北京段明长城修缮保护用上新科技

赵鹏使用无人机对长城进行飞行勘察。北京晚报 张航 摄

　　明长城东起辽宁虎山，西至甘肃嘉峪关，至今已超过600年历史，现存壕墙遗址长达8800多千米。其中，北京段因雄奇险峻的气势，一直被公认为是明长城的精华所在。然而，岁月洗礼，不少长城段已经伤痕累累，亟待抢修保护。

　　本周，怀柔区通过招聘产生的131名保护员正式上岗，开始对境内65.4千米的长城进行全覆盖巡查、保护，及时发现并上报病损情况，阻止游客攀爬未开放长城段。与此同时，未来三年北京将对怀柔箭扣2772米的长城开展“救命式”抢险，抢险修缮和保护既要遵循传统工艺，做到最小干预，又要与时俱进，引进无人机、传感器等新技术手段。记者近年多次跟随工作人员前往怀柔段长城，见证了修缮、保护长城的过程中无人机、望远镜测距仪、大数据分析等一系列“黑科技”的应用。这些新技术将进一步让祖先留下的长城遗产尽可能原汁原味地传承下去。

　　无人机测距仪先后上岗

　　为修缮长城“体检定型”

　　4月17日，在怀柔大榛峪长城下，赵鹏带着同事对这里的敌楼和墙体进行勘察。赵鹏是箭扣长城修缮工程的设计师。去年，怀柔对辖区内长城开展“体检”，他和同事作为“外援专家”全程参与。“今年怀柔要对辖区内的3处长城危险点进行优先抢修，其中两处就在大榛峪，区文物部门请我们过来看看具体病害情况，这样对后续的修缮会有更清晰的把握。”赵鹏说。

　　这次勘察，赵鹏特意带了一架四旋翼无人机。他把无人机在地上放平，然后双手握持遥控手柄，轻轻拨动操控杆，无人机腾空而起，沿着蜿蜒起伏的长城越飞越高，顺着长城的走势飞行，边飞行边自动拍照，长城的残损状况一览无余。记者了解到，目前正在进行的箭扣二期修缮工程在开工前也进行了无人机飞行勘察。当时，无人机和城墙遗址保持大约30米左右的高度差，700多米长的修缮段，一共飞了3次。

　　修缮前对长城开展“体检”的过程中，工作人员还用到另一件“神器”——望远镜测距仪。这种测距仪最大有效测量距离可达800至1000米，精准度可达厘米级，还能测量出城墙、关口、敌楼等所在的经纬度和海拔，“这等于给长城‘定了型’。”赵鹏对记者说。

　　检测分析城砖灰浆成分

　　确保长城修缮原汁原味

　　怀柔段长城东连密云古北口、西接昌平居庸关，总长65.4千米，共有敌楼、关口284座，占北京段长城526.7千米的12.4%。这里集聚着慕田峪、箭扣等经典城段，有“天下长城险，怀柔占一半”之誉，因此也是游客攀爬的首选之地。怀柔区文物管理所所长张彤告诉记者，怀柔区高度重视对长城的保护，对一些病害段进行修缮，至今已投入资金1.5亿元，修缮长城达19千米。

　　在修缮过程中，工作人员一直紧紧遵循一个原则，那就是：最小干预，排除隐患，不改变文物原状，保持其原形制、原结构、原材料和原工艺。这就需要对原有城墙结构、城砖成分、勾缝成分有清晰的掌握。曾为北京多个长城修缮工程做设计方案的赵鹏说，过去在土长城的修缮中，就会做一些实验，比如：对土质进行检测，分析成分含量。如今，修缮长城更加注重将其作为一个考古的研究项目，充分了解城砖间灰浆的成分，城砖的成分、强度乃至烧制的工艺。箭扣长城修缮技术总监程永茂告诉记者，长城的修缮工作细致到对灰浆都要进行配比试验，以科学技术提高灰浆的强度、城砖的强度，确保修缮质量。

　　在实验和研究过程中，工作人员也有一些新的发现。比如：一些城墙段，过去的城砖并没有完全烧透、焖透，内部有黑心或者红心的情况。从收集的城砖来看，越靠近长城关口的城砖，材料工艺水平要明显好于关口外城墙段的城砖。

　　构建长城三维数字模型

　　将数字化档案传给后人

　　张彤告诉记者，为了更加精准掌握长城的变化，怀柔区已经逐步对境内长城段开展梳理，将建立起数字化档案。

　　最近几次，记者跟随赵鹏前往长城考察，发现他每次都带了笔记本电脑。赵鹏说，这已经成为工作习惯，每次去长城都会积累一些数据，有的是无人机的航拍参数，有的是对特定某个城墙段的标记数据，都会录入电脑里。这有助于构建长城的三维数字模型，为修复、学术研究提供资料，“现在箭扣二期引入了考古概念，考古记录、考古资料也应该会放进数字化档案里。”

　　记者了解到，箭扣二期修缮工程结束后，将尝试形成部分数字化数据。而未来将要开工修缮的其他城墙段，则将先行开展数字化勘察，更全面、直观地解读文物本体病害，建立数字化档案后，再指导修缮施工。据悉，下半年箭扣长城还将启动新的修缮工程，目前勘察和设计已经形成大量的数字化信息，数据量超过2000个G，各类图片达上万张。

　　在张彤看来，修缮、保护长城，不单单要把长城从形式上保护下来、把外观整理好就行了，还有一层意义，是要把长城的工艺、做法考证下来，历史脉络梳理下来，形成一套充分的数字化历史资料，不仅可以指导长城修缮的施工，而且可以交给下一代。“百年以后，当我们的后人再度需要保养维护长城的时候，打开计算机，找出前人留下的资料，就能知道需要什么材质的砖，需要怎样的施工工艺，确保长城的原汁原味。”张彤说。

　　考虑视频监控传感监测

　　从细微处加强长城保护

　　张彤说，目前怀柔段长城总体保存相对完好。全长65.4千米的城段中保存较好的比例占到了55%，保存较差或者差的城段比例合计7%左右，城段消失的只有178米，仅占0.3%。

　　记者了解到，根据国家文物局制定的《长城保护员管理办法》，怀柔区政府制定《怀柔区长城专职保护员管理办法》，按照每500米设立一名保护员的标准，配备131名长城专职保护员。本周二，这批保护员正式上岗。在151号敌楼的北侧，记者看到新上岗的专职保护员穿着醒目的绿色工作服在城墙上巡查。“我们会尽全力用心保护好老祖宗留给我们的遗产。”一位保护员对记者说。

　　当然，巡查保护如果辅以一些技术手段，将起到事半功倍的效果。比如：视频监控探头、传感器。北京市文物局局长舒小峰告诉记者，有一些裂缝需要观察是否会进一步恶化，原来的办法是在裂缝处贴一把尺子，定期观测缝隙是否拉大，而有了传感器，就不用这个土办法了。现在，可以每天24小时监测变化，通过无线或者有线的形式传输反馈给后方。他说，这种技术手段在一些遗产的监测上已经得以应用，比如：周口店的猿人洞设置了相当数量的传感器。长城监测完全可以应用传感器，只要在城墙本体外不远处安装就可以了，“这在技术上没有问题，以后会考虑这项应用。”