文物保護：讓科技為傳承保駕護航

石冼凡 浙江工業(yè)大學(xué)

文物保護：讓科技為傳承保駕護航

石冼凡 浙江工業(yè)大學(xué)

杭州歷史悠久，曾經(jīng)是吳越國的國都、南宋都城，自古繁華名勝之地，歷史的痕跡遍布了杭州的大街小巷：南宋皇城、風(fēng)波亭、梵天寺、岳王廟……這些豐富的古代歷史遺跡，既是杭州的財富，也是世界的文化遺產(chǎn)。

然而，隨著時間的推移，文化遺產(chǎn)不斷地風(fēng)化，文化信息也在不斷地流失。傳統(tǒng)的文化遺存保護技術(shù)雖然對于文化遺產(chǎn)的保護發(fā)揮了巨大作用，但仍十分有限，開發(fā)利用與保護工作間也存在著巨大的矛盾。

幸運的是，數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)，在一定程度上可以解決這些問題。以南宋皇城的保護與開發(fā)為例，利用數(shù)字化技術(shù)把所有能夠記錄的重要文化遺存信息都記錄在電腦里，使將來的人類能夠看到這些藝術(shù)瑰寶、甚至重新體驗千百年前的生活文化，是現(xiàn)階段較為可行的保護方式。

數(shù)字化是文物保護的必然方向

在文化遺存的開發(fā)利用發(fā)面，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將能有效拓展開發(fā)利用的形式與手段。當(dāng)然，信息技術(shù)和設(shè)備是文化遺存數(shù)字化保護技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，使其成為可能；反過來，文化遺存數(shù)字化保護技術(shù)的發(fā)展又能找到現(xiàn)有信息技術(shù)和設(shè)備的不足，從而推動和促進其發(fā)展。

數(shù)字化技術(shù)在文物保護中具有十分大的可行性。

在信息技術(shù)方面，上世紀60年代起至90年代陸續(xù)出現(xiàn)了遙感技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機圖形學(xué)技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體檢索技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機輔助協(xié)同技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)陸續(xù)成熟。

在硬件設(shè)備方面，上世紀60年代末出現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)，為文物保護單位內(nèi)部之間建立起廣泛的聯(lián)系和協(xié)作提供了可能；在70年代，美國科學(xué)家發(fā)明了探地雷達并迅速在文物保護領(lǐng)域得到應(yīng)用，用于探測埋藏地下的文物遺址，同時期還出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形和電子速測儀，不僅可以讀取距離長度而且可以讀取豎直和水平度盤，可以用于考古發(fā)掘現(xiàn)場的測繪；到了上世紀80年代，Cyberware公司研制出世界上最早的三維掃描儀產(chǎn)品，能夠滿足場景和文物的三維模型的獲取；進入90年代，陸續(xù)出現(xiàn)了CAVE系統(tǒng)、GPS和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以分別用于文化遺存的沉浸式虛擬交互展示、遺址發(fā)掘現(xiàn)場測繪和重大考古遺址的監(jiān)控。

數(shù)字化手段在文物保護中的多方應(yīng)用

現(xiàn)在，文化遺存的數(shù)字化保護技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外的很多文物保護單位得到了應(yīng)用，并取得了初步效果，已經(jīng)涵蓋了包括考古發(fā)掘、考古研究、檔案管理、保藏修復(fù)、陳列展覽、開發(fā)利用等各個方面。

在發(fā)掘過程中，雖然通過拍攝照片、繪制發(fā)掘現(xiàn)場草圖等方式已經(jīng)能夠獲取發(fā)掘現(xiàn)場的很多信息，但仍未達到全方位信息記錄的目標，隨著考古發(fā)掘工作的完成，原本深埋地下的很多重要信息，比如器物、尸骨之間的準確位置信息也就永遠消失了。在數(shù)字技術(shù)的支持下，文化遺存的考古工作手段得到了拓展，考古發(fā)掘結(jié)果形式也更加豐富。如全站儀的應(yīng)用使得文物出土方位分布測量效率更高、結(jié)果更準確；三維掃描儀的應(yīng)用使得考古發(fā)掘現(xiàn)場全方位表面形狀信息得到記錄等，可以設(shè)想在南宋遺址的發(fā)掘過程中，發(fā)掘一層，記錄一層，最終在電腦上再現(xiàn)這一過程。

在測量文物尺寸時，需要對文物進行物理操作，而如果一次性完成整個文物的三維掃描，以后就能盡可能地減少物理接觸，從而降低可能導(dǎo)致文物的二次損壞的幾率。在文物分析與鑒定方面，以前往往需要很多高級專家湊在一間房間才能完成，導(dǎo)致專家們把寶貴的時間浪費在了交通工具上，而計算機輔助協(xié)同技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)，使得遠程鑒定和討論成為可能。數(shù)字技術(shù)在考古研究的過程中可以起到重要的輔助作用，基于形狀的器物斷代技術(shù)、三維空間可視區(qū)域分析輔助進行遺址區(qū)域預(yù)測技術(shù)等都對考古研究工作帶來了關(guān)鍵性的幫助。

檔案管理工作中，通常在文化遺存的檔案中包括了文化遺存的編號、尺寸、重量、材質(zhì)、出土方位、出土?xí)r間、年代、病害狀況、照片等信息。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，文化遺存的數(shù)字圖像、數(shù)字視頻、三維模型、與文化遺存相關(guān)的文字與多媒體等信息的采集管理也逐漸開始成為文化遺存檔案管理工作的重要內(nèi)容。數(shù)字化檔案管理的優(yōu)勢已經(jīng)逐漸得到了體現(xiàn)，各大文物保護單位也正在向數(shù)字化檔案管理方向轉(zhuǎn)化，從傳統(tǒng)的文字和圖表信息記錄已經(jīng)發(fā)展到照片、視頻、三維模型等多媒體信息的采集，并開始采用計算機數(shù)據(jù)庫等手段來輔助大量信息的綜合管理，一些專門的GIS信息系統(tǒng)也被開發(fā)出來輔助文化遺址的大面積綜合信息管理工作。

保藏修復(fù)工作既包括了對文化遺存的監(jiān)管看護，又包括了對文化遺存病害毀損的修復(fù)。數(shù)字技術(shù)可以有效提升保藏工作中的環(huán)境監(jiān)測工作效率，通過傳感器和網(wǎng)絡(luò)能夠不間斷地對文化遺存及周邊環(huán)境條件進行監(jiān)測。數(shù)字技術(shù)也對文化遺存安防工作提供了有力支持，生物認證、數(shù)字加密技術(shù)加強了文化遺存保藏和網(wǎng)絡(luò)信息保護的力度。杭州作為南宋首都，有大量的宋畫，由于其脆弱性，其數(shù)字化工作一直是一個難題，目前浙江大學(xué)開發(fā)的大幅面書畫掃描設(shè)備已經(jīng)很好地解決了這一難題，使得大量的書畫重見天日，不再在博物館束之高閣，為研究和開發(fā)利用打下了堅實基礎(chǔ)。在修復(fù)工作中，數(shù)字化技術(shù)甚至可以通過分析文化遺存的物理屬性和周邊環(huán)境變化，重現(xiàn)出文化遺存在歷史時期的模樣，對修復(fù)工作提供參考和幫助。對于破碎文物，比如字畫、器物等，可以在計算機上先完成拼接修復(fù)方案的論證再進行物理的修復(fù)。

一般來說，參觀者只能在開放的時間段內(nèi)親臨現(xiàn)場參觀，另外，展覽的內(nèi)容也是千人一面，不能滿足廣大參觀者個性化的需求，大同小異。此外，很多文化遺存飽經(jīng)滄桑，已經(jīng)千瘡百孔，現(xiàn)在已經(jīng)與當(dāng)初的模樣有著天壤之別，無法讓參觀者體驗到當(dāng)時的偉岸雄姿，而現(xiàn)在增強現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)開始成熟。一些重建的遺址場景輔助游客更直觀的了解古代的自然場景和生活狀態(tài)，聲光電技術(shù)逐步應(yīng)用于博物館的展示中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也開始在一些大型的博物館為游客帶來更具真實感的體驗，還能讓參觀者參與互動體驗，身臨其境地切身感受一番，擺脫時間和地點的束縛，自由把玩欣賞，數(shù)字技術(shù)為陳列展覽帶來了嶄新的形式。

數(shù)字技術(shù)讓文化遺產(chǎn)得到更大的開發(fā)

文化遺存是人類文明歷史的沉淀與結(jié)晶，蘊涵著大量的歷史、文化與科技信息，有效地保護、研究和利用這些文化遺產(chǎn)，能夠為社會政治、經(jīng)濟、文化各方面全面與協(xié)調(diào)發(fā)展服務(wù)。

文化遺產(chǎn)在旅游業(yè)大受歡迎，這是顯而易見的，文化遺存中蘊含的藝術(shù)價值還被發(fā)掘應(yīng)用到了建筑、印染、廣告等行業(yè)。旅游、影視創(chuàng)作、游戲開發(fā)、臨摹和工藝品制作、印刷出版等都是文化遺存開發(fā)利用的內(nèi)容，在數(shù)字化技術(shù)的支持下，將能夠促進文化遺存深層次價值的挖掘利用，如古文化風(fēng)格的圖案創(chuàng)作、動畫創(chuàng)作等；也對文化遺存保護與開發(fā)之間的矛盾提出了可能的解決思路，如通過虛擬展示技術(shù)讓文化遺址景點旅游與文化遺址保護工作和諧共生發(fā)展。

隨著各類新理論、新技術(shù)和新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)以及現(xiàn)有技術(shù)的不斷改進和現(xiàn)有設(shè)備的性能提升，文化遺存的保護技術(shù)和設(shè)備也正在與時俱進，日臻完善，以前很多無法完成的工作變成可能，利用也更加深入。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷完善，社會需求的不斷增強，文化遺存的數(shù)字化保護這個融合了計算機技術(shù)、文物保護等多個學(xué)科的嶄新研究方向，將會受到越來越多的計算機和文物保護領(lǐng)域研究人員的關(guān)注。