數(shù)字化助力石窟文物資料保護(hù)的路徑探析

亓艷芝

（河南省文物建筑保護(hù)研究院，河南 鄭州 450002）

1 數(shù)字化建設(shè)對于文物資料保護(hù)的意義

1.1 借助數(shù)字化文物信息數(shù)據(jù)庫保護(hù)文物資料

傳統(tǒng)的博物館或石窟等文物場所一旦發(fā)生火災(zāi)、地震、洪水和其他重大自然災(zāi)害，造成文物的損失是無法修復(fù)的，造成的文化遺產(chǎn)損失更是無法估量的。為此，如何有效地保存文化遺產(chǎn)，最大程度上減少其破壞和損失，已成為當(dāng)前世界各國文物保護(hù)工作者共同關(guān)注的問題。借助現(xiàn)代化的文物數(shù)字化保護(hù)技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)字化陳列展覽，實現(xiàn)展陳文物和珍貴文物的圖文采集，并借助三維信息等數(shù)據(jù)及深加工技術(shù)，如360全景、三維掃描和三維建模等，構(gòu)建文物的數(shù)字化資源數(shù)據(jù)庫，并由此構(gòu)建具有永久性和保存齊全等特點的文物數(shù)字化檔案，能夠確保文物信息的綜合性、全面性和精確性，這樣才能進(jìn)一步完善文物及資料安全保護(hù)與數(shù)字化管理。

1.2 構(gòu)建文物資源共享平臺，助力文物資料保護(hù)

傳統(tǒng)的博物館及石窟等文物展示場所因為受到場地、環(huán)境、時間等因素的影響，展示效果和參觀人數(shù)具有極大的限制，觀眾往往只能親自去目的地才能實現(xiàn)對珍貴文物的參觀。對于文物研究者也是如此，同樣會受到時間和空間的限制。同時，一些特殊的館藏珍品或是瀕臨保護(hù)困境的石窟文物也無法及時地呈現(xiàn)給世人。借助數(shù)字化手段，可以更好地實現(xiàn)文物資料的整理、收藏和信息存儲，同時還可以借助信息交互平臺以及三維虛擬技術(shù)，依托移動互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持，實現(xiàn)珍貴或無法展出文物的三維模型交互展示和全球共享。為此可以實現(xiàn)世界各地的互聯(lián)網(wǎng)用戶的線上文物參觀和研究，由此構(gòu)建一個開放、互聯(lián)、共享的虛擬展示平臺，實現(xiàn)文物資源的保護(hù)和共享。與此同時，該信息資源庫的建立也為文博工作者的研究工作提供了很大便利。

1.3 利用數(shù)字化優(yōu)化保護(hù)文物資料

加強(qiáng)文物保管和保護(hù)工作，同時還要積極探索數(shù)字化文物保護(hù)路徑，利用文物數(shù)字化的優(yōu)勢，借助數(shù)字化復(fù)制和3D數(shù)據(jù)保存技術(shù)，實現(xiàn)文物藏品的完整化存檔和永久保存。

1.4 有助于提升文物還原與修復(fù)工作效率

傳承千年的歷史遺跡，歷經(jīng)歲月與風(fēng)霜，大多會變得斑駁殘損，尤其是石窟文物。隨著文博熱和旅游熱潮的到來，更是讓古老的石窟文物保護(hù)面臨著巨大挑戰(zhàn)。借助數(shù)碼相機(jī)或者攝像機(jī)對文物進(jìn)行全方位的影像獲取，并借助精密計算，獲得各測點的三維坐標(biāo)，進(jìn)而實現(xiàn)對每一幅文物圖像的高精度重構(gòu)。然后將這些數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)中，即可對被拍攝對象進(jìn)行三維動畫模擬。與此同時，還可以采用三維技術(shù)拍攝，避免二維拍攝帶來的機(jī)變問題，并且借助三維模型的深度能高精度地再現(xiàn)文物細(xì)節(jié)的特性，從而達(dá)到復(fù)原文物的目的。由此可以實現(xiàn)文物資料和實體的保存和復(fù)制，極為有效地緩解文物隨著時間流逝不可避免的損毀問題。

此外，借助文物數(shù)字化保護(hù)技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)對文物的還原和文化遺址的重構(gòu)，而且能實現(xiàn)對文物的虛擬修復(fù)。通過對本體及損毀部分進(jìn)行掃描，可以重新構(gòu)建出兩種數(shù)字模型，并借助計算機(jī)虛擬技術(shù)實現(xiàn)拼接修復(fù)，同時還能對殘缺之處進(jìn)行模擬修補(bǔ)，從而達(dá)到對文物進(jìn)行復(fù)原的目的。

2 數(shù)字化石窟文物資料保護(hù)的實施策略

2.1 加強(qiáng)數(shù)字化文物資料保護(hù)人才培養(yǎng)

石窟文物資料數(shù)字化保護(hù)工作的推進(jìn)，迫切需要一批掌握數(shù)字化技術(shù)和專業(yè)文物資料保護(hù)知識的高素質(zhì)人才隊伍的支撐，也是促進(jìn)石窟文物資料保護(hù)工作數(shù)字化發(fā)展的重中之重。目前石窟文物資料保護(hù)人才隊伍逐漸向年輕化、專業(yè)化、高學(xué)歷化方向發(fā)展，并初步建立起一支新型研究隊伍。但是在人才隊伍建設(shè)與培養(yǎng)中還存在著不少問題，老一代專業(yè)性人才較少且已退休，具備專業(yè)技術(shù)的高學(xué)歷中年人才無法留下來，而學(xué)歷較高的青年人才則工作經(jīng)驗不足，從而造成了石窟文物資料保護(hù)工作的人才斷層。

因此，要想加快推動石窟文物資料保護(hù)的數(shù)字化發(fā)展，首先要強(qiáng)化現(xiàn)有工作人員的信息素質(zhì)培訓(xùn)，尤其要加強(qiáng)對文物資源庫信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)等專業(yè)領(lǐng)域的培養(yǎng)和教育，提升整體人才的數(shù)字化水平。

其次，要改善石窟文物保護(hù)地區(qū)的整體生活環(huán)境，提高生活水平，改進(jìn)和提升后勤服務(wù)，幫助解決職工的住房問題、孩子上學(xué)等后顧之憂。同時要嚴(yán)格規(guī)范員工福利，提高薪酬待遇，優(yōu)化績效考核機(jī)制和晉升渠道等，充分調(diào)動科研人員參與石窟文物資源庫數(shù)字化研究與應(yīng)用的積極性，以確保其在科研創(chuàng)新上取得突破。對現(xiàn)有人才給予足夠的尊重，加大人才存留工作力度，充分發(fā)揮現(xiàn)有的人才優(yōu)勢。

最后，還需引進(jìn)一批能夠駕馭數(shù)字化開發(fā)與運(yùn)行管理、維護(hù)等方面的專業(yè)人才，以及懂得知識產(chǎn)權(quán)的專業(yè)人員，針對石窟文物資源庫實行數(shù)字化改造、信息化發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)化管理，強(qiáng)化數(shù)字化發(fā)展的人才保障后盾。唯有如此，才能保證石窟文物資源庫數(shù)字化建設(shè)的健康可持續(xù)發(fā)展，提升石窟文物資源保護(hù)水平。

2.2 推動石窟文物資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)

目前，我國的石窟文物資源保護(hù)數(shù)字化發(fā)展和建設(shè)尚處在轉(zhuǎn)型探索時期。在數(shù)字時代，傳統(tǒng)的石窟文物資源保護(hù)和管理方法無法滿足文物保護(hù)工作的需要。如何將石窟中寶貴的文化遺產(chǎn)永久有效地保存下來，并根據(jù)不同的主題構(gòu)建專題性的文物資料數(shù)據(jù)庫，科學(xué)利用計算機(jī)的編程原理實現(xiàn)文物資源系統(tǒng)的順利運(yùn)行，同時借助數(shù)字化的方式實現(xiàn)文物資源的收集和加工、儲存、陳列展示等功能，也是擺在石窟文物資料保護(hù)工作者面前的重要課題。

為了最大程度地適應(yīng)整個文博行業(yè)對館藏資源和網(wǎng)上資源的存取要求，石窟文物資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)還要采用較為先進(jìn)并且易于即時擴(kuò)展、維護(hù)的數(shù)字化技術(shù)及產(chǎn)品，同時要建立先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及柔性的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，給石窟文物資料保護(hù)的未來數(shù)字化建設(shè)留下足夠的發(fā)展空間。此外，要想實現(xiàn)數(shù)字化石窟文物資料保護(hù)，還應(yīng)該構(gòu)建以現(xiàn)代高新技術(shù)為支撐的數(shù)字化系統(tǒng)工程，并充分運(yùn)用信息技術(shù)集成及數(shù)字化文物數(shù)據(jù)庫建設(shè)理論，根據(jù)石窟文物資源數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)應(yīng)用背景，構(gòu)建以客戶應(yīng)用服務(wù)器、資源庫服務(wù)器和對象服務(wù)器信息傳遞模式為核心的數(shù)字資源庫平臺。此外，還要借助先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體信息處理技術(shù)，以及大數(shù)據(jù)和分析處理技術(shù)、信息提取技術(shù)，以內(nèi)容為中心的檢索技術(shù)、自然語言理解技術(shù)等多樣性技術(shù)的綜合加工，實現(xiàn)石窟文物資源數(shù)據(jù)庫的傳輸。

從事數(shù)字化文物資料保護(hù)工作的相關(guān)研究者應(yīng)該學(xué)習(xí)借鑒數(shù)字化文物資料保護(hù)的相關(guān)原則與方法，實現(xiàn)數(shù)字化關(guān)鍵性技術(shù)的突破，為建立石窟文物保護(hù)的數(shù)字資源庫構(gòu)建堅實的技術(shù)屏障。在此基礎(chǔ)上，要進(jìn)一步加強(qiáng)對數(shù)字化文化遺產(chǎn)信息傳播途徑與手段的探索。

此外，石窟文物資料保護(hù)工作作為文博業(yè)信息化工程中的重要組成部分，在數(shù)字資源庫平臺構(gòu)建過程中還要按照文博業(yè)整體性規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的原則，實現(xiàn)因地制宜，按科學(xué)謀劃、精準(zhǔn)定位、各具特色、分步實施的步驟才能實現(xiàn)石窟文物資料數(shù)字化的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 加強(qiáng)三維數(shù)字技術(shù)在文物資料管理、保護(hù)等領(lǐng)域的綜合應(yīng)用

在三維數(shù)字化技術(shù)的推動下，能有效實現(xiàn)對石窟文物資料保護(hù)、研究、展示等方面的綜合應(yīng)用。在三維掃描技術(shù)的推動下，文物數(shù)據(jù)獲取質(zhì)量越來越高，數(shù)據(jù)量也越來越大，單純的空間數(shù)據(jù)管理方法已經(jīng)無法適應(yīng)對文物的科研需求。因此，需要采用文件管理系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相結(jié)合的數(shù)據(jù)管理方式。以龍門石窟的文物資料管理為例，在前期收集的數(shù)據(jù)量較小的情況下，利用文件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，在三維數(shù)據(jù)越來越多的情況下，則利用空間數(shù)據(jù)庫來實施數(shù)據(jù)資料管理。

同時，依托石窟文物資源數(shù)據(jù)庫平臺，龍門石窟還充分結(jié)合三維數(shù)據(jù)、正射影像資料、文物數(shù)字文獻(xiàn)資料、文物檢測等方面的數(shù)據(jù)特點，構(gòu)建了一整套完善的文物資料保護(hù)的數(shù)據(jù)管理方案。并特別重視構(gòu)建不同種類、不同形式和不同架構(gòu)文物數(shù)據(jù)間的聯(lián)系，為整合數(shù)據(jù)資源提供科學(xué)依據(jù)，為構(gòu)建直觀的關(guān)聯(lián)檢索、空間地理信息、造像風(fēng)格關(guān)聯(lián)性、碑刻題記與歷史文獻(xiàn)關(guān)聯(lián)性、地質(zhì)病害信息匹配對比等功能提供重要的信息支持和科學(xué)依據(jù)。依托構(gòu)建的新型數(shù)據(jù)庫平臺，對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行功能性的小數(shù)據(jù)分解，然后根據(jù)文物工作者的工作需要，進(jìn)行局部定向的研究，不僅極大地提升了文物研究工作效率，而且為多門學(xué)科的交叉研究和關(guān)聯(lián)化研究的實現(xiàn)提供了便捷途徑。

另外，還可以將三維數(shù)字化技術(shù)廣泛運(yùn)用于石窟文物資料保護(hù)工作中。例如，在龍門石窟的文物資料保護(hù)應(yīng)用中，主要利用數(shù)字化測繪工作，對三維模型進(jìn)行信息標(biāo)注，開展數(shù)字化虛擬拼接與修補(bǔ)工作，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實體驗及展示等方面。以此實現(xiàn)石窟文物資料的數(shù)字化保護(hù)、研究、傳承展示等多個學(xué)科的深度融合發(fā)展。例如，利用GIS技術(shù)和無人機(jī)航拍，可以實現(xiàn)對石窟群全方位地形地貌的構(gòu)建，并將其運(yùn)用于文物保護(hù)分析及預(yù)防性保護(hù)等工作范疇；還可以使用精確的空間數(shù)據(jù)及紋理數(shù)據(jù)對原洞窟進(jìn)行1∶1三維復(fù)制，使無法近距離觀賞洞窟的受眾產(chǎn)生身臨其境之感，同時也避免了人流量過大損壞石窟文物，因此實現(xiàn)石窟文物資料的傳承性保護(hù)。

2.4 加強(qiáng)數(shù)字技術(shù)對石窟文物資料保護(hù)方面的應(yīng)用

石窟文物資料保護(hù)工作是文物管理工作的核心。以敦煌莫高窟為例，這一石窟文化已存在了近兩千年，殘存的歷代壁畫的面積達(dá)到四萬五千余平方米，彩色塑像有兩千多尊，屬于世所罕見，也顯得珍貴無比。但隨著時間的流逝，壁畫和雕塑等文物的保護(hù)工作也顯得極為緊迫。數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用為石窟內(nèi)珍貴壁畫的保護(hù)提供了有力手段，大大提升了壁畫等文物資料的保護(hù)效果。

第一，實現(xiàn)對壁畫資料的信息保護(hù)。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，既實現(xiàn)了敦煌壁畫原始信息的妥善保存，又能借助高清攝像功能反映出壁畫的保護(hù)狀況，為之后的壁畫保護(hù)與恢復(fù)工作提供原始資料，也為制訂科學(xué)可行的壁畫保護(hù)措施和研究其變化因素提供可靠的資料依據(jù)，還為文物保存與研究提供了基礎(chǔ)資料，也為壁畫保護(hù)系統(tǒng)工程的開展提供了重要的檔案資料。

第二，在數(shù)字化技術(shù)的輔助下，還可以對石窟壁畫的保護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行深入調(diào)查。依托數(shù)字化技術(shù)，可以在制作高精度壁畫原始圖像的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對壁畫資料的深度解讀和實地調(diào)查，并借助數(shù)字技術(shù)繪制出各個洞窟的壁畫保存現(xiàn)狀及病害狀況等綜合性的壁畫保護(hù)現(xiàn)狀調(diào)查圖，然后依據(jù)相關(guān)洞窟的微環(huán)境監(jiān)測及壁畫樣本分析等資料，實現(xiàn)對洞窟壁畫保護(hù)調(diào)查現(xiàn)狀等基本信息的素材整合，進(jìn)而為洞窟壁畫保護(hù)工作的開展提供可追溯的客觀且科學(xué)基礎(chǔ)資料。

第三，利用數(shù)字技術(shù)可以實現(xiàn)對壁畫資料保護(hù)措施的跟蹤，進(jìn)而高效收集壁畫修復(fù)前后的圖像信息，構(gòu)建出完整的對比研究數(shù)據(jù)，以此實現(xiàn)對保護(hù)措施的科學(xué)評估，進(jìn)而實現(xiàn)對文物資料保護(hù)方法的歸納總結(jié)，具有重大的實際意義。

第四，借助數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)對石窟壁畫及雕塑修復(fù)的保護(hù)和研究模擬。以數(shù)字化圖像制作為基礎(chǔ)，對石窟壁畫進(jìn)行計算機(jī)模擬，能為修復(fù)工作提供形象、直觀的變化過程，呈現(xiàn)出修復(fù)的整個過程，為具體修復(fù)策略的制定提供科學(xué)對照依據(jù)，有效降低對壁畫的破壞概率。

2.5 破解數(shù)字化文物資料保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及難題

由于數(shù)字化文物資料保護(hù)工作是一項復(fù)雜而細(xì)致的工程，目前，在石窟文物資料的數(shù)字化保護(hù)工作進(jìn)程中，受技術(shù)條件的限制，一些保護(hù)工作無法順利推進(jìn)。因此，在文物的數(shù)字化內(nèi)容的復(fù)制或者恢復(fù)時，要考慮到目前的技術(shù)是否能成功將文物（如雕塑，壁畫，古籍，建筑）按照一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全維度、高保真、高精度的數(shù)字化修復(fù)或復(fù)原。例如，在數(shù)字化保護(hù)過程中，由于計算機(jī)識別技術(shù)的精確度或識別能力有限，無法對原始文物資源進(jìn)行精確性識別，這也導(dǎo)致數(shù)字技術(shù)所產(chǎn)生的文獻(xiàn)資料與原文獻(xiàn)信息之間產(chǎn)生出入，并存在較大的出錯率。因此，要求文物工作人員不僅要熟練運(yùn)用計算機(jī)，還要具備高度專業(yè)的文物知識和技能。例如，在研究所輸錄電子文本麥積山石窟洞窟檔案及明代寫本《報恩科儀》過程中，就需要邊輸入邊校對或注釋，對于一些計算機(jī)無法準(zhǔn)確識別的古代題記、榜書異體字、生僻字等，還需要進(jìn)行人工校對和注釋。此外，在對石窟壁畫的顏色、線條圖案的數(shù)字化復(fù)制和還原時，還要確保特殊資源數(shù)字化技術(shù)具有可行性，如此才能保證壁畫資料的清晰、精確和不失真，同時也確保雕塑及其他不同材料的文物樣貌能忠于原物，否則數(shù)字化保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用將導(dǎo)致文物保護(hù)價值的喪失。

因此，數(shù)字化文物資料保護(hù)相關(guān)科研人員還要加強(qiáng)研究，加快突破特殊性技術(shù)問題的資源載體解決方案。如針對一些超高分辨率的文獻(xiàn)資源，以及顏色辨識度非常關(guān)鍵的原始資源、超大規(guī)格的雕塑等文物資源、三維形態(tài)和易讀性極差的資源等，都要確保文物保護(hù)的數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)有極高的精確度和極為強(qiáng)大的三維還原能力。特別是對文物的數(shù)字化保存資料進(jìn)行研究時，需要1∶1地重建復(fù)原實物依據(jù)，要確保文物在整個層面上都能達(dá)到高保真樣貌。唯有如此，才能真正實現(xiàn)文物保護(hù)的數(shù)字化價值，才能讓數(shù)字化技術(shù)真正為石窟文物資源庫建設(shè)和文物科研貢獻(xiàn)價值。

此外，數(shù)字化文物文獻(xiàn)資料庫的安全性尤為關(guān)鍵，除了要具備計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所具有的管理功能，還要加強(qiáng)對各類訪問用戶權(quán)限的管理，加強(qiáng)文物保護(hù)資料的安全性管理。運(yùn)用科學(xué)的監(jiān)管手段來保證文物文獻(xiàn)研究結(jié)果的版權(quán)資源，避免出現(xiàn)盜版，實現(xiàn)對文物資源相關(guān)研究資料和知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。確保在石窟文物資源的數(shù)字化保護(hù)和建設(shè)之初就遵循標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、法制化原則，確保文物保護(hù)數(shù)字化的健康可持續(xù)運(yùn)作。

3 結(jié)論

總之，隨著數(shù)字時代的到來，數(shù)字技術(shù)被廣泛應(yīng)用于石窟寺保護(hù)、石窟管理的各個方面，如石窟文物信息保護(hù)、保護(hù)現(xiàn)狀調(diào)查、保護(hù)研究跟蹤、保護(hù)技術(shù)數(shù)字模擬以及洞窟虛擬實景漫游、石窟展覽和旅游品開發(fā)等，其最終目的是借助數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)石窟遺址保護(hù)和文物開發(fā)及利用等的數(shù)字化建設(shè)，進(jìn)而實現(xiàn)石窟文化的傳承和廣泛傳播、發(fā)展。為此，本文結(jié)合這一主題，重點對數(shù)字化助力石窟文物資料保護(hù)的路徑進(jìn)行了探索，并提出了具體的實施策略，主要包括：推動石窟文物資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)，加強(qiáng)數(shù)字化文物保護(hù)人才隊伍培養(yǎng)，破解數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)限制及難題，推動三維數(shù)字技術(shù)在文物資料研究、保護(hù)中的綜合應(yīng)用，加強(qiáng)數(shù)字技術(shù)對石窟壁畫文物的保護(hù)應(yīng)用。希望以此推動石窟遺址文物保護(hù)和開發(fā)利用的飛躍，逐步提升我國石窟文物資料保護(hù)水平，實現(xiàn)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承和弘揚(yáng)。