石窟寺文物的數(shù)字化保護(hù)與利用

我國歷史悠久，有著豐富的文物資源，如何妥善保護(hù)文物、最大化發(fā)揮文物的價值，成為當(dāng)前廣大文物工作者密切關(guān)注的話題。利用科學(xué)信息手段，將數(shù)字化技術(shù)運用到文物保護(hù)工作中，能夠打破傳統(tǒng)文物保護(hù)模式限制，提高文物保護(hù)效果，具有極高的利用價值。針對當(dāng)前石窟寺文物數(shù)字化保護(hù)與利用工作中存在的問題，相關(guān)人員應(yīng)具體問題具體分析，認(rèn)清文物數(shù)字化保護(hù)對我國文化傳承的意義，切實提高文物數(shù)字化的質(zhì)量與水平。

文物是文化的物質(zhì)承載體，也是一種不可再生的文化資源，集藝術(shù)性、科學(xué)性、歷史性為一體。文物保護(hù)問題一直是困擾人們的難點問題，盡管人們已經(jīng)采取了全方位的保護(hù)措施，但石窟風(fēng)化問題仍然十分嚴(yán)重，運用現(xiàn)代技術(shù)，可以對石窟寺中的高浮雕、圓雕等進(jìn)行掃描，生成圖像模型，同時精度較高。文章以近景攝影測量技術(shù)的應(yīng)用為例，展開系統(tǒng)敘述。

文物數(shù)字化保護(hù)的概念

所謂文物數(shù)字化，即將文物本體形態(tài)、色彩、紋理等信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，實現(xiàn)高效存儲與管理，具有很強的智能化、靈活化特點。文物數(shù)字化具體可以分為以下兩個層次：一是文物本體的數(shù)字化，需要用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行拍攝、掃描，從而獲取高清圖像或立體模型；二是文物背后故事的數(shù)字化，深挖文物所處歷史社會背景、人文活動等信息，將其轉(zhuǎn)化為文字、視頻、圖片的形式，展現(xiàn)文物獨特魅力。

文物數(shù)字化保護(hù)的優(yōu)勢與意義

文物見證了歷史的發(fā)展，也見證了滄海變桑田，具有深厚歷史底蘊，通過文物保護(hù)，可以有效延長文物的壽命，從文物外觀修復(fù)、文物文化價值利用等方面入手，滿足人們的科研、教育、審美等需要。然而，在實際文物保護(hù)工作中，面臨諸多困難，一方面是自然災(zāi)害、風(fēng)化等對文物的影響，另一方面是人為修復(fù)與管理不當(dāng)造成的文物保存與活態(tài)傳承問題。

通過文物數(shù)字化技術(shù)，可以最大程度保護(hù)文物本體，實現(xiàn)高效率低成本的信息存儲，使文物能夠永久保存下來，具有現(xiàn)代化特點。同時，在數(shù)字化技術(shù)的支持下，可以為文物建立個體檔案，系統(tǒng)記錄文物發(fā)掘時間、文物本體信息等，實現(xiàn)線上分享，使更多人了解文物，感受歷史。此外，數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)⑵茡p文物進(jìn)行擬態(tài)重建，重現(xiàn)文物本來的形態(tài)。例如，石窟壁畫因風(fēng)化作用，出現(xiàn)字跡不清、色彩斑駁現(xiàn)象，通過數(shù)字化技術(shù)，可以生成三維模型，并提高亮度，展現(xiàn)文物的細(xì)節(jié)，更好地觀察文物。

數(shù)字化技術(shù)可以使信息檔案存儲更加便捷，便于文物展示、文物研究等活動的進(jìn)行；數(shù)字化可以降低文物的損傷風(fēng)險，減少碰觸，便于人們進(jìn)行文物本體管理；數(shù)字化技術(shù)可以降低文物修復(fù)工作的困難度，其圖像資料能夠為文物修復(fù)人員提供參考，并在防災(zāi)策略制定等方面發(fā)揮重要作用；在文物數(shù)字化的基礎(chǔ)上，衍生出一系列文化、教育場館，例如，通過動態(tài)模擬、情景在線等方式為參觀者營造出一種沉浸式的體驗環(huán)境，有著很高的教育意義。在數(shù)字博物館中，還可以將文物數(shù)字化與角色表演相銜接，拓寬文物利用渠道，提高文物經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，展現(xiàn)我國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。

數(shù)字化在石窟寺文物保護(hù)中的作用

將數(shù)字化技術(shù)運用到石窟寺等不可移動文物保護(hù)工作中，可以全方位采集文物形態(tài)、環(huán)境等信息數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，便于展示與傳播，弘揚文化。我國是世界上石窟寺數(shù)量最多的國家，與敦煌文化息息相關(guān)，同時石窟寺受破壞程度較高，需要進(jìn)行搶救性數(shù)字化記錄。下文以近景攝影測量技術(shù)作用為例，展開系統(tǒng)闡述。

近景攝影測量技術(shù)的工作原理為依托近景攝影設(shè)備拍攝文物各角度照片，并通過特定軟件根據(jù)照片情況提取物體特征點，在信息化運算中，得出點的空間坐標(biāo)與三維點云，與影像紋理相結(jié)合，得出科學(xué)化、精確化的三維模型圖（如圖1）。

為了進(jìn)行精準(zhǔn)的文物場景測量，過去常采用激光掃描的方式，在三維點云與三維模型的基礎(chǔ)上得出正射影像圖，在不斷完善下，得出石窟寺的方位、空間布置情況。然而，受到多種因素的影響，此類測量模型僅能進(jìn)行表面化、淺層化的測量，忽略了文物色彩與質(zhì)感的呈現(xiàn)，導(dǎo)致文物研究人員觀察受限。而采用近景攝影測量技術(shù)，則可以根據(jù)所拍照片得出文物的三維圖像與模型，利用合成的方式，賦予模型紋理材質(zhì)，避免了三維激光掃描方式下的貼圖顯示差等問題，繪制方法更加科學(xué)、便利。文物數(shù)字化成果的存儲。所謂文物數(shù)字化成果的存儲，即建立文物檔案，按照文物的大小、面積、色彩、保存質(zhì)量等進(jìn)行信息分類填寫，降低保存風(fēng)險。通過近景攝影測量技術(shù)，可以加快檔案建立速度，獲取文物各方面信息，形成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，又兼?zhèn)涓呔?，實現(xiàn)高效化、高質(zhì)量文物信息存儲。文物數(shù)字化成果的展示。隨著時代的發(fā)展與科學(xué)信息技術(shù)的進(jìn)步，人們對文化遺產(chǎn)的繼承與發(fā)展提出了新方法，且具備較高現(xiàn)實性。例如，部分文物工作人員通過抖音、小紅書等新媒體平臺向公眾介紹文物的故事。站在文物研究者的角度，需要充分利用文物資源的價值，認(rèn)清文物保護(hù)與利用之間的關(guān)系，使用近景攝影測量技術(shù)，能夠?qū)⑺贸龅奈奈锶S模型呈現(xiàn)在數(shù)字屏幕上，文物介紹者可以通過動畫漫游的形式為人們講解文物信息，通過3D游戲的方式幫助人們了解文物，增強體驗感。

石窟寺文物數(shù)字化保護(hù)經(jīng)典案例

云岡石窟第12窟是典型的音樂窟，也是保留北魏音樂資料最為豐富的一座石窟，該窟中的壁畫、雕塑作品人物形象鮮明，有著多種樂器形式，色彩明快，飽和度較高（如圖2）。因云岡石窟第12窟文物結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，因此在該窟中開展數(shù)字化項目，需要格外注意。具體方法如下：做好前期勘測。使用信息化技術(shù)中的GPS，將設(shè)備信號與石窟外顯示設(shè)備相連，利用GPS中的擴(kuò)大化功能，系統(tǒng)了解窟內(nèi)情況，制定針對性考察方案，避免產(chǎn)生后續(xù)問題。在此過程中，應(yīng)選擇像素較高的攝影設(shè)備，觀察石窟細(xì)節(jié)；使用全站儀獲得石窟文物坐標(biāo)信息，在此基礎(chǔ)上得出三維點云，并采用特征點打點的方式確保數(shù)據(jù)的精確性，構(gòu)建三維模型，便于相關(guān)人員近距離觀察；通過近景攝影測量技術(shù)，得出各文物本體影像，構(gòu)建文物單體三維模型，并嚴(yán)格規(guī)范拍攝距離與拍攝像素。接下來將所測得的影像信息進(jìn)行上傳，提高計算效率，進(jìn)而達(dá)到文物信息保護(hù)與利用的目的。除此之外，還應(yīng)重點關(guān)注GPS技術(shù)使用情況。例如，部分設(shè)備并無GPS航拍的功能，此時前期所保留的GPS圖像能夠發(fā)揮重要作用，實現(xiàn)數(shù)字文物模型的重建。

第7窟是響堂山石窟保存程度最完整的石窟，與云岡石窟第12窟最為明顯的不同之處為該窟為外景，石窟中含有大量仿木結(jié)構(gòu)的石刻建筑元素。由于該石窟中各佛、菩薩等形象為石壁直接雕刻，因此避免了文物丟失。針對響堂山石窟第7窟的特點，在使用數(shù)字化技術(shù)時，需要運用高空無人機進(jìn)行圖像拍攝、信息收集，外景光線效果更好，且受局限性小，通過高空無人機一方面自帶定位，另一方面無須使用GPS的擴(kuò)大化功能，更加方便。在信息采集結(jié)束后，只需要將所拍攝圖像導(dǎo)入測量軟件，通過信息化計算獲得一個帶有GPS信息的文件。

當(dāng)前數(shù)字化技術(shù)在文物保護(hù)傳承中的局限性及對未來的展望

在石窟寺文物數(shù)字化保護(hù)與利用過程中，存在諸多問題，具體體現(xiàn)在以下幾個方面。數(shù)字信息難以完全呈現(xiàn)出文物的真實感與空間感。盡管當(dāng)前數(shù)字技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)⑽奈锟臻g、色彩、紋理進(jìn)行高效呈現(xiàn)與圖像還原，但在實際使用上，很難使觀眾感受到文物的歷史厚重感與質(zhì)感。例如，在對石窟寺中的菩薩、佛像進(jìn)行圖像放大時，無法呈現(xiàn)出石窟雕像的色彩變化，以及斑駁的文物狀態(tài)。同時，數(shù)字化技術(shù)無法展現(xiàn)出石窟中撲面而來的文物氣勢，結(jié)構(gòu)效果不夠明顯，缺乏文物深度，層次感不足；文物數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范。由于我國石窟數(shù)量較多，不同石窟情況所申請到的管理資金也各不相同，資金不足導(dǎo)致設(shè)備質(zhì)量參差不齊，所拍攝文物圖片清晰度不足、信息獲取不及時不充分，導(dǎo)致數(shù)字化效果較差。部分文物保護(hù)相關(guān)行業(yè)人員認(rèn)為，文物的數(shù)字化工作是一個復(fù)雜的過程，存在畏難心理，工作態(tài)度散漫，對數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用關(guān)注度不足，難以發(fā)揮文物價值。具體體現(xiàn)在未能及時更新文物信息、檢查維護(hù)文物本體情況、錯誤的人為操作等。還有部分設(shè)備老舊，功能性差，出現(xiàn)圖像信息與設(shè)備不兼容的現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)字化技術(shù)運用受限；最后數(shù)字化人才短缺。文物數(shù)字化涉及知識面較廣，有著一定的專業(yè)性，該項目需要掌握如maya、3Dmax等視頻、設(shè)計軟件，涉及文物信息處理、圖像渲染等知識，需要有著豐富的文物知識儲備、高超的數(shù)字技術(shù)能力與靈活的頭腦。然而，受到文物保護(hù)專業(yè)的冷門性，報考學(xué)生數(shù)量少，導(dǎo)致實際文物從業(yè)人員多為歷史研究者、藝術(shù)學(xué)人士，技術(shù)水平有限。數(shù)字化質(zhì)量的高低關(guān)系到我國文化的傳承與發(fā)展，導(dǎo)致創(chuàng)新不足，需要文物工作者加以重視。

在未來，科技的創(chuàng)新與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，能夠為文物保護(hù)事業(yè)發(fā)展注入新鮮血液，提高科技力量，體現(xiàn)文化底蘊。具體可以從以下幾個方面努力：加強文物數(shù)字化技術(shù)研發(fā)。組建一支數(shù)字化技術(shù)研發(fā)隊伍，研究三維文物數(shù)據(jù)技術(shù)、虛實融合技術(shù)等，切實提高數(shù)據(jù)信息質(zhì)量，挖掘數(shù)字化技術(shù)中的深層價值，提高科技化程度。同時，還應(yīng)在現(xiàn)有數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)上，建立文物數(shù)字資源庫、搭建文物研究與交流線上平臺，從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、圖像與模型應(yīng)用等方面入手，兼顧研究的規(guī)范性與靈活性；深化文物數(shù)字化的內(nèi)容與形式。文物數(shù)字化并不是單一地將文物進(jìn)行虛擬化復(fù)制與呈現(xiàn)，而是更好地展現(xiàn)出文物背后的故事，具有極高的文化價值。在今后的文物保護(hù)與利用中，應(yīng)系統(tǒng)梳理文物歷史、文物所表現(xiàn)出的當(dāng)時的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r及自身的文化藝術(shù)、審美價值，在數(shù)字化技術(shù)的支持下，拓寬傳播與展示渠道。例如，文物保護(hù)人員可以根據(jù)石窟寺石窟保護(hù)情況，設(shè)計一款修復(fù)小游戲，觀眾在游戲的過程中可以隨時“掉落”文物信息，在潛移默化中加深觀眾文物知識記憶。又如，推出數(shù)字文化產(chǎn)品，制作石窟相關(guān)小程序，觀眾通過觀看小程序中的動畫作品，可以系統(tǒng)了解到石窟的形態(tài)特點與精神魅力，引發(fā)觀眾共鳴；做好人才培訓(xùn)。高校應(yīng)與文物保護(hù)部門攜手，開設(shè)文物數(shù)字化保護(hù)相關(guān)專業(yè)，由文物保護(hù)專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任教學(xué)顧問，向?qū)W生全方位講解數(shù)字化技術(shù)對文物保護(hù)工作的影響，以及如何達(dá)到文物的高效保護(hù)與利用。同時，結(jié)合國家人才扶持政策與行業(yè)規(guī)范，開設(shè)實訓(xùn)課程，為學(xué)生提供實訓(xùn)機會，使學(xué)生在實訓(xùn)中運用所學(xué)知識，促進(jìn)理論知識向?qū)嵺`應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。為學(xué)生播放優(yōu)秀的數(shù)字化文物保護(hù)案例，加強針對性教學(xué)，提高學(xué)生專業(yè)能力，取長補短；做好石窟寺數(shù)字化信息庫建設(shè)。進(jìn)一步提高信息采集與使用的精確性。通過三維地理信息系統(tǒng)軟件，將各類信息功能集合起來，便于日常管理。

綜上所述，為了進(jìn)一步提高石窟寺文物保護(hù)與利用效果，應(yīng)合理利用數(shù)字化技術(shù)，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，探尋未來石窟寺文物保護(hù)傳承的前進(jìn)路線，實現(xiàn)石窟資料的統(tǒng)一管理與利用。針對當(dāng)前石窟寺文物數(shù)字化現(xiàn)狀，文物保護(hù)相關(guān)人員應(yīng)及時轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工作方式，明確數(shù)字化保護(hù)的優(yōu)勢與意義，采用近景攝影測量等技術(shù)，加大科研力度，豐富技術(shù)內(nèi)容與形式，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，更好地傳承文化、發(fā)展文化，實現(xiàn)對文物的常態(tài)化保護(hù)，提升我國文化影響力。

（作者單位：新疆維吾爾自治區(qū)克孜爾石窟研究所）