• 作者简介

李哲 教授

本文通讯作者李哲，天津大学建筑学院教授、博士生导师、天津大学长城研究中心主任、文化和旅游部“建筑文化遗产传承信息技术”重点实验室副主任。天津大学“北洋学者”、中国民族建筑研究会理事、中国民族建筑研究会民居建筑专委会常务理事、中国长城学会专家委员会委员、中国古迹遗址保护协会数字遗产专委会委员、中国测绘学会文化遗产保护专业委员会副主任委员、国家社科重大项目首席科学家。研究方向为线性遗产数智分析、长城遗产保护利用等。

陈知行 讲师

本文第一作者陈知行，山西大学历史文化学院讲师。研究方向为长城遗产保护利用、汉传佛教建筑等。近年来，在《建筑学报》、《中国园林》、《建筑师》等学术刊物发表论文十余篇。

拓晓龙 讲师

本文第三作者拓晓龙，宁夏大学建筑学院讲师、国家自然科学基金青年基金课题主持人。研究方向为建筑遗产数字化保护等。代表性成果如长城“暗门家族”的系统性揭示开创了天津大学长城细节设施系列研究与发现，并获得社会广泛关注，2023年2月登上微博热搜榜，相关图文成果应用于国家级长城博物馆并成为热门展项。目前研究专长宋代堡寨聚落，承担第三版《中国大百科全书》长城专题宋代部分编写工作。

文章导读

作为明长城标志性建筑的空心敌台，被公认为具有戍守瞭望、武器储藏、击发火器等御敌功能。但空心敌台是否还兼具烽火台的传烽职能、是否有特殊标记以区别于普通御敌敌台、哪些空心敌台兼顾传烽，一直以来处于模糊状态，没有科学、可信的结论。

本研究首先爬梳了明中后期蓟镇长城传烽空心敌台外墙刷白灰作为标识的史料证据，再运用多种技术手段，在明蓟镇长城发现传烽空心敌台抹灰标识遗存并确认其分布情况，分析抹灰灰浆的材料成分和施工做法，最终复原传烽空心敌台外墙抹灰范围及历史原貌。本项研究以可信证据揭示长城前所未知的遗产景观面貌，首次解答公众长期存在的疑问。

研究内容及结果

• 背景与目标

烽火台是中国古代军事预警信息传递的重要载体。其肇始自战国，形成于秦汉，并在明清发展至高峰。一般认为在明长城沿线专职传烽预警的烽火台通常是指实心墩台 (图1a)。明隆庆、万历年间 (1567-1620年)，在蓟镇总兵戚继光倡导下，空心敌台在蓟镇、真保镇等段大规模修筑 (图1b、图2)，最终形成当今世界公认的“典型”长城样貌。但数量众多的空心敌台是否兼职充当烽火台，却一直没有明确的答案。

相关史料爬梳经历了从模糊逐渐转向清晰的过程：《练兵实纪·烽堠解》中，戚继光首次谈到了蓟镇边墙以空心敌台兼作烽火台传烽的做法，但未提及有何特别标记；《四镇三关志·蓟镇经略》中指出空心敌台在代补烽火台的情况下，应“别为标记”，但未指明具体标识措施；直至《皇明世法录·蓟镇边防》一文，戚继光明确规定，在负责传烽的空心敌台四面垛口及腰墙处，用石灰刷白；既有的烽火台 (实心台) 也要用石灰刷白以作统一标识。但对于“腰墙以上”的具体范围，历史文献中并未给出明确说明。在如今的明蓟镇长城中，此前无论考古报告和田野调查资料均未涉及，究竟还能找到多少敌台外墙抹灰遗存，亟待开展系统性深入研究。

图1. (a) 基于点云模型的河北秦皇岛市拿子峪05号烽火台透视图 (b) 河北秦皇岛市董家口村长城沿线空心敌台

图2. 明蓟镇长城位置示意图

• 方法与步骤

1. 利用“长城连续实景三维图像库”快速检索抹灰遗存

天津大学长城研究团队自2018年起开始启动“长城连续实景三维图像库”建设 (图3)。目前，该图像库已覆盖了约1万千米长城墙体及其附属设施，图像平均分辨率厘米级，照片多角度扫描式拍摄并具有75%以上的高重叠度，可生成实景三维模型。明长城现存人工墙体及空心敌台、烽火台已覆盖90%以上。

图3. (a) 利用无人机从三个不同角度对长城进行航测 (b) 研究团队自主创建的“明长城全线图像与三维数据库”

利用该图像库快速浏览、检索，在明长城全线发现50余座具有疑似外墙白色抹灰痕迹的空心敌台，且全部分布在蓟镇区域，在蓟镇个别实心台垛口墙也发现类似白色抹灰。若证实确为明代原物，则与文献相佐证。

2. 抹灰三维点云伪彩分析

对图像库中筛选出的疑似外墙抹灰敌台进一步做抵近拍摄，并借助计算机三维重建软件生成高精度三维模型 (图4)。将模型导入点云分析软件Cloud Compare中，对敌台外墙抹灰面结构进行伪彩分析，直观展现敌台抹灰层与外墙砖表面之间构造的层位关系，排除后人对敌台外墙面损伤剥蚀区域进行抹灰修补的这类情况。

图4. (a) 三维重建软件显示的空心敌台周边航照点位 (b) 无人机对空心敌台进行贴近摄影测量

平顶峪13号敌台东立面顶部抹灰区域的伪彩图像显示 (图5a) 抹灰部分为红色，表明灰浆包在砖外侧，推测为原物。与之相对，部分敌台抹灰仅盖于风化砖表面，灰浆颜色、质地也同原灰浆明显不同，推测为现代修缮保护措施，故将相关敌台排除。

图5. (a) 平顶峪13号敌台外墙抹灰面正射图像伪彩分析 (b) 锥子山2号敌台外墙抹灰面正射图像伪彩分析

3. 抹灰灰浆内含植物纤维碳十四测年

对筛选出的明代外墙抹灰敌台采集灰浆样品。通过显微镜观察在4份抹灰灰浆样品中发现了可用于进行测年的植物纤维 (图6、7)，并做加速器质谱 (AMS)14C测试。

图6. 显微镜头下蓟镇空心敌台外墙抹灰样品中的植物纤维

图7. 用于碳十四测年的灰浆内含植物纤维样品

4份灰浆内含植物纤维的碳十四测年结果表明，所有样品经树轮校正后的日历年代基本处于明代 (1368—1644) 的历史区间内 (图8)，证明遗存有效而非疑似。推断其余49座具有外墙抹灰遗存的空心敌台也应是明代兼职传烽的空心敌台。

图8. 蓟镇空心敌台外墙抹灰内含植物纤维样品的碳十四测年结果

4. 抹灰灰浆材料XRD、XRF分析

对敌台内墙砖缝的胶结灰浆、修缮空心敌台所现代灰浆进行对照采集，三类灰浆样品共同进行材料矿物和化学成分的对比分析 (图9)。采用X射线衍射 (XRD) 分析检测灰浆样品的矿物组成，采用X射线荧光光谱分析 (XRF) 分析检测灰浆样品的化学成分。

图9. 用于矿物和化学成分分析的蓟镇空心敌台灰浆样品

XRD分析4份传烽敌台外墙抹灰灰浆样品主要物相均为方解石、石英、菱镁矿等 (图10)，与内墙砖缝间所使用交结材料灰浆的矿物组成相同，应当来源于相同的制作工艺。现代灰浆样品与明代灰浆样品物相具有较大差异。XRF分析外墙、内墙灰浆样品中的MgO含量均超过了5％，属于镁质石灰，耐久性好，符合明长城普遍做法。

图10. 明蓟镇长城空心敌台灰浆样品的X射线衍射图谱

现场采集的块状灰浆样品中，在白色抹灰层底部粘附着一层素泥 (图11)，且泥内掺杂有大块植物纤维。参考《中国古建筑瓦石营法》可知，这种抹灰的工艺做法被称做“泥底灰”，即在抹灰施工过程中，以泥为底涂抹于敌台砖墙表面，后将烧制完成的白灰，粉刷于素泥之上作为最外侧面层。为增强拉结力，泥内可掺入麦余等骨料，面层所用的白灰一般可掺入麻刀等植物纤维材料。

图11. (a) 蓟镇传烽空心敌台外墙抹灰样品结构层 (b) 蓟镇传烽空心敌台外墙抹灰施工工序推断

4.蓟镇传烽空心敌台历史原貌复原

利用各抹灰空心敌台三维模型生成各立面正射图像，发现台身白灰的赋存位置均分布在敌台箭窗洞口上部弧形拱券以上的区域内，据此尝试还原蓟镇传烽敌台的历史样貌 (图12)。

图12. (a) 蓟镇空心敌台外墙抹灰范围标注 (b) 蓟镇空心敌台外墙抹灰位置统计分析 (c) 蓟镇传烽空心敌台历史原貌参考性复原

研究总结

文章通过对历史文献中戚继光本人著述的挖掘梳理，结合全线遗存详实图像检索、数据统计、实物化验分析等交叉技术手段，发现并明确了明蓟镇长城中传烽空心敌台的抹灰标识遗存、复原镇传烽空心敌台的历史原貌。这些外墙抹灰是最易损的面层，正在以极快的速度剥落消失，亟待关注和保护。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2075-5309/14/10/3178

• Buildings 期刊介绍

主编：David Arditi, Illinois Institute of Technology, USA

期刊领域涵盖建筑结构、建筑材料、建筑的维修和翻新、施工管理、建筑与环境、能源与建筑、建筑的运营维护和建筑设计等。

2024 Impact Factor：3.1

2024 CiteScore：4.4

Time to First Decision：15.1 Days

Acceptance to Publication：2.9 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/buildings