數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中的運(yùn)用

蘆瀚

現(xiàn)如今，在科技的驅(qū)動(dòng)下，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用獲得了很大空間，各個(gè)領(lǐng)域都能看見數(shù)字技術(shù)的身影，可以說(shuō)數(shù)字技術(shù)正在改變著世界。在殘損文物保護(hù)性修復(fù)方面，數(shù)字技術(shù)更是發(fā)揮著重要作用，在不破壞原本含義的情況下進(jìn)行修繕，讓文物更具特點(diǎn)。其中，虛擬技術(shù)、三維數(shù)據(jù)采集等都能對(duì)文物進(jìn)行數(shù)字化復(fù)原，將文物中的歷史價(jià)值重新展現(xiàn)出來(lái)，這樣極大解決了文物永久性保存的問(wèn)題。文章將探討數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中的應(yīng)用，要求相關(guān)單位一定要合理使用數(shù)字技術(shù)，充分發(fā)揮數(shù)字技術(shù)的價(jià)值。

數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中應(yīng)用的必要性

能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)文物修復(fù)、展示手段的不足。隨著科技的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中的應(yīng)用正在改變相關(guān)單位對(duì)文物的認(rèn)知和保護(hù)方式。相較于傳統(tǒng)的文物修繕和展示手段，數(shù)字技術(shù)為文物的保護(hù)、修繕和展示提供了更多的可能性，同時(shí)也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的諸多不足。數(shù)字技術(shù)在文物的記錄和存檔上展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的文物記錄方式依賴于人工，不僅耗時(shí)而且容易出錯(cuò)，然而，利用數(shù)字相機(jī)和掃描設(shè)備，則可以輕松地獲取文物的詳細(xì)信息，包括形狀、顏色、紋理等，并生成高精度的數(shù)字模型，這些數(shù)字信息可以長(zhǎng)期存儲(chǔ)，并且可以隨時(shí)查閱和分享，極大地提高了文物的可訪問(wèn)性和可研究性。數(shù)字技術(shù)在文物的修復(fù)過(guò)程中也發(fā)揮了重要作用，通過(guò)使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠模擬出文物的原始狀態(tài)，為修復(fù)人員提供準(zhǔn)確的參考。此外，利用3D打印技術(shù)，還可以制作出與文物1∶1大小的復(fù)制品，這不僅可以幫助相關(guān)單位更好地理解文物的原始形態(tài)，還可以在保護(hù)文物本身的同時(shí)，為公眾提供更廣泛的接觸和了解文物的機(jī)會(huì)。數(shù)字技術(shù)改變了文物的展示方式。傳統(tǒng)的文物展示方式主要依賴于實(shí)物展示，這種方式不僅對(duì)文物本身可能造成損害，而且受空間、環(huán)境等因素的影響較大。然而，數(shù)字技術(shù)能夠把文物轉(zhuǎn)化為虛擬對(duì)象，通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他智能設(shè)備進(jìn)行展示，這樣，觀眾可以隨時(shí)隨地觀察、研究文物，而且不會(huì)對(duì)文物本身造成任何損害。未來(lái)，期待數(shù)字技術(shù)能夠在文物保護(hù)與修繕中發(fā)揮更大的作用，為人類的文化遺產(chǎn)保護(hù)和傳承作出更大的貢獻(xiàn)。

為文物保護(hù)與修繕提供新路徑。通過(guò)數(shù)字技術(shù)，能夠更好地記錄、分析和呈現(xiàn)文物的原始狀態(tài)，提高文物修復(fù)的準(zhǔn)確性和效率，同時(shí)也為文物的保護(hù)和傳承提供了更多的可能性。例如，三維掃描和快速成型技術(shù)可以用來(lái)獲取文物的精確三維模型，這不僅可以記錄文物的原始形態(tài)，還可以在修復(fù)過(guò)程中提供準(zhǔn)確的參考；通過(guò)使用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以讓公眾更直觀地了解文物的原始狀態(tài)，增強(qiáng)公眾對(duì)文物的認(rèn)知和保護(hù)意識(shí)；云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助相關(guān)單位更好地分析文物的歷史背景、材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等信息，為修復(fù)工作提供更多的技術(shù)支持。同時(shí)，這些技術(shù)也可以提高文物的存儲(chǔ)和管理效率，為文物的長(zhǎng)期保護(hù)和傳承提供了便利。

數(shù)字技術(shù)本身優(yōu)勢(shì)突出。數(shù)字技術(shù)本身就具備非常突出的優(yōu)勢(shì)，包括數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸?shù)?，若將該技術(shù)應(yīng)用到文物的保護(hù)與修繕工作中，能夠?qū)ξ奈镞M(jìn)行數(shù)字化處理和保護(hù)。這些優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

高精度與穩(wěn)定性：數(shù)字技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集和圖像處理，使得文物信息的記錄和還原更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。這不僅提高了文物的保護(hù)水平，同時(shí)也為文物的歷史研究提供了更加可靠的數(shù)據(jù)支持。

保護(hù)原真性：數(shù)字技術(shù)可以通過(guò)對(duì)文物進(jìn)行高精度的掃描和記錄，將文物的原始狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字化保存，從而在保護(hù)文物原真性的同時(shí)，也為后期的修繕工作提供了可靠的基礎(chǔ)。

存儲(chǔ)與傳輸便捷性：數(shù)字技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)文物信息的海量存儲(chǔ)和快速傳輸，這使得文物的保護(hù)和修繕工作更加便捷和高效。同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)也能夠更好地實(shí)現(xiàn)文物信息的共享和傳承，提高了文物的社會(huì)價(jià)值。

可重復(fù)利用性：數(shù)字技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)文物信息的無(wú)限次復(fù)制和傳輸，這使得文物的保護(hù)和修繕工作可以實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)利用，從而更好地實(shí)現(xiàn)了文物的可持續(xù)性保護(hù)。

實(shí)時(shí)更新與維護(hù)：數(shù)字技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)文物的實(shí)時(shí)更新與維護(hù)，這使得文物的保護(hù)和修繕工作能夠更好地適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和變化。同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)文物的預(yù)防性保護(hù)，來(lái)延長(zhǎng)文物的壽命。

文物保護(hù)和修繕中數(shù)字技術(shù)的具體應(yīng)用

采集三維數(shù)據(jù)。在文物保護(hù)與修繕中，數(shù)字技術(shù)已經(jīng)成為一種重要的工具，能夠提供詳細(xì)且精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，以提升修繕工作的準(zhǔn)確性和效率。首先，三維數(shù)據(jù)采集技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用是不可或缺的，這主要依賴于激光掃描、結(jié)構(gòu)光掃描、攝影測(cè)量等先進(jìn)技術(shù)，能夠精確地捕捉文物的三維形態(tài)，形成詳盡的數(shù)字模型。其中包括激光掃描：通過(guò)激光掃描儀器，可以精確地測(cè)量文物的形狀、尺寸和表面紋理，獲取高精度的三維數(shù)據(jù)，對(duì)于細(xì)節(jié)復(fù)雜的文物，如雕塑和建筑，尤其有效。結(jié)構(gòu)光掃描：結(jié)構(gòu)光掃描利用投射到物體表面的特殊光線，結(jié)合相機(jī)拍攝，能夠獲取物體的深度信息，對(duì)于獲取文物表面的細(xì)微特征和紋理非常有用。攝影測(cè)量：攝影測(cè)量是通過(guò)拍攝照片并進(jìn)行分析，獲取文物的三維數(shù)據(jù)，此方式對(duì)于獲取大面積、表面復(fù)雜的文物的數(shù)據(jù)時(shí)特別有效。一旦三維數(shù)據(jù)被采集，就可以在電腦中生成文物的數(shù)字模型，不僅可以提供文物在各個(gè)角度的詳細(xì)視圖，還可以進(jìn)行虛擬修復(fù)和模擬保護(hù)實(shí)驗(yàn)。例如，可以在數(shù)字模型上進(jìn)行虛擬的清除、修補(bǔ)或染色等操作，預(yù)測(cè)這些操作在實(shí)際中可能產(chǎn)生的效果，從而更好地規(guī)劃和實(shí)施實(shí)際的修繕工作。此外，數(shù)字技術(shù)還可以用于文物的預(yù)防性保護(hù)，通過(guò)定期采集文物的三維數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)文物的微小變化，如裂痕、腐蝕或脫落等，這樣可以在問(wèn)題變得嚴(yán)重之前采取措施進(jìn)行干預(yù)，防止文物進(jìn)一步受損。

建立三維模型。隨著數(shù)字技術(shù)的融入，發(fā)揮的作用也越來(lái)越重要，既能提高文物的修繕質(zhì)量和效率，也能更好地保存和傳承這些珍貴的文化遺產(chǎn)。其中，建立三維模型是數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中的一項(xiàng)重要應(yīng)用，三維模型是通過(guò)數(shù)字技術(shù)將文物進(jìn)行詳細(xì)的三維重建，以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)文物的原貌。這種模型不僅可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行查看，還可以通過(guò)一些三維打印技術(shù)將其進(jìn)行實(shí)體呈現(xiàn)。對(duì)此，在文物保護(hù)與修繕中，建立三維模型可以帶來(lái)很多好處。首先，通過(guò)三維模型可以更加全面地了解文物的細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)，為修繕工作提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，三維模型還可以幫助文物保護(hù)者更好地發(fā)現(xiàn)文物的潛在損傷和缺陷，從而及時(shí)采取有效的保護(hù)措施。其次，三維模型還可以提高修繕工作的質(zhì)量和效率。在傳統(tǒng)的修繕工作中，文物保護(hù)者通常需要進(jìn)行大量的測(cè)量和手工修復(fù)，這不僅需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力，還難以保證修復(fù)的質(zhì)量和一致性。而通過(guò)三維模型，文物保護(hù)者可以更加精準(zhǔn)地進(jìn)行數(shù)字化修復(fù)，不僅提高了修復(fù)的效率和質(zhì)量，還可以保證修復(fù)的一致性和可重復(fù)性。以故宮為例，故宮是我國(guó)著名的歷史文化遺產(chǎn)，也是世界上最大的古建筑群之一。為了更好地保護(hù)和修繕故宮中的珍貴文物，我國(guó)采用了數(shù)字技術(shù)進(jìn)行建模和修繕，通過(guò)高精度的三維掃描和重建技術(shù)，建立了故宮建筑群的三維模型，并將其進(jìn)行了實(shí)體打印和虛擬展示。同時(shí)，這些模型還為故宮的修繕工作提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，保證了修繕的質(zhì)量和效率。總之，數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，建立三維模型便是其中的一項(xiàng)重要應(yīng)用，可以為文物保護(hù)工作提供更加全面、精準(zhǔn)和便捷的支持。

VR虛擬修復(fù)。VR技術(shù)，又被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是近年來(lái)日益受到關(guān)注的一種方法。VR技術(shù)能夠創(chuàng)造出高度逼真的虛擬環(huán)境，讓用戶仿佛身臨其境，從而在修繕工作中提供更為準(zhǔn)確、直觀的指導(dǎo)。案例一：意大利錫耶納大教堂的修繕。錫耶納大教堂是一座著名的中世紀(jì)建筑，但是由于年代久遠(yuǎn)，教堂的壁畫和雕塑都受到了嚴(yán)重的破壞。為了修復(fù)這些珍貴的藝術(shù)品，意大利文物保護(hù)機(jī)構(gòu)采用了VR技術(shù)，首先使用激光掃描儀和高清相機(jī)對(duì)教堂進(jìn)行全面的三維掃描，并收集大量的圖像和數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了一個(gè)高精度的虛擬模型，在這個(gè)模型中，工作人員可以清晰地看到壁畫和雕塑的每一個(gè)細(xì)節(jié)，甚至可以放大到毫米級(jí)別進(jìn)行觀察。另外，在虛擬環(huán)境中，文物保護(hù)專家可以進(jìn)行“預(yù)修復(fù)”操作，嘗試多種可能的修復(fù)方案，觀察其效果，這種方法大大提高了修復(fù)工作的準(zhǔn)確性和效率，且VR技術(shù)也能讓公眾更為深入地了解文物保護(hù)工作的過(guò)程和挑戰(zhàn)，提高公眾的文物保護(hù)意識(shí)。案例二：中國(guó)秦始皇陵兵馬俑的修復(fù)。秦始皇陵兵馬俑是中國(guó)最重要的考古發(fā)現(xiàn)之一，然而，這些珍貴的文物在長(zhǎng)時(shí)間的埋藏中受到了嚴(yán)重的破壞。為了修復(fù)這些兵馬俑，中國(guó)文物保護(hù)機(jī)構(gòu)采用了VR技術(shù)和3D打印技術(shù)相結(jié)合的方法，首先使用激光掃描儀和高清相機(jī)對(duì)兵馬俑進(jìn)行全面的三維掃描，并收集大量的圖像和數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了一個(gè)高精度的虛擬模型，在這個(gè)模型中，文物保護(hù)專家可以清晰地看到兵馬俑的每一個(gè)細(xì)節(jié)，甚至可以放大到毫米級(jí)別進(jìn)行觀察，同時(shí)還使用3D打印技術(shù)制作出兵馬俑的實(shí)物模型，這些模型不僅可以幫助文物保護(hù)專家更好地理解兵馬俑的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，還可以為其提供更為直觀的修復(fù)參考。經(jīng)過(guò)對(duì)比實(shí)物模型和虛擬模型，文物保護(hù)專家能更為準(zhǔn)確地判斷出所需要修復(fù)的部分，并制定出更為精確的修復(fù)方案。通過(guò)這些案例可以看出，數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用方法的不斷拓展，數(shù)字技術(shù)將在文物保護(hù)與修繕中發(fā)揮更大的作用，為人類的文化遺產(chǎn)保護(hù)事業(yè)帶來(lái)新的可能和機(jī)遇。

AR技術(shù)，又被稱為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為文物的保護(hù)與修繕帶來(lái)了許多創(chuàng)新的可能性。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在現(xiàn)實(shí)世界的基礎(chǔ)上，疊加虛擬的信息，使得用戶能夠通過(guò)感官體驗(yàn)獲得更豐富的信息。對(duì)于文物保護(hù)而言，AR技術(shù)可以將文物的原始狀態(tài)、歷史背景、修繕過(guò)程等信息以生動(dòng)、立體的方式展示出來(lái)，不僅加深了公眾對(duì)文物的了解和認(rèn)識(shí)，還有助于文物保護(hù)意識(shí)的提升。在修繕過(guò)程中，AR技術(shù)也可發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，比如，通過(guò)捕捉文物的3D模型，可以存儲(chǔ)并分析文物的原始形態(tài)和材質(zhì)，為修繕工作提供精確的數(shù)據(jù)支持。不僅如此，AR技術(shù)還可以在虛擬環(huán)境中模擬文物的修繕過(guò)程，預(yù)測(cè)并評(píng)估修繕效果，從而在實(shí)施修繕之前，就對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)和防范。以故宮博物院為例，主要運(yùn)用AR技術(shù)進(jìn)行文物的數(shù)字化保護(hù)和修繕工作，通過(guò)對(duì)故宮內(nèi)的重要文物進(jìn)行高精度的3D掃描和信息記錄，建立起了完整的文物數(shù)據(jù)檔案，而在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)AR技術(shù)在不同的時(shí)間和空間中，對(duì)文物進(jìn)行虛擬的復(fù)原和修繕，且公眾也可以通過(guò)AR眼鏡觀看到文物的歷史背景、修繕過(guò)程等信息，大大增強(qiáng)了參觀體驗(yàn)?？傊?，AR技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)已經(jīng)越來(lái)越明顯，進(jìn)一步推動(dòng)了文物保護(hù)意識(shí)的提升。

綜上所述，數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)與修繕中的運(yùn)用，不僅為文物的復(fù)原和保護(hù)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，也讓相關(guān)單位準(zhǔn)確理解了文物的歷史和文化價(jià)值。通過(guò)數(shù)字化掃描和建模，能夠精確地記錄文物的每一個(gè)細(xì)節(jié)，為以后的修繕工作提供依據(jù)。同時(shí)，數(shù)字技術(shù)也讓相關(guān)單位有能力對(duì)文物進(jìn)行虛擬修復(fù)，在不損害文物本身的情況下，預(yù)見并測(cè)試不同的修復(fù)方案。然而，數(shù)字技術(shù)并非萬(wàn)能，其雖然可以提供詳盡的文物信息，但并不能替代傳統(tǒng)的修復(fù)方法，因此在修繕過(guò)程中，仍需要文物保護(hù)專家的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，將自身經(jīng)驗(yàn)與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，形成一個(gè)完整的文物保護(hù)與修繕體系，給文物保護(hù)工作起到保障作用。

（作者單位：山西藍(lán)勝古建筑設(shè)計(jì)有限公司）