數(shù)字化為文物保護(hù)提質(zhì)增效

郭瑞芳

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷推廣和普及，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，在文物保護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。利用數(shù)字影像、三維虛擬等數(shù)字技術(shù)，不僅可以達(dá)到數(shù)字化展示的目的，而且可以對文物進(jìn)行數(shù)字化修復(fù)、建模，對文物保護(hù)工作有著積極的推動作用?，F(xiàn)從數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，分析數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比在文物保護(hù)工作中的優(yōu)勢，研究當(dāng)前數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)應(yīng)用發(fā)展中面臨的困境，展望發(fā)展前景，為數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用發(fā)展提供一定的理論借鑒。

近年來，如何將數(shù)字技術(shù)與文物保護(hù)工作相結(jié)合，推動文物保護(hù)工作的進(jìn)一步發(fā)展是文物工作者面臨的一個(gè)重要課題。相關(guān)文物保護(hù)單位也在探索數(shù)字技術(shù)在這個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，積極開展相關(guān)的應(yīng)用實(shí)踐活動。

數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，加強(qiáng)文物的信息采集處理

文物的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息資料是開展文物保護(hù)工作的前提，利用數(shù)字技術(shù)對文物開展信息的采集、處理、建檔等工作是當(dāng)前新時(shí)代背景下的必然趨勢，這種信息采集方式對我國很多不可移動文物的檔案建立、檔案數(shù)字化工作有著極其重要的影響。首先，利用數(shù)字技術(shù)，通過掃描儀、攝像機(jī)等設(shè)備對文物進(jìn)行多角度、多層次的拍攝記錄；其次，運(yùn)用高精度的三維激光掃描技術(shù)描摹文物形態(tài)，最終在計(jì)算機(jī)上形成三維模型。與傳統(tǒng)的簡易拍照、定位等測繪方法相比，這種方法不僅可以提高工作效率，通過數(shù)據(jù)處理即可生成三視圖、正射影像圖等，而且三維模型包含的信息更加多元。目前，數(shù)字技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于很多大型、不可移動文物的保護(hù)工作。

應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，加強(qiáng)文物的監(jiān)測與檢測

對文物進(jìn)行持續(xù)的動態(tài)監(jiān)測是文物保護(hù)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，尤其是針對大面積的文物遺跡，要對其進(jìn)行定期監(jiān)測，并根據(jù)現(xiàn)狀值與基礎(chǔ)值的對比分析，得到建筑偏移、變形、損毀等數(shù)據(jù)，再通過計(jì)算在測量時(shí)間段內(nèi)建筑變形損壞的比值得出損壞速率值，為文物的預(yù)警監(jiān)測工作提供依據(jù)，進(jìn)而提高文物安全評估的動態(tài)性和科學(xué)性，避免文物被二次損壞。

應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，加強(qiáng)文物的修復(fù)和保存

文物有著不可再生的特性，其由于時(shí)間跨度大，本身就存在很多破損，再加上出土之后長期暴露在空氣中，空氣中的二氧化氮、二氧化硫等氣體附著到文物表面，會造成文物尤其是紙質(zhì)文物的酸化損毀。在很多古墓的發(fā)掘過程中，由于墓室地下水位較高，很多文物都浸泡在水中，其出土之后導(dǎo)致原有的生物平衡被打破，內(nèi)在性質(zhì)發(fā)生改變，看似光鮮亮麗的文物發(fā)生變形、褪色，甚至直接毀壞，這為文物的修復(fù)增加了難度。數(shù)字技術(shù)不僅可以通過掃描將文物構(gòu)建成三維模型，而且可以對很多細(xì)微的破損部位進(jìn)行有針對性的分析，為后期制訂文物修復(fù)方案提供更多的選擇。

應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，加強(qiáng)文物的展示與傳播

數(shù)字技術(shù)可以通過借助多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、VR技術(shù)等對文物進(jìn)行虛擬構(gòu)建，提升觀眾的參觀體驗(yàn)。首先，通過3D影像技術(shù)、燈光造影技術(shù)可將一些已經(jīng)消失的文物通過模型進(jìn)行等比例復(fù)原。其次，通過虛擬的古代環(huán)境特效和座椅特效，模擬天氣、聲音等特技效果，將視覺、聽覺等融為一體，在體感和動作捕捉技術(shù)的基礎(chǔ)上再加入劇情式的互動，讓觀眾近距離接觸到文物，讓觀眾對文物有一種更加立體的感受。

數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)應(yīng)用中的優(yōu)勢

與通過傳統(tǒng)信息采集、測繪技術(shù)保護(hù)文物相比，數(shù)字技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)。

信息采集面廣

利用數(shù)字技術(shù)可以全方位采集文物信息，為文物保護(hù)和研究提供豐富的數(shù)字資源，比如借助3D掃描技術(shù)可以對文物的紋理進(jìn)行精確掃描；通過光譜技術(shù)、智能認(rèn)知技術(shù)等可以識別出文物的病害情況，并用于文物損害預(yù)防研究；通過碎片虛擬還原技術(shù)可以在不移動文物碎片的基礎(chǔ)上恢復(fù)文物原貌，為出土文物的修復(fù)工作提供科學(xué)可靠的依據(jù)。很多文物內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的文物測繪技術(shù)只能進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的尺寸測繪，無法了解文物內(nèi)部，而數(shù)字技術(shù)則完美地彌補(bǔ)了這一缺陷，它可以對文物頂部、內(nèi)部的一些信息進(jìn)行無死角掃描，還可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

測量精度高

運(yùn)用最新的數(shù)字技術(shù)即雙光源掃描技術(shù)對文物進(jìn)行3D掃描，單幅精度可以達(dá)到0.05毫米，空間點(diǎn)的距離可以達(dá)到0.25毫米，采集的數(shù)據(jù)十分豐富，質(zhì)量也非常高，可以近乎完美地復(fù)刻文物。目前雙光源的手持掃描儀幾乎適用于各種類型的物體，而且其掃描速度快，可達(dá)到1200000點(diǎn)/秒，不會讓文物長時(shí)間暴露在外部環(huán)境中。雙光源中的紅外光源對外部環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)，且具有較強(qiáng)的抗外部干擾能力，可以在復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行工作。通過對紋理進(jìn)行映射計(jì)算，掃描出來的模型具有獲取色彩能力，可以很好地還原文物細(xì)節(jié)。

文物損傷程度低

每個(gè)文物由于其材質(zhì)、堅(jiān)硬程度、尺寸各不相同，且文物表面多有各種色彩和漆箔，因此需要進(jìn)行殺菌隔離處理，針對木制文物還要進(jìn)行高分子材料噴涂處理。在文物的出土、運(yùn)輸、展示過程中，涉及包裝、裝箱、轉(zhuǎn)運(yùn)等一系列環(huán)節(jié)，所以不可避免地會對文物造成不同程度的損傷。傳統(tǒng)的文物測繪技術(shù)主要是通過架設(shè)腳手架人工進(jìn)行測繪，而且受技術(shù)限制，只能進(jìn)行二維拍攝。數(shù)字技術(shù)中的三維掃描技術(shù)采用的是無接觸式的信息采集方式，使用激光掃描也不會與文物的表面發(fā)生直接接觸，不會對文物實(shí)體造成損傷。對較大體型的文物進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集應(yīng)用數(shù)字技術(shù)是十分方便的，比如在對敦煌莫高窟的壁畫進(jìn)行信息采集時(shí)，用傳統(tǒng)的測量方法不僅耗費(fèi)精力，而且在架設(shè)腳手架以及拍攝過程中也極易對文物造成損壞。應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行信息采集不僅速度快，而且不會對壁畫產(chǎn)生破壞，還能夠采集到立體的壁畫數(shù)據(jù)。

時(shí)間效率高

在文物保護(hù)中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，可以將采集的文物三維信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)數(shù)字信號，并快速構(gòu)建出三維模型。同樣對某一件文物進(jìn)行測繪時(shí)，傳統(tǒng)手工測繪所需要耗費(fèi)的時(shí)間是數(shù)字技術(shù)的六到八倍，而且測繪出來的模型需要人工不斷進(jìn)行調(diào)整，但通過數(shù)字技術(shù)測繪得到的圖像等原始數(shù)據(jù)在模型中調(diào)整難度相對較小，可以根據(jù)需要隨時(shí)刪除、增補(bǔ)相應(yīng)的信息，為后期的文物修復(fù)與保護(hù)工作提供便利。

數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)應(yīng)用中面臨的困境

交互程度低，技術(shù)濫用情況嚴(yán)重

文物是不可再生的，而且文物的類型豐富多樣，因其材質(zhì)、質(zhì)量、位置、環(huán)境等存在差異，所以不同的文物保護(hù)工作的重點(diǎn)不同。目前，很多學(xué)者在文物的數(shù)字化保護(hù)方面片面重視理論研究，很少關(guān)注實(shí)際操作案例。很多文物的相關(guān)保護(hù)活動都比較簡單，一般以照片拍攝、資料復(fù)制為主，真正做到文物數(shù)字化保護(hù)的很少，而且其所采用的技術(shù)方法也比較單一，一般以播放虛擬視頻為主，很難滿足人們對文物數(shù)字化展示的需求，文物和普通觀賞者之間的交互程度很低。

數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)中的一個(gè)重要應(yīng)用就是通過虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)將文物展示在觀眾面前，給觀眾帶來沉浸式體驗(yàn)。但不少展覽在技術(shù)上過于追求標(biāo)新立異，過度看重?cái)?shù)字媒體所帶來的“沉浸感”和“交互體驗(yàn)”，他們認(rèn)為所謂的沉浸式展覽就是單純對聲、光、電等技術(shù)的應(yīng)用，反而弱化了文物自身的文化及藝術(shù)價(jià)值。

數(shù)字化人才短缺

文物的數(shù)字化保護(hù)是一項(xiàng)跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的工作，需要文物工作者和數(shù)字化技術(shù)人才的通力合作才能順利開展。當(dāng)下我國很多博物館中文物的數(shù)字化展示通常都是交給第三方科技公司，而公司的數(shù)字化技術(shù)水平良莠不齊，再加上文物工作者對文物保護(hù)的理解與技術(shù)人員存在較大差異，因此創(chuàng)作的數(shù)字化作品質(zhì)量差異很大。

文物數(shù)字化相關(guān)法律規(guī)范不足

科學(xué)合理的法律規(guī)范是文物保護(hù)數(shù)字化發(fā)展的基石，這對文物保護(hù)領(lǐng)域與互聯(lián)網(wǎng)、旅游、影視、周邊產(chǎn)業(yè)發(fā)展等領(lǐng)域的資源整合具有重要意義。目前，這些領(lǐng)域?qū)ξ奈飻?shù)字化資源的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化都有著較強(qiáng)的需求和意向。但是，地方性的法律規(guī)范各異，國家層面關(guān)于文物保護(hù)數(shù)字化發(fā)展層面的法律規(guī)范還有待完善。

文物數(shù)字化產(chǎn)品維護(hù)成本高

不管是線上的展示網(wǎng)站，還是線下的數(shù)字媒體展示，都存在諸如技術(shù)難度大、制作周期長等問題，對文物數(shù)字化產(chǎn)品的日常維護(hù)和運(yùn)營更是提出了較高要求。很多文物數(shù)字化產(chǎn)品由于無法及時(shí)更新維護(hù)，導(dǎo)致其利用率逐年下滑；部分線下實(shí)體展館中設(shè)置了趣味互動設(shè)備，由于在短時(shí)間內(nèi)使用的頻率過高，大多面臨著發(fā)生損壞但維護(hù)成本太高而被擱置的困境。數(shù)字化展示設(shè)備的長期維護(hù)成本遠(yuǎn)大于開發(fā)成本，這使得許多文物數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)工作往往只是曇花一現(xiàn)，難以維持下去。

數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)應(yīng)用中的發(fā)展展望

建設(shè)信息傳播平臺，構(gòu)建互動式交互體系

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)逐漸進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段。通過強(qiáng)化對數(shù)字技術(shù)的利用，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新文物保護(hù)內(nèi)容，創(chuàng)建交互性更強(qiáng)的傳播形式。例如，在應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建信息傳播平臺，利用各大新媒體平臺數(shù)量龐大的用戶群體提升文物保護(hù)工作的影響力，制訂與受眾互動的傳播方案，大大提高文物保護(hù)信息傳播的效率，使人們加強(qiáng)對文物以及背后文化的了解，進(jìn)而推動民眾樹立文物保護(hù)意識。

此外，還可以從受眾的角度出發(fā)，基于受眾反饋的感受體驗(yàn)優(yōu)化互動交互策略。一方面，相關(guān)文物保護(hù)單位可以通過與知名人士進(jìn)行互動，引導(dǎo)民眾加強(qiáng)文物保護(hù)意識；另一方面，展示方要打破傳統(tǒng)的思維限制，加深對受眾反饋的認(rèn)知，創(chuàng)建柔性宣傳模式，提升文物保護(hù)工作的影響力。

培養(yǎng)專業(yè)數(shù)字技術(shù)人才，為文物保護(hù)保駕護(hù)航

學(xué)校是人才培養(yǎng)的中心，只有加強(qiáng)對數(shù)字技術(shù)人才的培養(yǎng)，數(shù)字技術(shù)才能在文物保護(hù)工作中得到更加科學(xué)合理的應(yīng)用。政府要加強(qiáng)與高等院校的合作，通過學(xué)校教育來培養(yǎng)更多的數(shù)字技術(shù)人才，打造跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，例如，開設(shè)文物保護(hù)和數(shù)字技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的專業(yè)課程，注重理論課程與實(shí)踐課程的結(jié)合，提高專業(yè)人才的實(shí)踐能力。高等院校的教育不僅能夠提高青少年文物保護(hù)的意識，提升文物保護(hù)工作的影響程度，也能快速培養(yǎng)數(shù)字技術(shù)型人才，為文物保護(hù)的工作積蓄人才力量。

完善相關(guān)法律規(guī)范，為文物數(shù)字化應(yīng)用提供保障

依法監(jiān)管是社會穩(wěn)定發(fā)展的基石，政府要針對文物數(shù)字化保護(hù)工作制定明確的法律法規(guī)，明確監(jiān)管的對應(yīng)職能部門以及對應(yīng)的執(zhí)法權(quán)和處罰權(quán)，建立起文物保護(hù)單位、市場主體、政府三方的內(nèi)在協(xié)調(diào)和約束機(jī)制，避免因?yàn)榛ハ嗤菩敦?zé)任而產(chǎn)生法律風(fēng)險(xiǎn)，推進(jìn)立法進(jìn)程，構(gòu)建適合當(dāng)前國情的文物數(shù)字化管理法律體系。

首先要增強(qiáng)與文物數(shù)字化市場的適應(yīng)性，通過確立主體資格建立文物數(shù)字化主體法，做到權(quán)責(zé)分明，同時(shí)必須要明確規(guī)定行業(yè)的準(zhǔn)入機(jī)制，制定與之相對應(yīng)的法律規(guī)范；同時(shí)要規(guī)范數(shù)字化行業(yè)的行為，制定與之對應(yīng)的行為方面的法律規(guī)范，對文物數(shù)字化主體所做出的行為進(jìn)行有效規(guī)范。

其次要建立健全地方性法規(guī)，提高文物數(shù)字化法律法規(guī)的水平。當(dāng)下各地文物數(shù)字化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在較大差異，這就要求在制定相關(guān)法律法規(guī)時(shí)要考慮當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境，根據(jù)自身特點(diǎn)制定出符合當(dāng)?shù)匚奈锇l(fā)展的法律，形成層次分明，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈奈飻?shù)字化法律規(guī)范。

吸引社會資本，拓寬融資渠道

目前，很多文物保護(hù)工作大多是依靠政府專項(xiàng)財(cái)政補(bǔ)貼。文物保護(hù)工作需要大量資金，尤其是在中西部地區(qū)只依靠政府投入開展工作并不現(xiàn)實(shí)。

文物保護(hù)單位要解放思想，不能一味地“等、靠、要”，要鼓勵(lì)和支持社會力量參與到文物保護(hù)工作中去，嘗試引導(dǎo)社會資本積極廣泛地參與到文物保護(hù)工作中來。例如，制定文物認(rèn)養(yǎng)政策，針對部分不可移動的文物，認(rèn)養(yǎng)方要負(fù)責(zé)文物的日常養(yǎng)護(hù)、修繕等工作；對部分低級別文物建筑制定開放使用政策，當(dāng)前低級別文物建筑數(shù)量眾多、分布廣泛，但是產(chǎn)權(quán)復(fù)雜，政府管理難度較大。因此，可以適當(dāng)開放部分文物建筑，讓社會資本通過多種合作模式獲得一定時(shí)限的臨時(shí)管理權(quán)，如可以利用文物建筑開設(shè)公共文化場所或旅游休閑服務(wù)場所，讓資本在獲取收益的同時(shí)，文物建筑也能得到修繕和維護(hù)。

數(shù)字技術(shù)廣泛應(yīng)用于文物保護(hù)工作是大勢所趨，數(shù)字技術(shù)具有的嚴(yán)謹(jǐn)、精確的特點(diǎn)尤其適合文物保護(hù)，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)固然不可徹底被替代，但是由于其受時(shí)間和空間的限制，其對文物保護(hù)的作用被局限在一定的范圍之內(nèi)。通過數(shù)字技術(shù)構(gòu)建數(shù)字資源庫不僅可以打破時(shí)空限制，更能滿足當(dāng)下受眾的需求。本文闡述了數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用，分析了其優(yōu)勢與面臨的困境，并有針對性地提出發(fā)展展望，為數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用提供一定的理論參考。

（作者單位：岢嵐縣文物保護(hù)所）