梢高度”与长城的相对距离稳定不变。因此需要人员手动控制无人机匀速拍摄，实施难度较高。为保证高质量的图像成果，东部地区三人小组每天最多能够覆盖15公里长城区段的采集进度。

经过近5年的外业工作，明长城遗址数据采集接近完成，覆盖沿线11省（自治区、直辖市）范围内约5600公里的明长城主要段落墙体，获得约260余万张照片，图像数据量约22TB，预计还需拍摄约700公里以覆盖全部明长城实体线路，2024年将建成世界首个明长城全线数据库（图1）。

利用无人机图像本身带有的GPS坐标信息及摄影测量手段，能够实现墙体本身与内、外侧微地形的三维测量。在此基础上，引入图像类机器学习技术实现对海量图像的半自动筛选、分类、检索，主要用于挖掘遗产资源、分析长城构造、开展病害监测等目的，服务长城数字化保护及资源活化利用，助力长城国家文化公园建设。

长城资源深度挖掘应用案例：燧体全线普查

燧体是烽火台旁用于燃烽的设施，作为长城建筑家族中的“小孩子”，一直少为人认知和关注。燧体遗存在多个地区的长城资源调查工作中被发现、记录，研究发现，它是长城“烽火相传”的关键载体。然而相比于烽火台，燧体更容易遭受自然及人为损害、一般保存情况更差、很多已处于消失的边缘，且很多位于保护围栏之外（图2）。

为了对燧体展开抢救性保护，需要对明长城全线的遗存数量、状态、分布展开统计，开展小体量设施的专项“摸家底”工作。燧体遗址分散在广阔且被复杂地形分割的地理空间，如果按照传统的地面人工摸排，需要耗费大量人力、物力及时间。

针对上述问题，实验室实践了一种宏观地理尺度上遗产信息的快速普查方法：首先通过明长城全线实景三维数据库，在中国长城资源调查登记的29510座敌台及烽火台图像中开始燧体检索，发现并标定500余处疑似燧体遗址位置。

检索结果发现，疑似燧体遗址位置大多位于高山、戈壁或沙漠中。针对其位置难以抵近、地面不易发现等特点，采用无人机替代人工的方法，在1-30米的相对高度进行燧体辨别及测绘，获得1米网格DEM地形数据。通过三维数字模型重建，获得厘米级精度的燧体遗址单体尺度、燧体间距、地形高程等参数信息。

最终，共计定位、辨别、航测了252处燧体遗址，分布于甘肃、青海、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河北、天津、辽宁9省（自治区、直辖市）。调查结果首次证实了燧体在明长城全线的广域连续性分布（图3），并对燧体类型进行了归纳总结（图4）。

长城因体量巨大、遗存不完整面临资源蒙尘、保护缺失的难题。本次实践以低空遥感技术为依托，建立和应用明长城全线实景三维数据库，克服了长城遗址空间尺度广阔、地理分割等限制，将遗产信息的处理量级和观察研究精度、效率提升到一个新的高度。这一方法实现跨越信息瓶颈，向国内外社会展示长城的真实性和完整性。

未来，低空遥感结合地理信息系统、人工智能处理数据方法，将有利于进一步开展长城等线路遗产资源挖掘、量化分析及遗存保护。借鉴英德古罗马长城遗址展示方法，虚拟再现已消失和濒临消失地段，推动长城大型遗产的整体性保护与可持续发展。

（作者单位：天津大学建筑学院）