新疆交河故城文化数字化保护策略研究

詹秦川 赵梦歌

摘 要：在新时期背景下，具有厚重历史积淀和见证的文化遗产弥足珍贵。新疆现存的古城遗址具有独特的历史文化价值，是新疆古代政治、经济、军事及文化等多方面的活的实证材料。交河故城作为新疆古城遗址的重要代表，具有独特的文化价值及意义。文章基于交河故城现状与问题、传承与创新，探讨了数字化背景下交河故城文化的保护策略，为促进交河故城文化的可持续发展提出建议。

关键词：交河故城;数字化保护;虚拟现实;数字博物馆

新疆维吾尔自治区地域广博，地貌丰富，地处欧亚大陆中部，具有独特的人文环境。新疆的古建筑在类型上呈现出浓郁的地域、文化和民族特色，并构成与之紧密关联的建筑造型、装饰样貌和建造技艺等，其灿烂和瑰丽成就了中国古建筑文化遗产的独特部分。

一、交河故城概述及独特性

交河故城遗址位于今吐鲁番市以西约13公里的亚尔乡，居牙尔乃孜沟两条河流交汇处的30米高的黄土台上，因河水分流而下，故称之为交河。交河位于吐鲁番盆地火焰山与盐山之间的一个豁口上，东临吐鲁番腹地，西接木什塔格山，具有十分重要的军事战略地位。交河故城总面积为47万m2，从现存的城市布局来看可分寺庙区、官署区、墓葬区、民居区等部分，作为世界上唯一一座生土建筑而成的城市，拥有“世界上最完美的废墟”之称。

（一）独具特色的台地自然地理特征

交河故城始建于公元前2世纪，整个城市建立在一座高30米台地之上。所在的台地两侧分别有二道沟及三道沟，狭长的台地呈柳叶状，长约1650米，中间最宽处约300米。两沟环水使得台地高出地面30余米，在河流的长期冲刷腐蚀之下形成了1～4号台地，呈孤岛状，地势险峻，具有十分险要的自然优势。

（二）对称巧妙的总体城市规划布局

交河故城的整体城市布局被一条南北贯通、长约350米，宽10余米的大道基本划分为三部分。中心大道将整个居民区分为东、西两部分。大街东区南部为大型居民区，北部为小型居民区，中部为官署区，总体上形成了东西对称结构。交河故城局部区域呈现对称式的布局，例如城北的塔林中央为一座大佛塔，四角则各分列25座小塔，形成对称式的5个方阵。

（三）“减地留墙”的特殊建造方式

交河故城不是依靠传统的一砖一瓦的搭建，而是依靠黄土挖掘而成。其最显著的特征就是整座城市大部分建筑都是运用“减地留墙”的方法从原生土中挖掘而成。其中窑洞为直接挖掘，平房为表面向下切挖而成，再加以木头搭建，大部分为多层建筑。部分建筑为下窑洞、上平房的结构。交河故城中的寺庙、城门、官署、民房的墙体基本为土生墙。这种独特的建造技法不仅体现了当时人们的智慧，更使得整座城市像一座巨大的镂空雕塑艺术品。

二、交河故城保护现状及问题

（一）交河故城保护现状

作为世界上最完整、最古老的生土建筑群，交河故城的存在具有重要的研究价值。

1992年到1996年期间，中国首次采取中外合资的方式对交河故城进行了第一次修复。对交河故城内的寺院区、佛塔区、部分民居等进行了挖掘和保护，此次修复技术较为落后，只进行了局部地段的发掘，主要以考古研究为主，并未对交河故城的修复进行全方位、多角度的完善。

2006年以来，中国国家文物局展开丝绸之路重点文物维修工程，在新疆段中，对于交河故城内重点区域陆续进行了三期修复工作。前两期现有的保护工程，专家本着不破坏原貌的原则对交河故城进行保护加固，对于遗址采用土培砌筑、充填注浆等方式进行加固，运用改沟、修建防洪堤等对地表积水进行控制。同时，建立监控室，安装警报系统、地波探测系统、摄像头等进行实时电子监控。就技术而言，第二次修复较20世纪90年代的修复工作更完善、更先进。但第二次修复基本上都是对于交河故城遗址的物理修缮，随着时光的流逝，古城内的文物、建筑等依旧有损坏的可能。

（二）交河故城现存问题

新疆的自然地理环境比较特殊，自然环境条件和气候特征对于建筑有着至关重要的作用。风蚀是造成交河故城破坏的主要原因。交河故城所在的吐鲁番是历史上强风暴频发地，8～12级大风频发，沙尘暴的破坏力度大，对于屋舍、农作物、土壤的腐蚀性极大，给当地原住民生活带来严重影响的同时也对故城遗址造成了严重的破坏。新疆地区紫外线强烈，日照充足，早晚温差及湿度相差极大，交河故城建筑均为生土建造而成，温湿度的周期性变化对于土体造成极大的影响，导致土体开裂，表面酥碱。同时，交河故城镂空式的建筑形态便于鸟类筑巢，大量鸟类排泄物造成了严重的生态破坏问题，从墙缝中生长出的棘草破坏了墙壁的原有结构，导致墙体的开裂、腐蚀等。

随着陆上丝绸之路的衰落，吐鲁番经济、军事地位的下降，交河故城逐渐走向衰落，公元9世纪至14世纪，交河故城历经连年战火，14世纪末，元末的战火彻底使故城淡出历史发展的舞台，至此，交河故城隐藏在历史长河中五百余年。

20世纪初，西方人对于吐鲁番盆地以科学考察为名进行了挖掘。在考察期间，大量壁画失窃、遗址毁坏等，交河故城遗址被严重损坏。而交河故城的没落也致使当地原住民大量搬迁，在搬迁时拆除搬走故城原有的门、窗、砖瓦等建筑材料，使原有建筑面貌遭到破坏。同时，大量游客随意丢弃垃圾、攀爬墙壁、涂抹建筑等行为也对遗址造成了严重损害。

三、交河故城的数字化保护策略

（一）数字化资料数据库

数字化信息获取与处理技术是保护文化遗产一種较为新颖的技术，可以使文化遗产最大程度地以最全面的形式、最真实的状态保存下来。采用先进的技术信息与管理、决策相结合，对具有历史文化价值的文物进行真实、全面的记录，结合虚拟技术建立资料数据库是文化遗产保护的重要策略。

1.图像、视频数据

在数字化保护中，图像是性价比最高的数字资源。与日常生活中的照片不同的是，数字化图像以说明为主，是对于遗址的一种感性展现，运用静态图像记录遗址的文物、建筑等。数字视频对于交河故城的保护与传播具有重要的意义，运用相机、航拍对现有故城遗址进行全方位、多角度录制拍摄，保留动态影像数据。将最终图像、视频资料分类整理并进行编码，初步建立交河故城资料数据库。

2.数据库网站

网站是数字媒体中最好的展示手法，它包含多种媒体展示方式。目前，交河故城并没有建立自己独立的网站。将图像、视频等平面媒体集成，搭建交河故城门户网站，让更多的人了解和关注故城遗址。在网站中设置资源型数据库网站，将条目合理归档，按层分类，建立数据库表格，给每个独立的建筑配备数字记录图像和卡片内容，让读者可以更好地浏览和学习。

（二）数字化虚拟展示

交河故城历经千年风霜，城内建筑物大多修建于唐代，建筑材料基本由夯土版筑而成，吐鲁番地区干旱少雨的气候特点使城市建筑的主体得以较好地保存下来，其形制布局与唐代长安城较为相仿。交河故城由一条大街分割为东、西两部分，而其中纵横相联的街巷将建筑群划分为若干小区，类似宋朝以前城市的坊。

1.数据获取

交河故城中包含各种各样的物体，包括建筑、地形、墓葬、佛像等。由于这些物体尺寸各有不同，在数字化保护中要求的精度也不同。考虑到交河故城形制布局的特殊性及建筑规模的庞大，应当应用系列数据获取手段。包括对建筑物、街道等进行手工测量、仪器测量、摄影测量以及激光扫描测量等，根据物体的特点选取特定的设备手段采集合适的数据，探寻最佳的解决方案，保证数据的真实性及准确性。

2.三维建模

在遗址场景构建中，地形模型具有十分重要的地位，3D MAX软件拥有建模功能强大，精准度高的特点。在获取数据之后，利用3D MAX软件，通过数据或等高线生成真实的三维地形模型。民舍、寺庙、墓葬构成的建筑区域是整个三维模型的主体部分。通过使用三维激光扫描仪和数码相机相结合的方式对交河故城内的主体建筑进行扫描，更加快速地获取故城大场景的三维信息，并达到较高的精度。

3.纹理制作

纹理制作是对数字模型的表面进行更加细节、丰富的处理。在交河故城中，采用激光扫描仪获取场景中的点云数据，数码相机同步获取对应的场景纹理信息，拍摄交河故城内墙壁、建筑的数字影像，利用Photoshop软件对其进行缩放、纠正、匹配等后期的数据处理，以增加物体模型的表现力和真实感。

4.虚拟漫游

將应用3D MAX软件建立的故城遗址导入Lumion软件当中。Lumion是一款强大的可视化工具，可针对建筑、动画进行视频的制作，可快速生成较高质量的漫游动画。在软件中，对模型进行调整，在软件材料库中对部分不真实的区域进行贴图，根据需要的效果进行不同的参数调整。增加植被及人物，并运用“动画模式”，调整角度、高度等，随后生成视频。调整日光参数，加入天空云、雪景等场景特效，最终生成交河故城的漫游展示。

（三）数字博物馆

文物脱离了原始的环境会造成整体观念的分离，利用多媒体、数字化技术和设备为交河故城打造“体验型博物馆”，对交河故城“减地留墙”工艺进行历史再现。通过精细的建模、渲染并存储为Web 3D格式，在定义一定路径后可实现游客的虚拟漫游和三维仿真，在虚拟场景中定义热键，使游客观看到当初故城建设的工艺过程。通过数字化技术，以活态文化的方式展示遗址的具体内容和精髓。

四、结语

文化遗产的保护过程就是保护人类自身发展历史和创造性的过程。数字化技术具有大规模展示、多媒体呈现、还原度高等特点，运用数字化技术进行遗址的保护与展示是迫切且必要的。本文通过分析交河故城保护发展的现存问题，提出了虚拟现实技术结合图像采集搭建交河故城数据库，建立体验型博物馆等数字化保护策略。在后续的发展中，如何通过数字化手段保护文化遗产的原生性、本真性和活态性仍需要我们进一步思考和探索。

参考文献：

[1]李肖，徐佑成，江红南，等.实时三维技术在交河故城遗址保护中的应用[J].文物保护与考古科学，2013（1）.

[2]邓永红.交河故城的现状及保护[N].中国文物报，2015-07-24（8）.

[3]姜丹.新疆传统民居建筑形态基因的数字化保护研究[J].美与时代（城市版），2020（2）.

作者单位：

陕西科技大学