意大利莱切省乌金托市的托雷·圣乔瓦尼灯塔：其建造阶段的技术与建筑分析

《Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage》：The lighthouse of Torre San Giovanni in Ugento (Lecce, Italy): technical and architectural analysis of the construction phases

　　伊万·法拉利 | 弗朗切斯科·朱里
摘要
位于意大利莱切乌杰ント的托雷·圣乔瓦尼灯塔（Torre San Giovanni）从历史和建筑角度来看都是一座独特的建筑，它建于1932年，建立在16世纪下半叶一座古老的海岸塔的遗址上。这项研究旨在填补一个重要的知识空白，这些空白不仅涉及该塔的历史事件，还包括其技术和结构特征以及建造阶段。除了回顾所有已发表的信息外，研究还查阅了档案资料，从中获得了未公开的且有用的信息，有助于理解那些至今仍存在或已遗失的元素。由于缺乏精确的度量数据，因此计划进行了一次仪器测量工作，结合使用了激光扫描仪和数字摄影测量技术：这使我们能够将历史研究中发现的多处元素与结构元素联系起来，并定义出其形态发展过程。所有这些数据随后被用于开发3D重建方案，以综合展示这座建筑及其演变历程，这些方案本身也成为传播知识的有效方式。

1. 引言与研究目的
本文介绍了对意大利莱切乌杰ント港口托雷·圣乔瓦尼灯塔的历史和建筑研究结果。该建筑最初被设计为海岸军事驻防设施，建于1565年西班牙那不勒斯总督统治时期，用以抵御撒拉森人的袭击。经过多次历史变迁后，该灯塔于1932年在意大利王国时期被改作照明用途（见图1A和B）。这项研究是由莱切国家研究委员会文化遗产科学研究所（ISPC-CNR）的数字遗产创新实验室（DHILab）与乌杰ント市政府合作开展的，旨在了解和提升这一 archaeological 和纪念性遗产及其周边景观的价值。

2. 材料与方法
研究主要分为三个方向：一是收集与这座建筑相关的所有历史信息；二是利用激光扫描仪和摄影测量技术对其结构进行精确度量记录；三是通过数据分析来开发动态3D重建方案。

2.1. 文献与档案研究
了解一座建筑的第一步是回顾之前的研究成果，以获取有助于理解其原始外观及其演变过程的历史数据（法拉利，2025）。第3.1节中的内容涉及那些记录了托雷·圣乔瓦尼塔情况的研究者和见证者，他们还通过测量和摄影记录了该塔的详细信息。同时，查阅了档案文件，旨在恢复和验证已发表作品中的资料，并发现有助于扩展历史认知的未公开信息。

2.2. 3D度量测量
2025年3月，根据已在其他项目中验证的方法，结合使用了激光扫描仪和数字摄影测量技术进行了度量测量（见图2和图3、图4）。所获得的数据对于全面了解这座建筑的所有构造细节至关重要。

2.2.1. 激光扫描
为了获得尺寸一致的建筑数字副本，使用了Leika BLK 360激光扫描仪。最具挑战性的部分是塔的最高部分（后来通过数字摄影测量技术进行了补充）以及只能通过一个0.5×0.5米的舱口才能进入的蓄水池，该舱口位于5.4米的高度，通过将扫描仪连同三脚架一起放下才能到达。整个建筑覆盖需要76个测量点：外部区域的分辨率定为4毫米/20米，内部区域的分辨率定为7毫米。这些点通过Leica Cyclone FIELD 360软件手动合并，平均注册误差为0.003米，最终得到1,133,263,450个点（见图5,A）。在导出之前，所有数据经过处理，生成了一个22.1GB的.apts文件，包含768,006,544个点，随后导入3D Systems Geomagic软件进行处理，最终生成了一个包含30,364,233个多边形的模型（见图5,B）。

2.2.2. 数字摄影测量
摄影测量工作包括空中和地面采集。空中采集使用了配备高分辨率RGB相机（20MPx）的DJI 2Pro无人机。飞行前先设置了六个地面控制点（GCP），使用Emlid Reach RS2 GNSS多频接收器进行地理配准（EPSG: 32633 – WGS 84/UTM zone 33N），并通过Hexagon SmartNet网络直接应用RTK差分校正。无人机在30米高度进行了两次自动飞行：第一次使用常规相机拍摄，第二次使用双网格布局，相机倾斜45度，共拍摄了369张RGB照片。地面数字摄影测量用于将一楼的八角形房间数字化。两组照片数据通过Agisoft Metashape Pro?软件进行处理，生成了高细节的3D模型（见图5,C）。

2.3. 3D建模
托雷·圣乔瓦尼灯塔的3D模型采用手动建模技术制作，结合了历史和建筑数据的结果。工作流程从将1:1比例的数字模型导入Maxon Cinema 4D R21开始，直接进行逐多边形建模。这种方法的优势在于工作区域内随时可获取所有尺寸参考数据，从而便于重建并确保最高精度。手动建模在完善重建假设过程中发挥了重要作用，从结构和类型学角度显著提升了建筑形态的定义。应用于多边形表面的纹理均为实际拍摄的照片，通过Adobe Photoshop（版本21.0.3）进行优化处理，并以立方体或平面方式投影到模型各部分。最终成果通过V-Ray 5引擎渲染，展示了该建筑的不同建造阶段（见图5）。

3. 结果与讨论
3.1. 历史研究
托雷·圣乔瓦尼塔坐落于乌杰ント海岸的一个小半岛上，该半岛在西部封闭了一个自古以来用于船只停靠的宽阔海湾（吉纳利斯，2024）。从这里向南东方向延伸出一条长码头，形成了现代港口的边界。塔的高度仅比海平面高出1.5米，东侧与海平面相距13米（马斯特罗努齐和桑索，2014）。

该建筑的建造背景充满不确定性：当时西班牙那不勒斯总督辖区的海岸不断遭受撒拉森人袭击。1480年，奥特朗托被征服（霍本，2008）；1547年乌杰ント也遭到土耳其海盗巴巴罗萨率领的军队入侵（卡扎托和科西，1989）。1553年，政府启动了大规模防御计划，要求在王国各省份建造相互可见的海岸塔（特罗诺等，2021），其中包括特拉达多特朗托的塔（卡普拉拉和丰塞卡，1994；费尔西尼，2024）。尽管在那不勒斯国家档案馆中搜索了这一时期的文件，但未能找到相关记录（这些文件在1943年的轰炸中被毁）。然而，根据20世纪初科科和帕萨尼西的研究（科科，1930；帕萨尼西，1926），我们得知乌杰ント于1563年为建造圣乔瓦尼塔支付了费用。该塔于1565年完工，但由于资金问题，国王专员没收了部分公民的牲畜作为补偿。1577年，乌杰ント向总督提出补偿要求，最终在1580年获得了退款。1569年，圣乔瓦尼塔被列入总督弗朗西斯科·德·托莱多的塔列表中，他被下令立即配备火炮。1603年的记录显示，乌杰ント市政府雇佣了一名火炮手及其他军事人员（科西，1989）。该塔首次出现在1613年那不勒斯各省的地形图中。卡塔罗（Cartaro）在视觉上与南部的托雷莫扎（Torre Mozza）以及北部的未确认存在的托雷马莫利纳（Torre Mammolina）相连；实际上，它在G.A.马吉尼（G.A. Magini）于1620年绘制的奥特朗托地区（Terra d’Otranto）地图上并未出现，而在基于阿拉贡地图的F.加利亚尼（F. Galiani）1767年地图中，它与托雷辛福诺（Torre Sinfono）处于同一视线上。同样的情况也出现在G.A.里齐扎诺尼（G.A. Rizzi Zannoni）1806年出版的那不勒斯王国地理图集中（Scardozzi，2021年）。1562年，两艘萨拉森船只进入了乌金托（Ugento）港口，托雷圣乔瓦尼（Torre San Giovanni）立即发出了警报，消息通过各观望塔逐级传递至加利波利（Gallipoli），加利波利方面随即派出四百名火枪手乘坐多艘船只进行反击：随后的交火成功击退了海盗的威胁（Ferrari，2019年）。1777年，该堡垒移交给了王室残疾军人营（Royal Battalion of the Invalids）管理，这是一支不再适合现役的波旁军队部队，后来在1842年被海关卫队（Customs Guard）取代（Bruno等，1978年）。1863年6月24日，在意大利统一的初期，托雷圣乔瓦尼的海关卫队遭到14名前波旁士兵和逃兵的袭击，他们抢走了他们的武器，意图用于其他报复行动（Il Pungolo；Ferrari，2015年）。1870年，军事工程地形测量员德尔朱迪?（Cap. Del Giudice）将这座堡垒选为三角测量点，他描述其状况良好，仅在夏季有海关人员驻守（Cazzato和Politano，2001年）。同一位作者还绘制了该建筑的第一个图形记录：西侧的尺寸图（图6）。

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图6. 位于意大利乌金托港的古老海滨堡垒托雷圣乔瓦尼：1870年由军事工程地形测量员德尔朱迪?绘制的尺寸图（Cazzato和Politano，2001年）。

1917年，英国海军水文局将这座堡垒描述为“……形状庞大，顶部为白色”（Hydrographic Department Admiralty，1916年）；马蒂（Marti）在1924年则称其为“……一座古老且废弃的堡垒，如今成为渔民和海关官员的避难所”（Marti，1924年）。随着海上交通的增加，加上附近乌金托浅滩的危险性，这座堡垒的角色从防御性结构转变为陆地上的安全参考点。莱切（Lecce）国家档案馆的研究显示，1932年时在塔楼的露台上增设了一个灯笼区，为此拆除了原有的顶部围墙：在这次施工过程中，13岁的工人卢西亚诺·德帕斯卡利斯（Luciano De Pascalis）在建筑坍塌中身亡。当时的技术图纸证实了入口处现有的砖砌楼梯，以及其后建造的三个房间；新设置的灯塔房间在西南侧装有窗户，窗外伸出一盏石油动力光源（图7）。

1933年意大利海军的水文名录中将圣乔瓦尼堡垒列为“塔顶的砖砌小屋”。20世纪40年代下半叶，这个房间被扩建，灯笼被安置在顶端；英国海军1952年出版的《地中海航海指南》中描述道：“在托雷圣乔瓦尼塔楼上51英尺（15米）的高度安装了一盏灯，整个建筑高度为56英尺（17米）”（Hydrographic Department Admiralty，1952年）。灯塔外部被涂成黑白方格图案，被归类为二级设施。2020年，该堡垒从国家财产移交给乌金托市政府，市政府在2023年通过INTERREG希腊-意大利2014-2020项目“CoHeN——海岸遗产网络”的资金支持下对其进行了修复，目前该堡垒由意大利海军联盟免费借用使用。

**3.2 建筑阶段的技术结构分析**

**3.2.1 16世纪的建造阶段**
1565年建造的托雷圣乔瓦尼堡垒呈八边形，边长略有不规则，由两部分结构组成：下部为截角金字塔形，上部为长方体。与其他堡垒类似，出于安全考虑，入口位于最不临海的那一侧的一楼位置，仅可通过可伸缩的楼梯进入。这是那不勒斯总督辖区唯一一座按照建造法令立即修建的八边形海滨堡垒，早于后来标准化设计的阿普利亚地区堡垒（如受“奥特朗托系列”启发的圆形堡垒、“王国系列”的方形堡垒或“纳尔多系列”的方形堡垒，以及同样为八边形但呈星形的堡垒；不过这种设计可能受到了附近加利波利城堡（Galipoli Castle）的影响，该城堡拥有大型多边形堡垒（Quarta，2021年）。

由于地形和周围建筑的限制，仅能测量到第3面的长度为6.9米。堡垒高度为5.2米，墙面倾斜角度为10°，使得下部轮廓呈斜面；该部分上方有30厘米高的突出部分，其侧面尺寸分别为5.6米、5.4米、5.2米、5.5米、5.6米、5.8米、5.8米和5.9米。最初的墙面围合方式为环绕整个塔身，但在两侧3和5处因窗户的拱形结构而中断。如今这部分墙体已缺失，但在1870年的图纸中仍有记录（图6）。

堡垒下部有一个直径6.8米的八边形蓄水池，其上方是直接从基底延伸出的3.8米高的八边形拱顶（图2,I）。蓄水池底部凿入岩石中，低于地面80厘米，呈3.5°倾斜朝向第6面，该处设有通往引水井的开口。

入口位于距离地面约4米的高度，最初只能通过可拆卸的楼梯进入（图2,a）；入口处是一个宽1米、高3.5米、深1.6米的壁龛，顶部由矮拱门封闭；后壁有0.80×1.8米的狭窄通道通向一个1.65×0.75米的矩形房间（图2,III）。最初这个房间通过可拆卸楼梯延伸至塔楼顶层的露台；从房间III可通过狭窄通道进入较大的八边形房间（图2,II）。

大厅的侧面尺寸分别为2.42米、3.01米、2.5米、2.8米、2.74米、2.79米和2.77米，但不居中于塔身，与下方的蓄水池存在50厘米的偏差；墙体厚度从第8面的3.12米到第5面的3.95米不等。八边形拱顶的砌筑方式为“opus quadratum”（完全用砖块砌成）。大厅两侧有多处壁龛，其中第4房间（第8面）保留了原始结构，其拱顶由两层叠加的拱门构成，与八边形结构一致（图2,IV）。两个小侧龛以及当前切割外部半圆形围墙的窗台结构均属于后期改建（图2,b和c）。

第5房间通过切割墙体并重建下方拱门进行了扩建，形成的空间宽2.16米、深3.40米；实际上这里没有拱顶，最初这一部分天花板高度为1.7米，后来加盖了拱门。房间内部的其余部分高2.7米，后壁上有一个窗户切割了外部围墙；最初这个空间可能与第4房间类似，只是上方窗户较小。

第3面和第5面上原本有两个拱形开口，可用来射击，外部开口宽1.3米、高1.2米；后来其中一个开口被封闭，另一个开口在内部进行了改造以形成第6房间（图2,V）。第6面中央有一个壁炉，宽1.56米、深0.84米、高1.6米；其烟道在1929年的测量图中仍可见，但后来也被封闭。第7面上有两个壁龛，其中一个宽0.5米、深0.85米、高0.5米，内部设有通往蓄水池的活板门（图2,g）。

堡垒顶部建在50厘米高、25厘米宽的砖砌托架上，突出20厘米；顶部围墙原高1.6米（如今仅在2和3面角落可见）。每个侧面上有大约1.2米宽的装饰性雕刻。下部的八边形蓄水池直径为6.8米。

**3.2.2 18世纪后半期的改建**
18世纪后半期，堡垒进行了首次改造，这反映了地中海地区的地缘政治变化——海盗袭击减少，局势趋于稳定，同时该堡垒移交给了王室残疾军人营管理。这导致了更加灵活的通道设计的产生（Ferrari等人，2025年），正如1870年对圣乔瓦尼塔（San Giovanni tower）的调查中所记录的那样（图6）。当时塔内有一条由砖砌成的两层楼梯，最高处设有支撑拱门，其后是一座可伸缩的吊桥：为了能够通过翻转吊桥来关闭它，才在入口前建造了那堵高墙的凹室。另外还增加了一个位于露台上的房间，该房间的屋顶呈山墙样式，可能用于维修活板门以及为瞭望人员提供住宿。

3.2.3 19世纪末至20世纪初
在1870年至20世纪初期间，1929年的图纸中记录了这些建筑物的建造情况（图7）。根据实地调查结果，最初是通过在V号房间的天花板上开一个垂直通道来改善一楼与露台之间的连接（图2,i），以便安装一个固定且更易于攀登的设施。新的塔楼露台通道的建设导致原先的房间被拆除，并在2号房间的旁边重建了一个新的房间（图2,VII）。新房间呈矩形，尺寸为2.4米×5.4米，拥有一个2.8米高的桶形拱顶，其通往露台的原始入口位于北侧；内部墙壁的垂直方向与通往V号房间的连接通道一致。

后来，原来的外部楼梯被一个5.5米×3米、高14米的房间取代，这个房间通过一系列内部坡道连接了塔楼的各个楼层（图2,VIII）。V号房间的上部通道随后被一个降低了的拱顶封闭。在露台上，7号房间和新建造的X号房间（尺寸为4.5米×8.10米）之间增加了一个三角形的连接房间（图2,IX），X号房间还设有一个4.6米高的篷式拱顶（图2,X），西侧则有一条通向上层外部楼层的长楼梯（图2,XI）。通往露台的门开在X号房间的南侧墙壁上；在此附近，6号房间旁边是厕所（图7）。在1909年对乌恩托港口（Ugento port）进行的测绘调查中已经可以看到这些改造痕迹（图8）：实际上，塔楼的平面图显示7号房间紧靠着入口一侧。最后，根据英国海军在1926年的描述，我们知道塔顶的结构仅覆盖了白色的灰泥。

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3.2.4 1932年的灯塔
为了增加露台上的可用空间以安装灯塔，1931年开始了对3号至7号侧剩余的大型冠墙的拆除工作——后来这些部位被护栏取代——并建造了一个用于存放和维护灯塔的房间（图7）。该房间呈五边形，位于5号和6号侧交界处的角落，靠近被缩小并稍微向北移动的厕所以及9号房间，将露台的自由区域划分为两部分。5号侧的门用于为房间提供照明和通风；6号侧较小的那个窗户上有一个外部砖制架子——部分仍然可见——灯塔就安装在这个架子上（图2,XII）。

灯塔共有三个开口：两个通向西侧和东侧的露台，第三个开口位于12号房间的楼梯下方，该房间与7号房间一起被改造为灯塔看守人的居住区域；而在楼梯的上层平台则建造了用于存储灯塔用油的仓库（图2, XIII）。为了不影响灯塔的视线，壁炉被砌住，烟囱也被拆除。在较低楼层，原本由石灰石制成的八角形房间地面被替换为新的 flooring，蓄水池也得到了修理；最后，这座16世纪塔楼的外部墙壁得到了修补并粉刷成白色。

不过，结构上有一个项目设计中未包含的小改动：塔壁靠近带外部支架的窗户处有一个较大的倒角（图2,m），这个改动是为了增加灯塔的可见角度。

最早的圣乔瓦尼灯塔照片记录可以追溯到20世纪30年代：当时的结构完全被白色灰泥覆盖，尚未安装后来被移动到顶部的灯塔（图9,A）（Biasco, 1934；Mainardi, 2012），而在20世纪50年代的照片中则可见到了这一改动（图9,B）。对于理解塔周围的景观环境来说，意大利军事地理研究所（IGM）在1943年拍摄的照片非常具有参考价值（图9,C），这张照片展示了现代码头建设之前的乌恩托港口景象（Scardozzi, 2010）。

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3.2.5 现代灯塔
20世纪40年代后期，灯塔房间最终增加了两层（图2,XIV），并在顶部安装了新的灯塔（D'Uva, 2018），可以从通往X号房间的楼梯上层平台的一个开放通道进入。塔的海侧部分外部被涂上了黑白棋盘纹样的涂料，以在白天提高其可见性。同时，原来的外部厕所被拆除，并在底层（图2,XV）靠近塔入口处新建了一个房间。

4. 结论
这项工作对圣乔瓦尼海滨塔进行了历史与建筑学分析，识别出了每个古老建筑所特有的建造特征。通过对这座纪念碑各个阶段的3D重建提案进行开发，研究内容涵盖了从16世纪原始形态到其作为灯塔的转变过程（图10A–C）。这些成果是基于历史档案研究和技术分析的综合结果，旨在填补对该纪念碑认识的空白，并通过现代多媒体传播方式将其信息传递给公众。

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图10. 乌恩托港口（莱切，意大利）的圣乔瓦尼灯塔：A）20世纪30年代的照片（Biasco, 1934）；B）20世纪50年代的照片（Mainardi, 2012）；C）1943年的IGM照片（Scardozzi, 2010）

**作者贡献声明：**
Ivan Ferrari：撰写——审稿与编辑、原始草稿撰写、可视化处理、验证、监督、方法论研究、数据分析、概念化设计
Francesco Giuri：撰写——审稿与编辑、可视化处理、验证、软件开发、方法论研究、数据分析、概念化设计

**资金来源：**
本研究未获得任何公共部门、商业机构或非营利组织的专项资助。