科技何以助力敦煌莫高窟再續(xù)千年？

從公元4世紀(jì)至14世紀(jì)，1000多年間，一代代人開窟造像，成就莫高窟這座舉世聞名的藝術(shù)寶庫，至今仍存 735個(gè)洞窟、4.5萬平方米壁畫、2000多身彩塑。今天，在科技手段助力下，敦煌人有信心為莫高窟再續(xù)命千年。

“數(shù)字敦煌”放眼永久

2016年，“數(shù)字敦煌”資源庫平臺(tái)上線，首次通過互聯(lián)網(wǎng)向全球發(fā)布敦煌石窟30個(gè)經(jīng)典洞窟的高清數(shù)字化內(nèi)容及全景漫游；2020年，“云游敦煌”微信小程序上線；2022年底，“數(shù)字敦煌·開放素材庫”全球開放；今年4月，結(jié)合敦煌學(xué)研究成果與游戲科技的“數(shù)字藏經(jīng)洞”上線……

如果說“數(shù)字敦煌”是莫高窟一張靚麗的數(shù)字名片，那么海量數(shù)字化采集則是“數(shù)字敦煌”的基礎(chǔ)。

記者日前在莫高窟第341窟數(shù)字化采集現(xiàn)場(chǎng)看到，滑軌上的相機(jī)鏡頭在明亮的燈光下自動(dòng)散點(diǎn)分幅拍攝，一點(diǎn)點(diǎn)采集壁畫的局部；窟外盛夏暑氣逼人，窟內(nèi)陰涼寒氣入骨，工作人員一待就是一天。采集之后，在敦煌研究院的數(shù)字化所辦公室，工作人員則須更精細(xì)地對(duì)圖片進(jìn)行拼接和三維定位修正，或者是彩塑的三維重建。

敦煌研究院甘肅恒真數(shù)字文化科技有限公司負(fù)責(zé)人路育成告訴記者，人工一天能拼接大約20張照片，近兩個(gè)月才能拼出一個(gè)壁面，還要再進(jìn)行定位糾正，以確保不會(huì)發(fā)生形變，由此才是最終版。而這還只是平面壁畫的工作量。如果是弧面壁畫，需要定位糾正的量就更大，相應(yīng)需要的時(shí)間也更多。至于彩塑的三維重建，可以用海量數(shù)據(jù)來形容，僅僅是第45窟一米多高的主佛雕塑，在電腦軟件中重建所用的三角面就有四百多萬個(gè)；中唐第158窟的涅槃像身長15.6米，三維重建該窟耗時(shí)兩年，三角面達(dá)上億。

敦煌研究院院長蘇伯民介紹，截至2022年底，敦煌石窟完成了近290個(gè)洞窟壁畫的高精度數(shù)字化采集，162個(gè)洞窟的全景漫游節(jié)目制作和7處大遺址的三維重建等，5萬多張歷史檔案底片的數(shù)字化掃描工作。下一步，敦煌研究院還將頒布4項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并為“一帶一路”沿線國家提供技術(shù)支撐，助力海外流散文物的“數(shù)字化回歸”。

千年來，文物每天都在老化。構(gòu)建一個(gè)多元化與智能化相結(jié)合的石窟文物數(shù)字化資源庫，“數(shù)字敦煌”放眼于永久保存、永續(xù)利用。

科技安防實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

“安防升級(jí)改造工程的完成，讓莫高窟從白天的開放區(qū)，直接變身晚上的文物庫房禁區(qū)?！倍鼗脱芯吭罕Ｐl(wèi)處副處長張帥自豪地說。

他介紹，敦煌研究院推進(jìn)“平安石窟”建設(shè)，“一院六地”石窟安防系統(tǒng)的全面聯(lián)通，初步建成“安全管理平臺(tái)及安全應(yīng)急指揮中心”和預(yù)防性保護(hù)監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，啟動(dòng)了甘肅省石窟寺監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)一期建設(shè)，構(gòu)建了“信息綜合、科學(xué)研判、協(xié)同管理、主動(dòng)預(yù)防”的石窟安全管理新模式。

“一院六地”是指，敦煌研究院同時(shí)管理世界文化遺產(chǎn)敦煌莫高窟、天水麥積山石窟、永靖炳靈寺石窟，全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位瓜州榆林窟、敦煌西千佛洞、慶陽北石窟寺。

即將投入使用的甘肅省石窟寺監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，對(duì)六地進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)通過航拍比對(duì)、全站儀、定點(diǎn)微距攝影、紅外感應(yīng)等多種手段，對(duì)地形地貌、崖體、重點(diǎn)區(qū)域壁畫、塑像穩(wěn)定性的變化進(jìn)行了定期和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并建立了完善的人工巡查制度，制定了規(guī)范化表格，實(shí)現(xiàn)了洞窟的常態(tài)化周期檢查、重點(diǎn)洞窟的定期檢查和異常事件快速反應(yīng)核查。

環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器已經(jīng)在莫高窟成熟使用，一旦顯示哪個(gè)洞窟內(nèi)的濕度超過62%，工作人員就會(huì)立即采取限流、通風(fēng)甚至?xí)和ｉ_放的措施。因?yàn)槌^這一臨界濕度，壁畫深處的地仗層就會(huì)析出鹽分，進(jìn)而在壁畫表面結(jié)晶，引起壁畫酥堿和破裂。而濕氣則來自觀眾呼吸出來的水汽，和高濕天氣時(shí)因游客參觀而從窟外交換進(jìn)來的濕空氣。

科研創(chuàng)新治病、防病

走進(jìn)我國文物保護(hù)領(lǐng)域首座多場(chǎng)耦合實(shí)驗(yàn)室，一眼就看到實(shí)驗(yàn)倉中四個(gè)大土塊，均被厚厚一層雪所覆蓋。

敦煌研究院保護(hù)研究所研究人員張博介紹，該實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了可模擬溫度、濕度、日照、降雨、降雪等各種環(huán)境條件的實(shí)驗(yàn)室，模擬環(huán)境能夠覆蓋絕大多數(shù)的不可移動(dòng)文物遺址，且模擬的環(huán)境具有時(shí)間可控、條件可重置、變量可控、數(shù)據(jù)精確，并能夠進(jìn)行足尺模型試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)?！皩?shí)驗(yàn)室可實(shí)現(xiàn)零下30℃至零上60℃的溫度、10%至90%的相對(duì)濕度和風(fēng)、雨、雪、太陽照射等一年四季的各種氣候條件的模擬。”根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以深入探索文物病害成因、機(jī)理，也為防控、防治、修復(fù)科學(xué)技術(shù)提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

對(duì)壁畫的保護(hù)研究則是一以貫之的。以第85窟壁畫為例，它存在莫高窟最典型的三種病害—— 起甲、空鼓、酥堿，敦煌研究院和美國技術(shù)團(tuán)隊(duì)通力合作，歷時(shí)7年、嘗試80余種配方，開創(chuàng)性研究出了空鼓灌漿和壁畫脫鹽的修復(fù)技術(shù)，近二十年來該窟壁畫依然穩(wěn)定?！靶迯?fù)第85窟，創(chuàng)造了可持續(xù)的壁畫保護(hù)方法?！碧K伯民說，這次修復(fù)直接推動(dòng)了《中國文物古跡保護(hù)準(zhǔn)則》的出臺(tái)，“只有文物保護(hù)作為一個(gè)科學(xué)體系建立起來，才是文物保護(hù)領(lǐng)域真正的轉(zhuǎn)折?！?/p>

敦煌石窟壁畫顏料變色機(jī)理及色彩復(fù)原研究，通過成熟的多光譜圖像技術(shù)來調(diào)查壁畫消失畫面，以及被污染或覆蓋畫面底層線條、題記等信息；納米化石灰材料的運(yùn)用，可提高壁畫樣塊表面的粘結(jié)力和硬度；采取礫石鋪壓、鋪設(shè)麥草方格沙障、滴灌植物固沙等措施，建立莫高窟風(fēng)沙危害綜合防護(hù)體系，使進(jìn)入窟區(qū)的積沙量減少了95%以上，有效減輕了沙塵對(duì)石窟圍巖及壁畫的損害程度……種種科技手段的綜合運(yùn)用，讓蘇伯民有信心說，“只要環(huán)境不發(fā)生大變化，目前的保護(hù)手段可保莫高窟下個(gè)千年。”

（責(zé)任編輯：豆瑞超）