数字化在文物保护中的运用
帅海浪 王俊杰 胡艺海
近年来,我国现代信息技术快速发展,基于此背景,数字化技术在不可移动文物保护领域的地位越来越高,作用愈发凸显。现基于对不可移动文物内涵与内容的介绍,明确数字化技术在不可移动文物保护中的精准高效、无损接触、复制传播、可视交互优势,以及提高工作效率、指导保护研究、拓宽保护利用渠道的重要作用。同时,从信息数字化存储、文物虚拟修复、相关图件制作与文物数字化展示四方面,进一步探讨基于数字化技术的不可移动文物保护实践,以期为今后数字化在不可移动文物保护领域的工作提供指引,推动文物保护工作有序开展。
在我国悠久的历史文化中,不可移动文物以十分重要的形式存在,它记录了我国从古至今的人类文明发展历程,载体作用不容忽视。但是需要指出,在自然、人为等一系列相关因素的综合影响下,很多珍贵的不可移动文物存在不同程度的损坏,对中华优秀传统文化的传承产生影响,迫切需要采取合理且高效的措施对其施以保护。随着现代信息技术的快速发展,数字化技术的重要性愈发凸显,在我国文物保护领域的应用范围不断扩大。
不可移动文物简述
不可移动文物内涵
文物的类型多样,在对其具体类型进行划分的过程中,根据可否移动、规模与大小划分为两大类,其一为不可移动文物,其二为可移动文物。顾名思义,不可移动文物即通常情况下不会改变地理位置的一类文物,它们具有突出的不可移动特征,可进一步对其进行以下概括,一是文物本身不能够移动;二是文物与周围环境融合成为一个整体,它们共同构成彰显自身特色的风貌,具有不可移动性。现阶段,在相关法律法规的指导下,不可移动文物可以从类型上进一步细分,主要包括两种类型,一是已经被核定且明文规定的文物保护单位,二是目前尚未被核定而明文规定为文物保护单位的不可移动文物。
不可移动文物内容
针对我国境内的不可移动文物,我国第三次文物普查工作进行了专门且详细的调查,并在调查过程中实时、客观记录,明确将七大类文物划归到不可移动文物的范畴,分别为古文化遗址、壁画、古墓葬、石刻、古建筑、石窟寺、近现代重要史迹与代表性建筑。这些不可移动文物既有地上文物,又有地下文物,还有水下文物。一般情况下,近现代重要史迹与代表性建筑的划分以1840年为界,它们通常与所处时期的著名人物和历史事件密切相关,且在一定程度上彰显了历史价值,或者具备相对重要的纪念意义,可发挥一定的教育作用。
数字化技术在不可移动文物保护中的优势与作用
数字化技术在不可移动文物保护中的优势
不可移动文物有着悠久的历史,很多都是独一无二、不可多得的遗产,十分珍贵。然而,在时间不断流逝的过程中,受诸多因素影响,这些文物受到不同程度的损坏。在数字化技术的支持下,开展不可移动文物保护工作可以发挥三维扫描对文物资源的数字化呈现和永久性保存作用,以此实现对数字资源的高效运用。在此情形下,大众会以更加直观的形式接触不可移动文物,对传统文化的底蕴有更深入的感悟,对传统文化的传承及弘扬具有重要意义。
在不可移动文物保护中科学有效应用数字化技术,能够持续改进并完善不可移动文物保护系统,主要优势如下。第一,精准高效。三维扫描以及无人机倾斜摄影测量等数字化技术能够精准高效获取不可移动文物的三维数据信息,对传统手工测量误差予以规避,极大地提高测量效率。第二,无损接触。一般情况下,基于数字化技术的不可移动文物数据信息采集不必和文物直接接触,因而可以在物理层面明显降低对文物的损坏程度。不仅如此,数字化技术可以在保持文物原始形态的重要前提下,得到关于不可移动文物的大量资料,如内部结构和信息等。第三,复制传播。在数字化技术的高效运用下,数据信息的便捷化、高效化复制传播成为可能,基于这一有力支撑,更多民众能够接触不可移动文物,获取更多文物信息,发挥对文化遗产传承的推动作用,有效提高其普及度。
数字化技术在不可移动文物保护中的作用
对当前实际形势进行分析,数字化技术在不可移动文物的保护中为文物赋予了新“生命”。随着数字化技术的飞速发展,越来越多的数字化展示场景得以出现并得到广泛应用,它们让以往简单陈列于有限空间中的文物“活”起来。总的来说,在对不可移动文物的保护方面,数字化技术发挥着不容忽视的作用,主要包括以下几点。
一是提高文物保护管理工作的效率。在数字化技术的有力支持下,执行对不可移动文物的信息化处理任务,能够为文物建设数字档案并提供数据管理平台,以此更加全面、高效地记录文物信息,覆盖文物整体布局、保存现状等方面。而通过数据库高效、精准检索所需的不可移动文物信息,又能让文物保护管理工作人员在尽可能短的时间内获取所需资料,明确文物重要信息,了解实际展览情况,这不仅能显著提高工作效率与质量,还可以真正落实对不可移动文物的全面、高效保护和管理。
二是为不可移动文物文本保护研究工作提供重要依据。为了更加高质量、高水平地开展工作,以及加强不可移动文物保护管理,技术人员必须具备丰富的经验,确保能够合理分析与精准确定保护管理方法,但是此项工作有较大可能被技术人员的主观因素所影响,进而影响实际工作效果。数字化技术恰好可以在此方面发挥作用,弥补人工测绘构图等传统文物保护管理方式的短板。利用高精度测量、三维扫描等技术,对不可移动文物本体空间等信息进行数字化采集,并对所得信息实施精准、高效处理,以处理结果为参照构建文物三维模型,生成影响数据,以此为基础准确评估文物本体,对其信息进行详细、客观记录,可以为文物研究、修复以及宣传展示等具体工作提供十分重要的基础数据,精准指导后续工作的开展。
三是拓宽文物保护利用渠道。一方面,利用数字化技术可以将不可移动文物的样貌进行高度还原,并将其直观地展示在大众面前。针对受到损坏的不可移动文物,可以先利用三维扫描技术执行扫描任务,之后借助计算机对扫描所得数据信息进行整合处理,由此构建完好的不可移动文物数据模型,在各项工作的基础上,进一步还原文物的真实面貌。例如,“媚态观音”的数字化修复就是利用数字化技术对不可移动文物原貌进行高度还原与修复的案例。另一方面,在不可移动文物保护中应用数字化技术,能够为文物本体的虚拟展示提供重要的技术支持,让大众打破时间与空间束缚,观察并了解文物,更好地对文物价值内涵加以感悟。
基于数字化技术的不可移动文物保护实践
信息数字化存储
数字化信息获取与处理技术是数字化技术中十分重要的技术,将其应用于不可移动文物的保护中,能够创新性地记录并保存文物现状信息,保证信息的详细性与真实性。概括而言,数字化信息获取与处理主要包括三维激光扫描、无人机倾斜摄影测量等技术,它们可高效应用于文物三维空间几何坐标、纹理数据等信息的采集中,在高效的数据配准基础上,对文物点云模型进行构建,以三维重建技术为支持,获取不可移动文物的网格及纹理,最终完成文物三维几何模型的构建,呈现不可移动文物的原貌。基于数字化技术的不可移动文物信息数字化存储对传统方法的诸多不足进行弥补,可对文物现状信息进行真实性、系统性以及全面性记录,持续丰富和完善点云数据。例如,在对徐州白集汉墓三维点云模型进行构建的过程中,工作人员有效利用数字化信息获取与处理技术,通过三维激光扫描技术得到有关白集汉墓的大量真实信息,不仅构建了三维点云模型(如图1所示),还为其建立了完整的数字化档案。

文物虚拟修复
针对受损的不可移动文物,可将其病害类型以及受损程度等实际情况确定下来,加以运用文物病害调查手段,数字化技术中的三维激光扫描与无人机倾斜摄影测量技术可以在此方面发挥重要作用。通过对不可移动文物数据信息的全面采集,得到文物病害具体位置的真实记录以及病害尺寸的准确测量数据。以数据处理工作为基础,在三维重建过程中进一步构建精度较高的真实三维模型,精准、高效获取数据,为后续对受损的不可移动文物病害评估与修复提供依据。借助真实三维模型,文物保护管理人员能够利用计算机从多个角度全面、准确地分析文物的残损情况,以数据为基础,深入开展病害评估与虚拟修复工作,可规避由于直接接触文物而对其造成的二次伤害,同时,有效提升工作效率。例如,不可移动文物保护管理人员对栖霞寺舍利塔进行修复的过程中,借助无人机倾斜摄影测量技术执行文物数据信息的充分采集任务,根据采集信息重新构建文物的三维模型,在此基础上,明确文物残损病害,采取有效措施实现虚拟修复。栖霞寺舍利塔修复过程如图2所示。

相关图件制作
不可移动文物可以通过点云数据实现实际尺寸的还原。在具体还原工作中,不可移动文物保护管理人员可以借助三维激光扫描仪对文物数据信息进行采集,得到真实的三维点云数据,以此为基础,对任意位置和方向上的点云切片进行提取。通过对所得数据信息实施后期处理,不可移动文物保护管理人员可进一步绘制文物图件资料,涉及立面图、剖面图等,它们不仅可以被作为图纸资料永久性保存,还能作为精准且可靠的基础数据在后续文物修复工作的开展过程中直接使用。
文物数字化展示
基于数字化虚拟展示,不可移动文物能够打破时间与空间束缚展示在大众面前,给予其沉浸式体验,特别是对于部分参观条件不足或不便于向大众公开的不可移动文物遗产点,基于数字化技术的文物虚拟展示更为适用。在此类技术的支持下,不可移动文物受到实地游览破坏的可能大幅度降低,安全风险亦明显降低。可以说,以数字化技术为支撑的虚拟展示明显扩大了不可移动文物的展示与传播范围。例如,不可移动文物保护管理人员借助原始点云数据对扬州邵伯齐氏住宅进行全景浏览发布的制作,以线上方式为大众提供全景浏览、量测以及备注下载等服务。
不可移动文物保护与管理工作十分重要,不仅有利于大众充分认识与了解历史,还可一定程度反映社会发展客观规律。数字化技术可以为不可移动文物保护提供重要支持,基于数字化建档、虚拟修复等一系列技术应用,发挥全面性保护及管理文物的重要作用,在有效提升文物保护效率、水平与质量的同时,更好地保障文物研究和传承。所以,不可移动文物保护管理人员应在今后实际工作的开展过程中重视数字化技术的应用,加大技术推广及应用力度,助力文物保护工作的高效开展。
(作者单位:陕西省文化遗产研究院)