为了石龛的复原

“复原先农地祇之貌，数字赋能中轴线申遗”实践团（北京建筑大学）

2023年暑期，作为北建大“人民城市”课的119个实践团之一，测绘学院的“复原先农坛地祇之貌数字赋能中轴线申遗”实践团，以北京先农坛之地祇坛石龛为研究对象，对地祇坛石龛的历史沿革、价值特色及特征载体进行研究分析，并对地祇坛石龛现状进行数据采集。以科技助力，为北京中轴线申遗贡献测绘智慧。

先农坛中地祇坛 地祇坛中有石龛

先农坛，作为北京中轴线的重要组成部分，体现了中国古代农业大国对农事活动的重视。地祇坛作为先农坛中的重要组成，也是中轴线上的重要历史风貌。近年来，保护和恢复先农坛是北京“中轴线”申遗工作的关键任务之一。而在先农坛保护的多项工作中，恢复地祇坛又是重点与难点之一。

本次调研中，为了帮助大众更深⼊地理解先农坛的历史变迁，按照时间顺序和朝代分类，我们对先农坛的历史重要时刻进行系统整理。借助专业的图形数据库，我们构建了时间线知识图谱，确保每⼀个实体都融合了时间顺序和发生位置等关键信息。同时，借助北京历史地图和历史信息，我们将历史地图与现代地理环境相结合，突出呈现先农坛在不同时期的布局演变。通过融合知识图谱，生动呈现了先农坛的历史变迁格局。

建于明嘉靖十一年（1532年）的地祇坛是明清两代用以祭祀诸地神的祭坛，也是理解、研究中国古代祭祀的重要资料。随着时间的推移，地祇坛遭受了严重的损害与毁坏，亟须进行保护和修复。

2002年，地祗坛幸存下来的石龛（供奉神像或神主的小石阁）被移到了先农坛的内坛，并恢复了原来的排列位置，但中间的祭坛却没有恢复，而一直用绿植作代替。石龛刻有山水云纹，构造优美，装饰繁复，具有较高的艺术价值。石龛上雕刻精美，是石质雕刻类文物中的典范。在地祗坛南侧的这5座石龛，分别供奉着五岳、五镇、五陵山、四海和四渎诸神，中间的石龛内供奉的则是五岳神。我们准备对石龛数字化复原，但石龛“病害”很大，我们要研究“病害”的原因以更好呈现其本来面目。

石龛之病哪里来

我们采集了石龛的正射影像数据，随后绘制了石龛表面的病害平面图，以祭天下大川碑为例，并对每个石龛上的病害面积进行了详细统计。在分析先农坛石龛病害成因时，我们以历史因素（如先农坛的搬迁和改建状况）、气候条件、地形条件、岩石成分以及构造等因素与环境污染状况作为出发点，进行了深入分析。此外，我们还针对典型病害提出了科学的防治建议，为石龛的保护工作提供了指导方案。

我们发现暴露在恶劣的气候條件下，如强风、高温、降雨等，石龛可能会受到风化和侵蚀的影响。石龛上存在的风化裂隙、孔洞等病害，是因为石材可能因风化而变脆，失去原有的强度和结构稳定性，表面可能出现剥落、裂缝和褪色。同时，城市环境中的空气污染和酸雨可能会导致石龛表面沉积物的积累，形成污渍，加速石材的腐蚀，先农坛石龛表面纹中分布着大量水锈结壳和溶蚀。

小组的一位同学还针对北京地区气候及大气污染特点，选取了东城区、海淀区、石景山区、昌平区、房山区、大兴区等7处文化遗产的大理岩石刻文物进行调研和检测，结果发现它们主要是以青白石和方解石大理岩为主，其中青白石材质占到75%以上，表面粉化、表面污染、水锈结壳和溶蚀为主要病害。研究揭示了这些病害形成的原因，尤其是详细探索了黑色结壳（水锈结壳的一种）的形成机理，与污染物的关系以及污染物的来源，并筛选出合适的方法成功对黑色结壳进行了清洗和盐分评估。

此外，石质文物的风化病害防治必须要重视对地质环境的研究。 由于显露的石质造像病害多数与地质环境直接相关，先农坛整体范围的地形条件和地质构造，可能对其中的石龛产生一定的影响。因此要研究石龛病害成因及保护对策必须借助工程地质学，对水文、工程、环境等地质条件进行分析，通过现代地质学的理论可以研究造像病害成因及预测病害破坏的发展趋势。

石质文物的风化与加工石质文物的原料——石材质量的好坏有着密切关系，花岗岩坚硬、耐久，稳定性最高，砂（砾）岩不结实、很容易分化，石灰岩的稳定性介于两者之间。如果岩石的胶结物为泥，岩石最容易风化。因为泥质胶结物中含有大量像蒙脱石一类的黏土，蒙脱石具有层状结构，可以吸收大量水分。吸水后晶胞强烈膨胀，而失水后又会产生收缩。随着环境气候的变化，时胀时缩反复作用，加速了岩石的风化。

石质遗迹大部分暴露在自然界的风化环境中，特别是近代工业的发展，环境污染和酸雨对石质文物古迹的侵蚀更加严重，尤其是对碳酸盐类岩石，如大理石、石灰石、白云石等构成的石质文物，会受到酸雨灾难性的破坏。在湿润气候中，水分可能渗入石龛内部，导致石材内部的湿润和干湿交替，加速风化和腐蚀。冻融循环可能会使水分在石材内部冻结膨胀，导致裂缝和剥落。

此外，人的活动对于石龛的影响也是巨大的，如战争、火灾、盗窃、环境污染，还有如油漆、铁锈等，都会在石龛表面形成相应的病害。

数字化修复

我们通过三维建模对地祇坛中石龛进行了虚拟复原，再结合模型、纹理和历史复原依据，制作了石龛的数字化展示视频，展示地祇坛的历史演变、石龛的结构和病害情况。

在这次“人民城市”的实践调研中，我们发现北京中轴线上还有许多重要文物急需寻求多种手段进行数字化留存、展示方法的研究，未来我们也将继续关注。

责任编辑：刁雅琴