守护长城
再造长城
自春秋战国以来，许多统治者都曾修筑长城，它承载着太多的历史，沙场将士马革裹尸，封建帝国屯田移民，使节与商旅往来络绎不绝。
当烽火和硝烟散去，长城作为一个伟大的象征，不只有山海关、八达岭这些最耳熟能详的雄关漫道，它更广大的部分，遭受着经年累月的侵蚀，甚至可能因为得不到保护而不复存在。
这些细微而悠久的伤口，应为我们看见。
这不仅关乎专业人士对遗迹的保护，也关乎我们每个人。在保护长城的物理和数字行动里，我们都可以借助科技的力量，与长城有更直接、更细微、更深入的联系。
尊重历史，尊重长城
长城在春秋战国时期即已修筑，万里长城之名自秦而始。
公元前 215 年至前 213 年，秦始皇派蒙恬率领三十万人北击匈奴，战后对秦、赵、燕各国修筑的旧城墙加以增修和相连，「起临洮，至辽东，延袤万余里」。
现存的长城遗迹主要为始建于 14 世纪的明长城，西起嘉峪关，东至虎山长城。
2012 年，国家文物局用 6 年时间完成了长城资源认定：我国各时代长城资源分布于 15 个省（自治区、直辖市），各类长城资源遗存总数 43721 处，墙壕遗存总长度超过 2.1 万千米。
时间带走长城的狼烟与驼铃，经久不息地留下痕迹。地震、雷击可能危及性命，雨雪风沙缓缓将它吞噬风化，建工厂、修公路、拓开发区、改造城市等人为破坏使其面目全非。
娘子关. 图片来自：摄影师杨东/图虫创意
2002 年前后，中国长城学会调查走访结果显示：「三分之一的长城基本完好，三分之一残破不全，三分之一不复存在。」
2016 年，光明日报报道，明长城 6259.6 公里的人工墙体，保存较好的不足 10%，保存一般的约为 20%，保存较差的约为 40%，消失的约为 30%。明长城尚且如此，其他长城更不容乐观。
还有一种破坏长城的情况是过度修缮、破坏性修缮。
好在通过多年的实践，逐渐形成了现代的修缮理念。
国家文物局编制的《长城保护维修工作指导意见》指出：
长城保护维修必须遵守不改变文物原状和最小干预的原则。妥善保护长城遗存的真实性、完整性和沧桑古朴的历史风貌……长城保护维修必须保持长城的原形制、原结构，优先使用原材料、原工艺。
最小干预、因地制宜，是一件很难做到又必须做到的事。
2016 年，腾讯公益慈善基金会携手中国文物保护基金会，与北大考古文博学院、天津大学长城研究团队合作，先后捐赠了 2500 万元，用 5 年时间支持修缮箭扣及喜峰口长城。
箭扣长城. 图片来自：新华社
其中的喜峰口西潘家口段长城，建于明洪武年间，因为潘家口水库的修建，潘家口关城和部分长城被淹没到水下。
修缮人员需要做的，是遵循「四原」和「五随」原则：遵守原本形制、原来做法、原有材料、原用工艺，同时保证随层、随坡、随弯、随旧、随残。
先是清理疯狂生长的杂草，既防止长城的结构稳定性被破坏，也让长城露出真容，针对性地调整修缮方案。
再是给长城做「微创手术」，尽可能选用从古城墙上脱落的砖石，修补手法遵照最传统的白灰加水调制灰浆方式。在局部需要结构补强的位置，选用以原工艺制作的青砖。
背运砖石. 图片来自：河北日报
因为喜峰口西潘家口段长城没有陆路相通，工程材料都是通过汽车运到码头上，然后用船只运到施工现场，最后还要再人工搬运，每块青砖重 25 斤，一个人最多背 2 块，一天最多走 12 趟。
这一段 1005 米的长城，整整修了 4 年，终于在 2021 年 10 月底完成了主体的修缮。
喜峰口西潘家口段长城修缮前后对比.
「男儿宁当格斗死，何能怫郁筑长城」，戍防的军队、强迫征调的民夫、发配充军的犯人，这些古代的普通劳动人民用力气和血肉建筑了巍峨要塞。
科学地保护长城又何谈容易，这也是一条缓慢而艰难的路途。
用云游戏技术，再造一座身边的数字化长城
「文物的消逝是一个历史过程，文物保护只是尽可能让这个过程变缓。」
文化遗产保护，不仅要物理修缮，也要做数字化保存——在它没有彻底消失之前。
在喜峰口西潘家口段长城修缮完成的同时，腾讯技术公益和游戏团队希望高精度还原这段长城，用数字化的手段将它保存下来。
高精度还原，不是将采集到的数据束之高阁，和普通人没有任何关联，腾讯团队提出了更大胆的设想：
将数字长城装进小程序，我们可以随时随地、身临其境地在数字长城里自由「走动」，在晨间到傍晚的不同时刻，欣赏长城的一砖一石、一草一木。
图片来自：腾讯技术公益
这听起来，很像电子游戏里的场景体验。
负责将这一系列设想实现的腾讯互动娱乐公共研发运营体系（Tencent IEG CROS）团队，综合运用了包含照片扫描建模、实时渲染、PCG 生成、云游戏等在内的多项前沿技术。
这也是首次将云游戏技术应用到文化遗产数字化保护项目之中。
但实际操作起来，比平地起高楼做一款游戏难多了。
长城所处的地形、长城的本体、周边的植被河流，都要做到高精度的场景还原。
简单来说，腾讯 CROS 团队所做的是，先采集当地的物理数据，然后完成建模、贴图，再交给引擎进行渲染。
九层之台起于垒土，在扫描拍摄阶段，腾讯 CROS 团队的 Photogrammetry（摄影测量）技术，运用激光测量、高清图片采集以及无人机拍摄记录等方法，实现对喜峰口长城的精准测量，为之后的工作打下基础。
这里的难点在于，长城本身的特殊性。
时移世易，长城经历岁月侵蚀和地质运动，残缺的坑洼、突兀的棱角、弯曲的台阶、自然沉降带来的断层，都是它的一部分。
图片来自：腾讯技术公益
和「最小干预」的修缮理念相似，这些细节必须如实还原，但也意味着更大的采集工作负荷，让本就不小的扫描拍摄量「雪上加霜」。
最终，CROS 团队采集到近 5 万张高清图片，整个喜峰口环境共有 10 亿个面片的精度。这些面片记录了每一处「不完美」的凹凸起伏，组成了长城自屹立以来的生命轨迹。
此外，天津大学建筑学院六合建筑工作室提供了 4000 公里的 27 万张缩略图像，以及重点区段的高清图像、三维数据。
基于丰富的数据，再与卫星拍摄的地形资源库的地形坐标进行匹配，喜峰口长城与周边地形便被更真实地还原出来。
地形有了，长城本体有了，漫山遍野的植被重建不能少。
腾讯 CROS 团队一口气「种」了 20 万棵树，并非随意而为。
身临其境，也意味着能够无死角欣赏一棵树。
20 万棵树的每一棵，因视角变动而被「看到」的光照角度、透光度、树叶粗糙度都不一样。
图片来自：腾讯技术公益
借助扫描拍摄的图片和当地县志中的植物图鉴，CROS 团队学习了喜峰口长城周边的植物类型和分布规律。
在这个基础上，他们定义植被的大小、比率、密度、依赖关系，从而实现不同的植被组合，再根据峡谷、山峰、悬崖、岸边等不同环境，设定植被的分布区域，最后将植被组合与植被分布领域相对应。
这些复杂而周密的设定，均由通过算法和参数进行控制的自研 PCG（过程化内容生成）工具完成。
当建模和贴图都已完成，还剩下渲染这一步。
面对多达 10 亿面片精度的数字长城，腾讯 CROS 团队运用了游戏引擎完成渲染，从而让实时渲染画面，承载和表现巨量的超高精度模型。
游戏引擎技术，能尽量减少贴图精度的切换次数，提高整个场景的运行效率。直观的效果是，在游览数字长城过程中，我们不会感知到明显的跳变。
图片来自：腾讯技术公益
同时，游戏引擎技术还能提供完整的、动态的全局光照效果，实现从清晨到夜晚的光照变化。
图片来自：腾讯技术公益
最后，体量这么大的数字长城，要怎么塞到小程序之中？
在万兆云机房实时渲染完毕后，通过独有的云游戏传输流控算法，数字长城的高清画面会在被压缩后通过网络传送到手机，呈现 3A 级的观看效果，看得清一只蝴蝶在枯枝上扇动翅膀的瞬间。
图片来自：腾讯技术公益
以上诸多的努力，实现了精细到一草一木一砖一瓦的还原，为喜峰口这段大约 1 公里的长城留下一笔数字资产。
6 月 11 日，「云游长城」小程序正式上线，恰逢我国第 17 个「文化和自然遗产日」，今年活动主题为「文物保护：时代共进人民共享」。
用小程序去连接用户，实现数字资产人人共享，应景又应题。
以系统的视角，看见立体的长城
进入「云游长城」小程序，开始「爬长城」，脚下是长城，周围是植被，你听见自己前行的脚步声。
时不时有可点触的书本和望远镜图案，向你介绍长城排水口的分布，或者此处的角度最适合观景。
等到你「爬」到四号敌台前，就会发现无路可走，但窗口会放下梯子。
一旁的语音向导告诉你：「入口的位置之所以设计得很高，是考虑到敌人一旦攻上长城，敌台里的士兵可以马上收起外面的梯子。」
我们便能直观地感受到，长城从来就不是一道孤立的城墙，而是由大量建筑组成的严密体系。
万里城墙在层峦叠嶂中前行，连起「一夫当关万夫莫开」的关城、白天燃烟夜间放火的烟墩、两台相应左右相救的骑墙敌台。
明长城研究专家张玉坤则更全面地指出：
长城除了军事聚落的屯兵系统，还有烽传信息系统、驿传交通系统、军需屯田系统、互市贸易系统等诸多子系统，它们共同构成了一个庞大、复杂的巨系统，一条集军事防御和民族交融于一体的秩序带。
因此，在数字化还原外貌之外，长城还有更多切面需要数字化。
在「云游长城」小程序，你有着双重身份——是游客，也是工匠。
你的工具箱里，装着长城特制砖、铲子、瓦刀、锤子和箭镞，供你沉浸式地参与修缮长城时需要经历的清理考古、砌筑、勾缝、砖墙剔补和支护加固等流程。
图片来自：腾讯技术公益
不仅如此，「云游长城」小程序和「云游长城 Pro」网站，包含贯穿 10 余个朝代、横跨 15 个省市区的长城百科，以及各类长城病害防治与保护知识等内容。
在地理横向上，了解长城全线、长城之最、建筑结构、防御体系，领略长城重点段落风光。
其中就包括明长城从辽东到甘肃的「九边重镇」防御体系，由天津大学建筑学院团队的「明长城防御体系时空数据库」支持。
天津大学建筑学院团队开展了 20 年长城防御体系研究，目前已用二百万张高重叠率图像覆盖约 5500 公里长城墙体及其烽燧、堡寨等附属设施。
在「云游长城 Pro」网站，基于天津大学科研数据和腾讯地图，我们可以清楚地看到航拍的长城影像，知道明长城如何分布。这是巨系统和秩序带的一种体现。
在历史纵向上，学习古往今来的长城诗歌、各朝代的长城大事记，玩转趣味问答，发现你不知道的长城。
比如，汉代使节出使西域时，基本都是沿着秦汉长城的内侧行进，所以丝绸之路与长城有许多重合的部分；攻坚对游牧民族来说并不划算，长城很少发生大规模的战役。
源于战争的长城，不只是用来防御扰掠，还有发展生产的农业用途和商旅往来的商业用途，这是巨系统和秩序带的又一种体现。
有时候，我们可能会觉得保护长城非常必要，但又离我们很遥远。长城是历史留给我们的遗产，应和我们的生活发生联系。
所以它以数字化的形态、游戏化的形式出现，让我们更加了解一砖一瓦，也更加了解一砖一瓦背后的故事。
我们在「云游长城」小程序上通过各种活动赢取的里程，还可以兑换为腾讯公益「小红花」，再转化为加油包助力长城保护员，将线上参与转化为线下切实的公益力量。
这是一个更立体的长城。
技术公益，让数字化保护更可持续
与实体行业拥抱数字化变革一样，技术已经成为公益事业的标配，特别是在文保数字化领域。
「云游长城」小程序，就是腾讯技术公益为长城这座世界级文化遗产，补上数字化展示与互动平台的一次尝试。
事实上，近年来科技行业的「云游」系列多如过江之鲫。
早在 2014 年，故宫博物院和腾讯推出的《穿越故宫来看你》魔性 H5 便在朋友圈刷屏，明成祖朱棣化身 Rapper，戴着墨镜又是玩自拍又是跳骑马舞，朋友圈和 QQ 也玩得颇为上手。
让明成祖带头「搞事儿」，原来是要为 Next Idea 腾讯新文创大赛做宣传。该赛事与多个文博单位合作，希望用青年创意和现代科技活化传统文化。这一出宣传匠心独运，已经玩到了点子上。
2020 年 2 月 20 日，敦煌研究院联合人民日报新媒体、腾讯共同打造的微信小程序「云游敦煌」抢先体验版上线，这是首个集探索、游览、保护敦煌石窟艺术功能于一体的小程序。
图片来自：敦煌研究院
我们除了 360 度畅游洞窟、近距离观赏壁画、学习历史文化和美学内涵，还可以定制线上主题明信片、参与知识问答，在与腾讯公益打通的「敦煌数字供养人公益项目」中出一份力，共同将敦煌文化传至下个千年。
若将视野放得更宽，还有腾讯的「一部手机游云南」项目。一方面，「游云南」app 采用物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，为「吃住行游购娱」提供数字化的解决方案。
另一方面，腾讯与云南发布「新文旅 IP 战略合作计划」，打造全国首个省级文旅 IP 形象「云南云」，以「自在云南」为精神内核，落地与西南联大、玉龙雪山等相关的一系列新文创项目。
长城的数字化保护项目近年来也是层出不穷，Google Arts & Culture 曾与北京古北水镇合作推出「见微知筑识长城」主题页面，实现以「360 度实景长城」的方式探索司马台长城。
司马台长城冬景. 图片来自：Google
形式在变化，技术在进步，科技行业在文保数字化方面参与得越来越深入，内容随之做得越来越好，这对文保、文旅、科普，乃至文化之美人人共享的未来，都有不言自喻的意义。
如果未来所有的生意都是数据生意，那么所有的公益都是技术公益。
「云游长城」项目不会止步于现状，还将在「技术公益」的方向上探索更多可能。
首先是能力开放，让每个文化遗产都具备制作和留存数字资产的能力。
现在已经实现的是，通过「云游长城 Pro」网站，将明长城防御体系、长城军事和建筑知识、高清实拍大图和点云模型（在二期会上线）、长城研究文献等体现长城「巨系统」的内容，向公众开放。
其次是去中心化的开源共建，「云游长城」小程序的知识体系是政府、行业、机构、专家乃至公众共建的「长城百科」，这与以往文物机构中心化的内容不同。
举例而言，长城病害常识等可视化卡片，是以帝都绘工作室的《长城绘》为蓝本的；未来，「云游长城」还将被运用至官方学术机构、学术论坛、长城沿线博物馆等研究场景。
图片来自：「云游长城」小程序截图
「万里长城第一人」罗哲文先生在《长城史话》一书导言中指出：
历史上的王朝社会，随着历史的前进、社会的发展，已经成为往事，进了历史博物馆。与之同兴衰、共荣谢的长城也完成了它的历史使命，已经化干戈为玉帛，化昔日战场为锦绣河山，成了一件十分重要、无比壮观的历史文物。长城改变了原有的功能，凤凰涅槃，辉煌再现。
从金戈铁马、离人思妇，到抵抗侵略、众志成城，长城有太多的隐喻和意象。
借助「云游长城」这样的工具，每个人都能近距离看见长城，都能参与保护和传承长城文化，与过去未来相联系，与社会集体相联系，意识到天地的辽阔，保留对历史的「温情与敬意」。
长城未曾远去，它拥有鲜活起来的历史，以及更可持续的未来。
