摄影技术建构三维模型，从万方安和响水营建入手，探究数字构建下响水特点，有助于圆明园山石水景修复及数字化保护管理。

一、响水与圆明园响水的营建、分布情况

响水，从字面意思上看是一种与声音结合的水景观。圆明园样式雷图档上可以清楚的看到多处山石和流水的地方画有波浪形水线，大部分旁边清楚的标注有响水二字。结合四十景图与相关基础资料，判断响水是利用地势高差，精心设计的跌水，是兼具视觉与听觉的水景观。但具体如何定义、分类响水尚未有明确定论。通过对样式雷图档的查阅梳理，发现图档上有明确标注为响水景观的有万方安和、濂溪乐处、紫碧山房3个景区共6处响水。文源阁、四宜书屋以及长春园的线法山，图档上标有波浪形水线。万方安和、濂溪乐处、西峰秀色、碧桐书院、坐石临流的四十景图上均绘有类似响水景观，即存在山石跌水，构成视觉听觉的双重感受。御制诗中，廓然大公、四宜书屋、夹镜鸣琴依次提到“迸水下石矶”、“瀑布落斜平”、“旁崖悬瀑”等相关字眼。（表1）

 

表1

 

万方安和为圆明园四十景之一，建于雍正年间，位于九洲清晏后湖九岛的西部，处于独立水池中，旧称万字房。万方安和响水景观于2003年考古发掘时发现原有引水石槽，后经修缮整治恢复响水景观。样式房图档中万字房西侧驳岸处标有“响水”；濂溪乐处位于圆明园西北，湖中环绕主体建筑群，中心小岛由河道从东南部乘船进入或岛西北有一小桥通行。图档中湖中岛屿西侧和东北角处均有波浪形水线，其中西侧注明“响水”二字，响水正对面设有听雪阁。东北角道路分岔口正对位置有疑似响水，顺着道路往西有一四角攒尖亭，亭内放置桌椅观景，图档上标注“临泉”，四十景图中亭子南部有类似喷泉画法。紫碧山房位于圆明园西北角，假山山势为全园最高，雍正年已建。西北角引溪有两处响水景观，并绘有引水方向自园外引入园内。另在宫门西南角亦标注有响水景观，紫碧山房共计响水景观三处，现均不可见。文源阁样式雷图档中，用红色线条绘出多条暗渠，东北角水池中与南部河道相通的引水沟处存在水线，推测此处存在跌水景观。四宜书屋图档中，云涛亭西侧绘有水线，结合乾隆御制诗“瀑布落斜平，其高非寻丈。涤荡越有情，奚必香炉想。亭子坐临流，云涛名取象。”判断此处应存在响水景观（图1）。

图1 万方安和样式雷图档(a)、濂溪乐处样式雷图档(b)、紫碧山房样式雷图档(c)、文源阁样式雷图档(d)、四宜书屋样式雷图档(e)

乾隆御制诗廓然大公八景韵石淙中有七首涉及到和泉石声音相关^[4]如：“曲涧奔泉琤，琮作金石声。韵出天然是，谓云山韶汉。”“迸水摐摐下石矶，八音繁会太音稀。辋川漫拟王家画，虞陛高怀舜手挥。”

由四十景图可见，西峰秀色和碧桐书院均存在山间瀑布。西峰秀色为圆明园四十景之一，位于圆明园北部，舍卫城以北。雍正初年，西峰秀色西北处叠石上做高水瀑布，“雍正七年四月初四日做得柏木水法七分，郎中海望带催总刘山久持进西峰秀色瀑布处安讫。”乾隆年间水景名曰“小匡庐”。碧桐书院也是圆明园四十景之一，二者相比，碧桐书院西侧瀑布水流较窄，从山间流下（图2）。

图2 濂溪乐处四十景图(a)、万方安和四十景图(b)、西峰秀色四十景图(c)、坐石临流四十景图(d)、碧桐书院四十景图(e)

夹镜鸣琴有御制诗注曰：“取李青莲两水夹明镜诗意，架虹桥一道，上构杰阁。俯瞰澄泓，画栏倒影，旁崖悬瀑，水冲击石罅，净琮自鸣，尤识成遗响。”除此之外，坐石临流四十景图与样式雷图档，清夏斋的样式雷图档中均存在特殊的水景曲水流觞，四十景图中，坐石临流曲水流觞与其他流杯亭做法不尽相同，水流从北侧山石间流下，进入并通过亭后曲折流出。长春园线法山样式雷图档中间水池处绘有水线，利用西洋水法机械形成喷泉景观。

二、万方安和响水的营建与现存情况

万方安和，这处拥有着特殊造型建筑的景区颇具多样景观。通过对现有图档进行整理，共梳理出乾隆至咸丰时期样式雷图档十二张，法国国家图书馆藏彩绘图一张，二十世纪三十年代至今测绘图纸四张（表2）。其中，有明显响水标记的样式雷图档有：乾嘉时期万方安和景区总平面图、圆明园河道泊岸总平面图、嘉庆至道光初年圆明园河道泊岸总平面图、咸丰九至十年间圆明园总平面图以及国家图书馆藏样式雷图档。

 

表2

 

国家图书馆藏万方安和样式雷图档中，位于万字房西部驳岸处标有响水。响水旁表示建筑修缮工程的粉色标签上注有“拟粘修”三字，乾隆三十一年六月二十六日内务府奏案中记“……今因拆堆万方安和西边响水石山”，与样式雷图档上标注吻合^[10]。雍正时期万方安和建造完成，乾隆时期清理驳岸，重新进行了响水的修理。另外，响水西侧红色线条绘出了引水渠位置，可以看出响水引自圆明园西部自藻园进入的高水位河道。四十景图中亦能看出西岸所绘瀑布，隐约可见其后的藏船坞。《日下旧闻考》记载了雍正题写的万字房中匾额：“万方安和……南面正室额也。东西内宇曰对溪山，曰佳气迎人。卍字中宇曰四方宁静，西面曰观妙音，曰枕流漱石，曰洞天深处。东面曰安然，曰一炉香，曰碧溪一带，曰山水清音。北面曰涤尘心，曰神洲三岛，曰高山流水，皆世宗御书。”结合国家图书馆藏第四十四号圆明园万方安和地盘全样，图档中可清楚看到正对响水的万字房内建筑陈设多样，存在“拉门上仙楼”字样和类似视线指引的短线。（图3）

图3万方安和室内陈设

清内务府活计档中“对瀑布房”、“对响水屋”^[8]等描述也表明了万字房北连宇西侧仙楼恰对西岸响水（图4）。

图4 万字房西侧仙楼正对西岸响水

档案中还提到仙楼对响水的玻璃窗户外走廊设图塞尔根桌一张，后面安接楠木小床，所以皇帝不仅可以在室内观景，也可以在室外走廊上欣赏风景，内外交涉充满意趣。仙楼北面被划分出布设面对西岸山水和瀑布风景的西向床榻，通过西窗大玻璃，深秋时节潦水尽而寒潭清，远山明净，松石流泉，意境上颇具“涤尘心”、“罨画窗”^[7]之感。

三、万方安和响水的数字建构

万方安和响水是圆明园中唯一一处至今仍在运行的响水景观。大概位置与样式雷图档及四十景图均可对应，对于研究人工叠落山石响水有着特殊的价值意义，所以对现存万方安和响水景观进行数字化测绘分析显得尤为重要。从现场调研情况来看，万方安和响水和地面存在一定高差，水边山石堆砌，景观要素形态复杂，用传统测绘方法难以进行准确测量。同时，响水景观开阔，遮挡较少，整体景观类型单一无需较高精度。因此决定采用倾斜摄影测量技术灵活作业，操作方便快捷，利用地面人工拍摄方式，进行多角度、全方位的数据采集。

3.1数据采集

数据采集工作大致分为以下三步：（1）确定合适的采集路线（2）布设标靶位置（3）数字影像拍摄。采集的主要目的是获取彩色数码照片从而生成点云模型方便后续进行分析管理。响水景观山石外观的相似性，使得整个采集区域内的场景高度相似且缺乏容易识别的特征点，造成场景之间缺少连续。同时为了把不同角度拍摄的万方安和响水测绘数据连接起来，使之成为一个整体，在万方安和响水区域布设5个标靶点，采集路线由上到下由外到内构成闭环。保证每个角度都能拍到对应1~2个标靶确保采集数据的准确性，从而借助标靶将全部的测量数据纳入同一个坐标系统中，既提高了生成点云模型的准确性又能方便数据对比，为数字化管理分析提供便利。在进行实际拍摄前需对响水侧面山石壁做出整体划分，分为上中下三层保证采集照片连续且相邻照片至少存在70%的重叠率。对于山石与水面或植物交接、园林要素差异较大、采集对象特征混杂的区域要单独划分进行采集。最终万方安和响水整体形态及周围环境情况获取得到两个影像组，共包含数字影像291张，30843个自动连接点，像素3.5千兆，分辨率范围从0.00039米至0.016米，色彩均衡、可用、数据完整。

3.2数据处理

摄影测量获取的彩色数码照片导入ContextCapture软件，设置连接点对照片进行比例约束，再进行空中三角测量计算，划分合适瓦片数并生成LAS格式点云模型和正射影像图（图5）。

图5 万方安和响水三维点云模型俯视图

三维数字模型再导入LIDAR360进行点云去噪、平滑等处理。首先为了减少摄影测量采集过程中因周围环境影响产生的噪点及不属于万方安和本体的冗余数据，提升数据处理的效率从而获得有效的点云数据模型，在ContextCapture软件中对初始的点云模型进行空中三角形测量计算，生成视图采集报告及质量报告，查看确定数据的完整性（图6）。

每个连接点的观测数: 所有连接点的顶视图(XY 平面)、侧视图(ZY 平面)和前视图(XZ 平面)显示图，颜色表示用于定义每个点的影像的数量。每个连接点的最小影像数为3，最大影像数为 54。观测连接点的平均影像数为 4。

图6 观测连接点的影像数

网格瓦片选取10瓦片、超高精度模式，生成自适应切块内存14GB。利用标靶对多个视角获取的点云数据进行整体拼接。其次，点云模型的精确程度会影响后期成果展示及分析，利用LIDAR360对原始点云模型进行去噪、平滑，形成研究对象的完整点云。软件处理及各项参数运算后即可获得万方安和响水景观具实景颜色的三维点云模型（图7）。

图7 万方安和响水景观点云模型（a）和实景照片（b）

四、数字建构下的响水分析

4.1 三维模型建立

对特定园林景观进行数字化测绘有利于更好地理解该景观的特点与价值，利用软件ContextCapture和LIDAR360处理得到万方安和响水三维实景点云模型。从三维模型可以看出，倾斜摄影测量获取的数据充分反映了该园林景观的空间层次和景观要素构成，通过地面、空中等不同角度充分反映园林景观和周围环境整体情况，还能够获得从水面平视直面响水的景观特征，体会乘船游览时欣赏响水的直观感受，数字化测绘和现场调研、文献查找相互补充，充分表达和展示了万方安和响水景观的独特魅力。

4.2 获取直观量化的测量结果

LIDAR360中，对倾斜摄影测绘获得的点云模型进行相关数据的测量和信息提取，可以获得万方安和响水景观园林空间及要素相关的属性信息。万方安和响水景观呈半圆形环绕式，南北长约9.743米，东西宽约6.828米，地形高差约为2.078米。靠近水面一侧由可供人站立通行的汀步石块构成连接通道，南侧汀步长约1.107米，北侧长约1.424米，连接响水的南北两端，中间缺口0.639米，南北汀步宽为0.325米和0.628米可供一人通过，与水面的高差约为0.224米。其他园林要素如植物等约有11棵，冠幅最大约为1.621米，最小约为0.541米，植物株高大约分布在0.411米-0.865米（测绘时间2022年4月）。万方安和响水景观距离西侧道路约为1.586米，顺应道路布置在路口转弯处夹角中。除此之外，值得令人注意的是，响水距离万方安和北连宇直线距离约为26.603米，距离神洲三岛仙楼西侧玻璃窗处直线距离约45.580米。

4.3 万方安和响水景观分析

如今响水形态和样式雷图档中响水规模存在一些出入。样式雷图档中西侧道路基本平行于万字房，响水山石散落向南北延伸较多，结合西岸自然山石驳岸，总体规模尺度较大。而现存响水景观处于现南北向道路的转弯处，山石更为集中内向。四十景图中万方安和响水景观呈现三层跌水线条，其后置石耸立，周围树木环绕，形态相比样式雷图档中更为聚向与集中。为进一步探究如今万方安和响水景观的营造特点，在LIDAR360中对倾斜摄影测量获得的点云模型进行不同角度的切片分析，弥补传统人工测绘因特殊位置无法获得直观剖切面的不足（图8）。

图8 倾斜摄影点云模型切片

结合样式雷图档与四十景图，观察横、纵等多角度切片，可以看出平面上万方安和响水存在内外两圈叠石，外围构成了响水的基本形态，外圈呈线性，靠近水面一侧最宽，南北分别为2.434米和3.287米，西侧外圈最窄，大约为一块石头宽度0.586米；内圈环绕着水流，叠石层层向水面延伸入水，跨度较大约为3.898米，内外两圈呈递进阶梯式，内圈较为平缓，可供人站立、行走、亲近水流。内圈中心水面净宽度约为3.490米。立面上石块相互搭接叠落形成主体响水内壁，靠近道路一侧内壁陡峭，近垂直分布，靠近万方安和河水一侧叠石立面趋于缓和，与地面呈现一定夹角从而提供让人亲水的可能。立面依照平面位置同样划分为上层非亲水叠石和下层可亲水叠石（图9）。

图9 测量位置示意图

下层由水面向上0.731米，构成响水下部的基础部分，此处存在主要的水流出水口，出水口据水面高差约为0.306米，水流由此汇入万方安和水域。上层为0.731米到1.873米处，与道路相邻。主体叠石部分南侧比北侧低0.563米。叠石上下层参差错落构成高差，构成水流整体向河中心流动的趋势。（表3）

表3

五、结论、应用与展望

本文结合样式雷图档、四十景图、御制诗等对圆明园响水景观进行初步整理，首先通过梳理样式雷图档发现万方安和、濂溪乐处、紫碧山房标注的6处响水景观，文源阁、四宜书屋及长春园线法山的波浪形水线疑似响水景观，同时结合四十景图与其他资料总结罗列出圆明园具有山石泉水、视觉听觉的响水景观共13处。其次通过对现存的万方安和处响水进行三维数字化测绘，在ContextCapture软件中形成实景点云模型，利用LIDAR360软件切片分析万方安和的响水特点，得出响水长宽及高差等基本属性信息，总结万方安和响水叠石特点，展现了利用数字技术手段区别于传统人工测绘的优势，以期为圆明园响水景观数字化保护管理提供思路。

图片来源

图1 样式雷图档

图2圆明园四十景图

图3-9作者自绘

参考文献

[1]  于希贤,于洪. 圆明园水景艺术[C]//.《圆明园》学刊第七期——纪念圆明园建园300周年特刊.[出版者不详],2008:52-61.

[2]  贾珺.圆明园中的观鱼型景观[J].装饰,2011(06):54-58.DOI:10.16272/j.cnki.cn11-1392/j.2011.06.005.

[3]  贾珺.籞林前后一舟通,坦然六棹泛中湖——圆明园中的水上游览路线探微[J].建筑史,2003(03):93-105+286.

[4]  蔡燕丹,许慧,朱蕾.结构年深仿惠山——从宏观格局看乾隆帝写仿寄畅园[C].圆明园研究68期 (yuanmingyuanpark.cn)

[5]  王界贤,曹新.从御制诗文考证圆明园九州景区的历史景观[C].圆明园研究67期 (yuanmingyuanpark.cn)

[6]  余莉. 圆明园水利文物遗迹研究[C].圆明园研究55期 (yuanmingyuanpark.cn)

[7]  端木泓.圆明园新证——万方安和考[J].故宫博物院院刊,2008(02):36-55+159-160.DOI:10.16319/j.cnki.0452-7402.2008.02.009.

[8]  刘仁皓,刘畅,赵波.万方安和九咏空间再探——为《圆明园新证——万方安和考》补遗并商榷[J].故宫博物院院刊,2016(02):16-36+159.DOI:10.16319/j.cnki.0452-7402.2016.02.002.

[9]  孙奇,郭华瞻,张凤梧.圆明园响水景观初探[C].圆明园研究与保护2021国际学术研讨会会议论文集

[10]  郭黛姮，贺艳著. 圆明园的记忆遗产样式房图档[M]. 杭州：浙江古籍出版社,2010.12.

[11]  （清）于敏中等编纂. 日下旧闻考[M]. 北京：北京古籍出版社, 1985.

[12]  何瑜.清代圆明园御制诗文集[M].中国大百科全书出版社。2021.

[13]   郭黛姮，贺艳主编. 数字再现圆明园[M]. 上海：中西书局, 2012.10.