天津大学：追寻万里“数字长城”中的文明密码
新学期开始，敬业湖畔的天津大学建筑学院一派蓬勃气象。研究生组会邀请了英国杜伦大学考古学系的 Peter Brown 来交流访问。
面带笑容的张玉坤教授打开演示文稿，工工整整的一行大字——“长城不是一堵墙”映入眼帘，学生们的目光 立刻被投影屏幕所吸引：那是一张巨大的航拍俯瞰图，图片的中央，数字化的长城蜿蜒盘踞在山川大地上，由远及近徐徐展开，像一条巨龙浮游在山峦之上。一堂大课开始了。
张老师给学生讲长城研究
长城研究:读万卷书更要行万里路
天津大学是享誉全国的“建筑老八校”之一，这里一直都是名家辈出的“建筑大师摇篮”。年过六旬的张玉坤是天津大学建筑学院教授、博士生导师，也是誉满学界的“中国民居建筑大师”。
2003 年初，张玉坤带领团队启动了一项国家自然科学基金项目：调查研究中国北方堡寨聚落。他意外发现很多荒废的古村古堡竟曾经是明长城的防御单位，而长城沿线竟然留有很多这样的遗存。这引起了张玉坤浓厚的兴趣，他直接打报告，申请将研究工作重心从北方堡寨聚落转移到长城地带相关军事聚落的研究。2006 年他又申请到国家自然科学基金，正式开始对明长城 军事聚落与防御体系的基础性研究。
在张玉坤的“六合建筑工作室”，现有十多名教授、副教授和六七十名硕博研究生。在2013年长城调研之初，张玉坤就带领团队开始自主研发无人机空-地协同信息技术平台；2016 年，以工作室为主建立了全国首个“建筑文化遗产传承信息技术文旅部重点实验室”，长城建筑遗产保护与信息技术应用是他们的主攻方向。
2006 年张老师调研山西长城
2006 年张老师带研究生调研河北村堡
“我从研究生就跟随张老师开展长城研究，一做就是小二十年。”副教授李哲是张玉坤的高徒，他说：“长城研究非常艰苦，必须要身临其境，读万卷书更要行万里路。”
走进李哲的办公室，首先映入眼帘的就是“十八般兵器”：屋顶整整齐齐悬挂着两排大大小小的无人机，每架飞机上都安有硕大的摄像仪器；门口停放着三台单兵坦克——全地形车，粗糙的履带上依稀可见黄土斑斑。李哲亲切地指着头上一台“大家伙”说：“十几年前市面上几乎还买不到成熟的大型无人机，我们就自己找到航模公司，一起设计一起画图纸，开发出了这台载重40公斤级的涡轮轴旋翼无人直升机。”
2004-2013 年用于长城拍摄固定翼航模和甲醇直升机
2013 年自主研发的固定翼机平台，执行大型、重载、远程信息采集任务
2010 年自主研发 40 公斤级的涡轮轴旋固定翼无人直升机，执行高精度、低震动信息 采集任务
李哲与学生在长城上拍摄
野长城和烽火台大多藏匿在险要之处，地势复杂，山高坡陡，“连当地的向导和村民都不敢上去”，为了登上这些“长城遗珠”实地勘测，李哲总是冲锋在前，全副武装地穿好防摔护具，骑上全地形车向着布满荆棘、人迹罕至的山头爬坡。“兜里揣着对讲机，有几次我摔下来，上百斤的全地形车压在腿上动弹不得，多亏下面的学生来搭救。”李哲撩开袖子和裤管，胳膊上腿上早已是伤痕累累。
靠着上上下下这股拼劲，张玉坤带领团队几年来完成了4000多公里长城图像与三维数据的覆盖。他主编出版了第一部大型史志体专著《中国长城志：边镇·堡寨·关隘》卷，全面介绍历代长城军事聚落；主编出版《六合文稿》长城·聚落丛书13分册，分朝代、分地区、分专题深入解析长城聚落体系。
去年，张玉坤主持的“明长 城整体性理论研究与信息技术应用创新”项目通过鉴定，鉴定意见为：项目填补了明长城整体性理论研究与信息技术应用的空白，产生了重要学术影响，取得了明显社会效益，并广泛应用于京津冀长城保护规划、维修展示和长城国家文化公园建设，以及其他地区的文化遗产保 护实践。该项研究成果总体达到了国际领先水平。
长城文化:她不是一堵“巨大的墙”
“长城不应该是'Great Wall’，她从来就不是一堵墙。”多年来，这几乎成了张玉坤的口头禅。
“秦时明月汉时关，万里长征人未还。但使龙城飞将在，不教胡马度阴山。”连绵不绝的狼烟战火、枕戈待旦的边关将士、剽悍狡黠的异族骑兵——在国人的传统观念中，长城是一条充满敌对的军事防线，一道砖石铁血的城墙。
张玉坤编著《中国长城志边镇堡寨关隘》、《六合文稿 长城聚落丛书》
“长城不只是一道墙或一条线，它是个庞大、复杂的巨系统，是一条集军事防御和民族交融于一体的秩序带。”这是张玉坤团队在多年大量研究之后得出的结论。“秩序带的概念涉及方方面面，军事、政治、经济、贸易、民族和文化都包含在其中。”张玉坤解释道，长城无疑具有重要的防御功能，但除了军事、政治的因素，由于长城内外农、牧生业不同，生产生活所需各异，自古以来就在长城沿线开设了大量的关隘、市口，以及辅助交通的“暗门”，通过朝贡、边贸互通有无，各得其所。
历史上，汉唐之际，丝路商旅穿梭往来，明代以来，长城内外互市贸易不绝，不同民族的文化交流也未因长城阻隔而中止。为证实明蒙互市贸易的存在，张玉坤团队对其做了专题研究。
“长城内外的互市贸易在文献中多有记述，明永乐至万历年间，辽东镇开设 8 处马市和木市；隆庆和万历年间，宣大山西三镇开设了12处马市或市场。通过现场调研，我们还找到了一些市口的遗迹。这些市口定期开放，让长城内外民族互通有无。”张玉坤说。在明代“九边”之一的大同镇长城脚下，红门堡曾是远近闻名的 边贸市场。
今天，209 国道居中穿行，这里成了连通山西与内蒙的交通要道。明万历《宣府镇志》曾经这样描述红门堡边贸互市的气象：“六十年来，塞上物阜民安，商贾辐辏无异于中原”；《宁武府志》更 是将繁华兴旺的景象描述的栩栩如生：“每到交易人嘶马喧，人来车 往，帐篷遍布，胡汉杂处，热闹非凡。”
两千多年来，这样的“商业 绿洲”“和平通道”遍布长城沿线。长城虽历尽战火，却向往和平， 就像一部战争与和平、对抗与交融的史诗。历朝历代，汉长城、金界壕、明长城，莫不如是。张玉坤将其归纳为“拒止冲突、互通有无、规范往来、纲维秩序”——一条集军事防御和民族交融于一体的“秩序带”；一个反映我国历朝历代政治、军事、经贸、民族、文化、环境的多层次、立体化、系统性的“巨系统”。
明代马市市场空间分布示意图(范熙晅博士毕业论文《明长城军事防御体系规划布局机制研究》，张玉坤指导)
“千百年来，长城一直是中华民族的利益共同体，是农耕文明与草原文明交汇的枢纽，是东西方经济、文化交流的快速通道。可以说，长城这个巨系统的发展变迁，也是中原王朝政治智慧和商业智慧不断 演进的见证写照。” 张玉坤说，“如果对长城的研究不全面、不完整，只将长城当作一道墙，会导致长城的保护传承工作的局限性和片面性，直接影响到长城的价值认知及其文化影响力的发挥，对筑牢民族共同体意识多有不利。我希望更多人意识到长城真实、完整的历史价值和丰富的文化内涵，这样才能更好地保护她、传承她，更好地服务于文化强国建设。”
对于长城巨系统、秩序带的认识，张玉坤在国内外很多学术交流 会上宣讲，以期引起社会各界的普遍共鸣，为传承和弘扬长城文化、实现长城整体性保护铺路前行。
去年 10 月，一场别开生面的“中西长城对话”在线举行，多年来投身东西方长城研究的专家学者隔空对坐，交流心得。英国哈德良长城是两千年前罗马人占领不列颠时修建的，它标志着罗马帝国的西北边界。哈德良长城包括城墙、瞭望塔、里堡和城堡等，与安敦尼长城、日耳曼长城共同组成了古罗马长城体系。
“每年，我们会对哈德良长城进行大约280小时的航拍检测。”会议上，“景观航测勘察”是英格兰遗产委员会教授马特·奥克利的 演讲主题——从1930年至今，英国人积累了数万张专业倾斜航空照片和非专业垂直航拍照片。马特说，目前对哈德良长城测绘总面积达到1693平方公里，通过读图，他们新增了超过 2700 处遗址记录。
2017年，张玉坤在英国剑桥李约瑟研究所作报告“China’s Wall—a Great System”
2019年，张玉坤在香港中文大学ICOFORT古代战争与城防古迹遗址保护国际学术研讨会上作长城研究报告,
2017年．张玉坤受美国国家地理与英国 BBC 联系摄制组邀请参加《星空瞰华夏》之《长亘万里》长城记录篇拍摄，介绍长城防御体系
“这是我们留给未来人类的宝贵财富。”张玉坤团队展示的是他们为嘉峪关、八达岭等地制作的数字视频片段，也是他们“明长城全线图像与三维数据库”建设的部分成果:：屏幕上崇山峻岭，漫漫荒漠，俯瞰之下，长城蜿蜒起伏，连绵不断，沿线的敌楼、敌台，关隘的内城、外城、瓮城，皆历历在目。趋近细看，城墙上的堞垛、吐水，乃至每块砖的细节也一清二楚。
明长城嘉峪关及墙体航测生成的三维点云(2019 年)
“按计划，全线需要拍摄近200万张分辨率接近厘米级的高清图像，总数据量达12tb以上，总飞行里程多达两万千米，预计再有一年多我们将完成明长城全线所有数据的田野采集和大数据人工智能的分析处理。这些数据的获取，将为长城全线的'数字再现’和监测预警提供有力的技术支撑。”张玉坤说。
明长城明长城全线图像与三维数据库
明长城防御体系空间数据库
为直观展现防御体系空间布局，张玉坤团队已建成“明长城防御体系空间数据库”，包含1000多个城池(镇-路-卫-所-堡 5 类)、2000多个驿传(驿-递-铺-军站-站城-塘站6类)和2000多个烽燧的经纬度坐标；每个城池32大项164小项的属性信息。数据库中可见，南北纵深最大700多千米，通过英德长城(古罗马长城遗存最好段)比较研究中国长城的整体系统举世无双，令西方学者深感震惊。相比于哈德良长城，张玉坤团队所建的长城全域、全线两个数据库主要依靠 自源数据，比斯坦福大学和哈佛大学分别为古罗马长城所建数据库的他源数据，更为真实可靠，更加丰富多彩。
对此，张玉坤却并没感到任何宽慰和松心。“你看这里——”他点开一张航拍图片：这是甘肃某地一处普通的农田乡野，包谷郁郁葱葱，田地上散落着拖拉机的驳痕，不远处几家小工厂冒出滚滚浓烟，而在图片中央，黄土地上突起的两条泥埂似乎有点格格不入。“这可是一段明长城!这也是目前相当规模的明长城的现状。”张玉坤不无担忧。有关数据显示，在明长城全长6259.6千米的人工墙体中，只有8.2%保存状况尚好，74.1%保存较差或仅余基底部分，保存状况令人堪忧。“没有及时监测手段，长城塌了、被毁坏了也无人知晓。”
现在，张玉坤的研究还在继续，他的同事和学生将会继续跟进，随着研究不断深入，张玉坤将目光从基础研究拓展到保护传承。他们的理论研究和数字化成果已应用于长城保护规划、国家长城文化公园建设和数字展陈等保护实践。张玉坤更希望可以将手头关于长城的大数据与相关部门共享，与国家重大文化工程相结合，为长城全域、全线的整体性保护、监测预警和数字再现尽一把力。
汉长城防御体系概念图
英国哈德良长城防御体系概念图
“我希望将来的孩子们看到长城，不只会伸出大拇指说一句'雄伟壮观’!”张玉坤说，“我们的研究就是要破解长城背后的文明密码，展现长城的恢弘巨制 和博大精深，让更多人充分的了解长城的文化，真实的讲出长城的故事……长城上有我们的大国气度，有民族融合的见证。中华文明的血脉透过那一砖一石组成的巨龙，可以赓续至遥远的未来。”（光明日报全媒体记者刘茜 陈建强）