基于本體的文化遺產(chǎn)地文物健康知識庫構(gòu)建
——以敦煌莫高窟為例

孫勝利，王小偉，張正模

（1. 敦煌研究院，甘肅 敦煌 736200；2. 國家古代壁畫保護工程技術(shù)研究中心，甘肅 敦煌 736200）

“預(yù)防性保護”概念最早提出于20世紀(jì)30年代，但是在我國自20世紀(jì)90年代在建筑遺產(chǎn)保護領(lǐng)域才開始有所應(yīng)用，隨后歷經(jīng)30多年的進一步發(fā)展與演變，預(yù)防性保護已經(jīng)貫穿至文物保護的各個方面[1]。就技術(shù)層面而言，預(yù)防性保護主要是通過對信息收集、風(fēng)險識別、風(fēng)險評估等來確定遺產(chǎn)所面臨的風(fēng)險因素，結(jié)合調(diào)查與監(jiān)測進一步掌握遺產(chǎn)的衰變規(guī)律，有效降低并消除風(fēng)險因素，使遺產(chǎn)處于安全狀態(tài)的系統(tǒng)工程[2]。在我國，遺產(chǎn)保護的監(jiān)測工作已相繼在敦煌莫高窟、應(yīng)縣木塔、蘇州園林、杭州西湖、京杭大運河、沈陽故宮、云岡石窟等多地展開，并取得了初步成績。但同時監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性工作薄弱、數(shù)據(jù)積累有限、信息有效性差，風(fēng)險識別與評估工作尚存在諸多障礙，信息組織挖掘方面比較薄弱，難以為風(fēng)險控制提供科學(xué)、可靠的決策支持。

自20世紀(jì)70年初起，敦煌研究院就著手對莫高窟進行?？邔n的建設(shè)工作。洞窟檔案內(nèi)容涉及營造時代、洞窟形制、窟內(nèi)文物等多項信息[3]。檔案形式包括：歷史圖片、文字資料等。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)的普及，檔案的種類也日益豐富，內(nèi)容也愈加翔實。這些工作為文物健康知識庫的構(gòu)建奠定可靠的基礎(chǔ)。莫高窟在預(yù)防性保護方面一直進行著不斷探索，特別是通過世界文化遺產(chǎn)地風(fēng)險預(yù)控關(guān)鍵技術(shù)研究與示范項目的實施，在運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對文物本體進行預(yù)防性保護方面取得了長足發(fā)展。同時如何從文物價值級別、風(fēng)險級別，通過檔案數(shù)據(jù)的積累，建立文物本體健康知識庫，通過實時數(shù)據(jù)反映，形成快速反應(yīng)機制，維持文物本體的健康狀態(tài)，是目前預(yù)防性保護領(lǐng)域的重要研究課題之一。

1 文物本體檔案組成及洞窟存在的主要病害類型

通過不同歷史時期大量在檔案信息對比，可以初步確定莫高窟洞窟狀態(tài)是否穩(wěn)定。以莫高窟文物本體檔案為基礎(chǔ)，按照洞窟現(xiàn)存病害的不同種類給洞窟賦予健康狀態(tài)初始值。

1.1 文物本體檔案主要內(nèi)容

文物本體檔案主要包括洞窟檔案記錄本、現(xiàn)狀調(diào)查記錄、修復(fù)方案、測繪圖、照片檔案等。通過對檔案的整理，確定每個洞窟存在的主要病害，分布規(guī)律、病害機理、歷史修復(fù)頻率等，作為洞窟健康等級的基礎(chǔ)。

1.2 病害類型

對洞窟內(nèi)壁畫和塑像病害進行分類，根據(jù)活躍度可分為相對穩(wěn)定性病害和活動性病害。相對穩(wěn)定性病害有脫落（地仗層、顏料層、底色層）、機械損傷、煙熏、歷史加固等；活動性病害有起甲、酥堿、裂縫、空鼓等；活動性病害是處于正在發(fā)展過程當(dāng)中的病害，其發(fā)展程度直接決定了洞窟的健康等級。

2 主要病害類型與健康賦值

本文主要是對目前文物保護修復(fù)工作中常見的起甲、酥堿、裂縫、空鼓進行病害權(quán)重和病害程度賦值。

2.1 病害權(quán)重

根據(jù)不同病害類型及其所受環(huán)境變化因素影響程度的不同，從輕到重分為4個等級，對應(yīng)的病害分別為裂縫、空鼓、起甲、酥堿，其對應(yīng)的基本扣分值為2、4、8、10分。

2.2 病害等級

對4種常見病害進行嚴(yán)重程度的等級分級。

起甲、酥堿病害可以根據(jù)其高度進行分級[4]（表1），裂縫根據(jù)寬度、空鼓根據(jù)面積，視病害的等級從輕到重分為4級，分別為1、2、3和4級。

表1 起甲病害的分級

根據(jù)4種主要活動病害對文物本體造成不同的損害程度依次分為裂縫＜空鼓＜起甲＜酥堿，病害應(yīng)扣分值由病害程度和病害權(quán)重共同決定，即病害應(yīng)扣分值等于該病害的基本扣分值乘以病害等級數(shù)[5]（表2）。

表2 病害的類型、等級及對應(yīng)扣分表

當(dāng)多種病害交叉存在于同一區(qū)域且無法確定其演變、劣化因素時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)存狀態(tài)進行綜合分析，判斷病害異常的原因，確定扣分病害及扣分值。但經(jīng)過分析后仍無法確定病害異常原因時，在此建議選擇最嚴(yán)重情況確定病害及扣分值[6]。根據(jù)賦值情況，按照滿分100分減去應(yīng)扣分，將洞窟分成正常（大于等于90）、注意（小于90大于等于75）、異常（小于75大于等于60）、嚴(yán)重（小于60）4個狀態(tài)。

3 健康狀態(tài)評級結(jié)果及對策

3.1 正常狀態(tài)對策

正常狀態(tài)是指洞窟健康狀況良好，處于穩(wěn)定狀態(tài)。如莫高窟323窟，通過對比檢查結(jié)果，沒有明顯的活動性病害?，F(xiàn)狀與檔案證據(jù)顯示現(xiàn)存的狀況（裂縫與起甲）都是零星的。對于健康狀況正常的洞窟主要是進行規(guī)律性的年度檢查。最終對該類文物單體形成一個固定word表格。通過一個長周期（3～5年）的數(shù)據(jù)判斷這種穩(wěn)定的可持續(xù)性。

3.2 注意狀態(tài)對策

建議進行規(guī)律性的年度檢查、需要對病害區(qū)域進行監(jiān)測、可能需要進一步研究來分析病害的情形與風(fēng)險、制訂保護計劃。如莫高窟244窟有嚴(yán)重的裂縫，影響到前室南北兩壁的地仗層與砂礫巖層。裂縫正在發(fā)展中。這種現(xiàn)象可能與修建的窟檐有關(guān)系。通過日常維護、管理和監(jiān)測，在文物保護工作中起著非常重要的作用[7]。通過專人、定期的巡視和檢查，及時發(fā)現(xiàn)繼而排除文物本體存在的健康隱患[8]。

3.3 異常狀態(tài)對策

建議進行規(guī)律性的年度檢查、對病害區(qū)域進行監(jiān)測、可能需要進一步研究以明了病害的情形與風(fēng)險、可能需要制訂保護計劃。如莫高窟第85窟，進行過修復(fù)不久，但是現(xiàn)存足夠的檔案證據(jù)顯示壁畫受環(huán)境因素影響的病害特別脆弱。對于此類洞窟，在做好年度檢查和日常巡查的基礎(chǔ)上，進行定點監(jiān)測與文物實時監(jiān)測相結(jié)合。通過長期定點定時跟蹤監(jiān)測與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，從中發(fā)現(xiàn)病害發(fā)展規(guī)律，為保護修復(fù)研究提供依據(jù)。

3.4 嚴(yán)重狀態(tài)對策

對于嚴(yán)重狀態(tài)洞窟需要制訂保護計劃，如洞窟需重新開放或進行緊急修復(fù)，進一步研究以明確病害風(fēng)險。如莫高窟第26窟，監(jiān)測結(jié)果顯示目前有很大問題，檔案證據(jù)也表明，在以前修復(fù)的地方病害再次發(fā)生。對于這類洞窟在做好以上監(jiān)測工作的基礎(chǔ)上建立專項研究，進一步明確病害機理并提出保護方案；同時必須對每次所采集的監(jiān)測值進行健康值調(diào)整，啟動系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)，對處理措施及處理結(jié)果進行日志管理，并最終歸入檔案庫作為文物健康知識庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 文物健康狀態(tài)控制

在對莫高窟以洞窟為單位的文物本體確定初始健康值后，其健康發(fā)展?fàn)顩r主要靠現(xiàn)有知識庫和監(jiān)測數(shù)據(jù)進行判斷。

4.1 知識庫的構(gòu)成

知識庫是存儲完成任務(wù)所需要的各種知識，是專家知識和經(jīng)驗的集合[9]。如何將大量的專家經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成知識。如水分是莫高窟壁畫產(chǎn)生變化的關(guān)鍵因素[10]，光照和濕度是影響壁畫起甲的主要原因[11]等專家給出的定性結(jié)論，如何進行量化研究，是構(gòu)建文物健康知識庫的主要任務(wù)。

4.2 閾值管理

根據(jù)收集的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，判斷現(xiàn)存環(huán)境是否有接近或超過所設(shè)閾值。如被稱為壁畫“癌癥”的酥堿，是由于巖體內(nèi)部存在的可溶鹽隨外界環(huán)境濕度變化，反復(fù)吸水-失水發(fā)生可溶鹽溶解與結(jié)晶破壞所致。前期研究結(jié)果證明，窟內(nèi)相對濕度62%是激活鹽害的臨界值[12]。因此，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)中濕度超過這個數(shù)值時應(yīng)發(fā)出預(yù)警，并降低洞窟健康值。

4.3 趨勢管理

根據(jù)洞窟不同時期的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，評估部分病害的活動性及其變化速率與趨勢，預(yù)判病害后期的演變狀態(tài)。如通過檔案室現(xiàn)存歷史圖片與洞窟內(nèi)部同一位置壁畫的保存現(xiàn)狀對比，進而確定出病害的活動類型及活動程度，例如：顏料層起甲與酥堿屬于典型的活動性病害，進一步對其進行長期定時定點跟蹤監(jiān)測，了解病害發(fā)展規(guī)律，為后期保護提供科學(xué)的理論依據(jù)，同時有利于確定文物健康狀況的穩(wěn)定程度。

4.4 對比管理

根據(jù)特定洞窟不同時間、位置或同類洞窟的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行橫、縱比較，判斷其現(xiàn)存狀態(tài)及發(fā)展規(guī)律?？v向?qū)Ρ龋喝缤ㄟ^對比歷史照片中同一洞窟同一位置病害造成的壁畫損失量確定該病害的發(fā)展速率。橫向?qū)Ρ龋喝缤ㄟ^對同類型開放和未開放洞窟環(huán)境監(jiān)測對比，正常情況下不開放洞窟相對濕度一般不超過60%，而開放洞窟經(jīng)常會超過60%，當(dāng)外界發(fā)生降水時，開放洞窟最高相對濕度可達70%[13]，存在激活可溶鹽的可能。因此對洞窟環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測的重點應(yīng)放在開放洞窟。

按照以上方法結(jié)合不同病害對文物的影響程度，可實現(xiàn)對洞窟內(nèi)部病害劣化程度的有效評估與管理，在此基礎(chǔ)上利用病害權(quán)重與劣化程度實現(xiàn)對洞窟保存現(xiàn)狀的評分，確定洞窟本體及附屬文物的健康狀況的升級或降級。

5 結(jié)束語

建立符合文化遺產(chǎn)地性質(zhì)特點的文物健康知識庫，通過檔案信息對比、監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘、文物日常監(jiān)測相結(jié)合等手段，為風(fēng)險管理提供及時、準(zhǔn)確和完備的信息支持。知識庫同時提升了文化遺產(chǎn)地自身的保護與管理水平，為加強政府對文化遺產(chǎn)地的宏觀管理能力提供了重要的思想理念和技術(shù)手段。另外，對于建立社會公眾關(guān)注、參與、監(jiān)督世界文化遺產(chǎn)地保護和享用世界文化遺產(chǎn)精神財富機制提供了重要的技術(shù)支撐平臺。在不斷探索發(fā)展文化遺產(chǎn)地的風(fēng)險管理理論的同時，盡快完善文化遺產(chǎn)地保護與管理的基礎(chǔ)性工作，為風(fēng)險管理工作的開展提供必要的基礎(chǔ)保障。通過莫高窟文物健康知識庫的構(gòu)建；一是為辨別文物本體與賦存環(huán)境的細微變化提供實物資料，有利于病害發(fā)展規(guī)律的有效評估與定量分析；二是進一步為世界遺產(chǎn)風(fēng)險預(yù)控技術(shù)的研究提供科學(xué)的理論依據(jù)；三是為研究壁畫病害與文物賦存環(huán)境之間的關(guān)系以及病害產(chǎn)生機理提供參考。