土遺址博物館數(shù)字化展示的探索與實(shí)踐

摘 要：土遺址作為人類歷史文化的重要遺產(chǎn)，具有不可替代的價(jià)值。然而，由于土遺址的脆弱性和特殊性，其保護(hù)和展示面臨著諸多挑戰(zhàn)。數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，也為土遺址博物館提供了新的展示手段和保護(hù)途徑。文章以古滎漢代冶鐵遺址為例，探討虛擬現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化技術(shù)在土遺址博物館中的應(yīng)用，從而為土遺址博物館數(shù)字化展示提供參考思路和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：古滎漢代冶鐵遺址；土遺址；博物館數(shù)字化；VR；沉浸式體驗(yàn)

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.14.013

1 土遺址的概念及保護(hù)展示難點(diǎn)

土遺址是以土為主要建筑材料的古遺址，它有兩個(gè)特性：一是材料的質(zhì)地屬于土；二是文物的形態(tài)是不可移動(dòng)文物①。土遺址在我國分布廣泛，廣義上的土遺址涉及古人類居住遺址、古城、陵墓、古代手工業(yè)遺址、礦冶遺址、長城、關(guān)隘、烽燧及土塔等諸多方面，作為我國文化遺產(chǎn)的重要組成部分，它的展示和保護(hù)利用具有重要的意義和價(jià)值。

土遺址自身的物理力學(xué)性能和建造工藝決定了其脆弱、易損的特點(diǎn)，在自然及人為的雙重作用下，絕大多數(shù)土遺址均存在多種類型的病害②。目前，我國對于土遺址的保護(hù)研究工作主要集中于土遺址的發(fā)掘與保護(hù)、土遺址的病害研究、風(fēng)化機(jī)理研究、灌漿材料等方面，通過使用航空遙感、地震物探、近景攝影等多種現(xiàn)代測試方法，推動(dòng)土遺址的保護(hù)科學(xué)發(fā)展。在做好基礎(chǔ)保護(hù)的前提下，如何深入挖掘遺址的豐富內(nèi)涵，讓遺址、文物“活起來”，是土遺址展示與利用的重點(diǎn)和難點(diǎn)。與其他文化遺產(chǎn)相比，土遺址展示常見問題主要有：一是可觀賞性差，與綜合類博物館琳瑯滿目、應(yīng)接不暇的精品文物相比，觀眾面對土遺址經(jīng)常會(huì)發(fā)出“不好看、看不懂”的聲音；二是可讀性差，土遺址作為我國悠久歷史的載體、文明古國的實(shí)物例證，“有說頭，沒看頭”，它的重要價(jià)值需要深入挖掘解讀，對觀眾的吸引力不足；三是展示難度大，土遺址主要由土構(gòu)成，容易受自然因素和人為因素的破壞，為減少對土遺址的直接接觸，降低保護(hù)壓力，目前我國土遺址博物館多以原址展示為主，輔助以陳列、模型、多媒體展示，信息表達(dá)相對單一，缺少和觀眾的互動(dòng)，無法充分展示土遺址的價(jià)值內(nèi)涵。

2 數(shù)字化展示在土遺址博物館中的重要性

2.1 豐富土遺址表達(dá)方式，提升遺址展示效果

土遺址歷經(jīng)歲月變遷，很多原本風(fēng)貌已經(jīng)模糊不清，單純依靠現(xiàn)場參觀很難讓觀眾完整想象遺址的原有場景。數(shù)字化展示通過運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）等技術(shù)，以逼真的三維場景、生動(dòng)的動(dòng)畫演示等方式，對土遺址進(jìn)行還原和重建，增強(qiáng)視覺沖擊力，給觀眾留下深刻的印象。例如，?；韬钸z址博物館借助VR技術(shù)搭建?；韬顕S模型和動(dòng)態(tài)場景，還原海昏侯國的建筑、街景等真貌，使觀眾可親身一覽漢代?；韬顕拿鞯慕k麗璀璨③。同時(shí)，數(shù)字化展示還可以按照不同時(shí)間維度呈現(xiàn)，以加深觀眾對土遺址的理解。比如展現(xiàn)土遺址從建成之初的嶄新狀態(tài)，到歷經(jīng)風(fēng)雨后的逐步變化，再到如今的殘?jiān)珨啾谀?，以?dòng)態(tài)的演變過程讓觀眾見證歷史對它的塑造，使其對土遺址承載的時(shí)間厚度有更深刻的體會(huì)，進(jìn)一步增強(qiáng)視覺上的震撼力與感染力。

2.2 滿足土遺址保護(hù)需求，增強(qiáng)觀眾互動(dòng)體驗(yàn)

數(shù)字化展示在土遺址博物館中的應(yīng)用，可以減少觀眾對土遺址的直接接觸，減少對土遺址的損害，為觀眾帶來更好的參觀體驗(yàn)。傳統(tǒng)參觀往往是單向的信息接收，而數(shù)字化展示能夠融入互動(dòng)元素，讓觀眾在參與中了解土遺址相關(guān)的歷史故事、工藝知識等；還可以通過觸摸屏幕實(shí)現(xiàn)對土遺址不同角度、不同層面的查看，讓觀眾更主動(dòng)地去探索土遺址背后的文化內(nèi)涵，提升其參觀的趣味性和參與度。例如大河村遺址博物館VR體驗(yàn)項(xiàng)目，通過三維建模復(fù)原史前大河村先民的生存環(huán)境，引導(dǎo)觀眾穿越到史前大河村遺址，根據(jù)畫面提示進(jìn)行操作，還可以體驗(yàn)叉魚、射獵，在虛擬的視聽環(huán)境中，體驗(yàn)收獲的快樂④。數(shù)字化展示通過人機(jī)交互的方式，增強(qiáng)參觀游覽的趣味性、互動(dòng)性、體驗(yàn)感，能夠吸引不同年齡段的觀眾參與其中，讓整個(gè)參觀過程不再枯燥。這種方式尤其適合青少年，能讓他們在玩樂中學(xué)習(xí)到歷史知識，更好地拉近他們與土遺址之間的距離。

2.3 促進(jìn)土遺址活化利用，強(qiáng)化教育資源開發(fā)

土遺址見證了人類社會(huì)不同歷史時(shí)期的發(fā)展歷程，反映了當(dāng)時(shí)的社會(huì)組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)生活方式、科技水平等方面的發(fā)展。作為文化傳承的重要載體，其對于弘揚(yáng)民族文化、增強(qiáng)民族自豪感具有重要意義。應(yīng)充分挖掘土遺址的文化內(nèi)涵，強(qiáng)化土遺址教育資源開發(fā)工作。如借助先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)手段，對遺址展開全方位、高精度的還原工作，打造出具備高真實(shí)度的數(shù)字模型以及虛擬場景，開發(fā)多樣化的、互動(dòng)性強(qiáng)的教育課件；結(jié)合數(shù)字化展示成果，編寫適合不同年齡段學(xué)生的土遺址教材，在教材中引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等數(shù)字化展示技術(shù)，讓學(xué)生更加直觀地感受土遺址的魅力。

此外，還可以搭建土遺址在線教育平臺(tái)，通過整合課件、視頻、講座、互動(dòng)游戲等各類教育資源，為學(xué)生和公眾提供便捷的學(xué)習(xí)渠道。通過多樣化舉措與創(chuàng)新性思路，賦予土遺址新的生命力，使其從靜態(tài)的歷史遺存轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)的、能與現(xiàn)代社會(huì)深度融合且發(fā)揮多元價(jià)值的文化資源，在新時(shí)代煥發(fā)出別樣光彩，實(shí)現(xiàn)土遺址在文化傳承、旅游發(fā)展、教育普及等多個(gè)領(lǐng)域的有效利用。

3 古滎漢代冶鐵遺址博物館數(shù)字化應(yīng)用實(shí)踐

古滎漢代冶鐵遺址，位于鄭州市惠濟(jì)區(qū)古滎鎮(zhèn)滎陽故城西門外，是一處興盛于西漢中葉至東漢早期的冶鐵遺存。作為我國目前發(fā)現(xiàn)的規(guī)模最大、保存設(shè)施最完整、技術(shù)水平最高的漢代冶鐵遺址，其是我國漢代生鐵冶鑄水平遙遙領(lǐng)先于世界的代表之一，被國務(wù)院列為第五批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

古滎漢代冶鐵遺址博物館成立于1984年7月，1986年10月正式對外開放，2017年閉館進(jìn)行陳展提升工程，2019年9月面向公眾免費(fèi)開放?；娟惲袊@“世界文化之寶”的主題，細(xì)分為“銅鐵冶鑄”“熔石淬金”“豎爐冶鐵”“范模成器”“革故鼎新”五個(gè)單元。在陳展改造中，館方力求克服陳展內(nèi)容單一、陳展方式老舊、陳展手法枯燥的缺點(diǎn)，解決土遺址可觀賞性差、可讀性差等問題，重點(diǎn)突出漢代河南郡第一冶煉工場的重要意義和價(jià)值，將博物館納入社會(huì)史的角度全面系統(tǒng)地展示漢代冶鐵文化，發(fā)揮獨(dú)有的文物資源優(yōu)勢，突出冶鐵遺址在我國乃至世界冶金史上的重要地位，體現(xiàn)特點(diǎn)、挖掘亮點(diǎn)，以大視角重點(diǎn)打造冶鐵特色專題博物館。通過運(yùn)用VR、MR、體感互動(dòng)、全息投影等多種數(shù)字化技術(shù)手段，打破傳統(tǒng)博物館在時(shí)間和空間上的限制，力求讓更多的游客獲得歷史風(fēng)貌場景的深度沉浸式體驗(yàn)，為土遺址博物館注入新的活力。

3.1 體感互動(dòng)技術(shù)

體感互動(dòng)技術(shù)作為一種新興的交互手段，其以直觀的交互方式，打破了傳統(tǒng)輸入設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)）的限制，為用戶帶來了前所未有的沉浸式體驗(yàn)。

古滎漢代冶鐵遺址體感互動(dòng)項(xiàng)目，采用Kinect捕捉技術(shù)，強(qiáng)調(diào)人機(jī)互動(dòng)的理念，所使用的3D體感攝影機(jī)導(dǎo)入了即時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉、影像辨別等功能，通過Kinect傳感器捕捉人體動(dòng)作、姿勢、手勢等信息，然后將信息轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠理解的指令，畫面內(nèi)容給予人物動(dòng)作反饋，從而實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器設(shè)備的自然交互。該項(xiàng)目在無人體驗(yàn)時(shí)循環(huán)播放冶鐵遺址復(fù)原展示視頻，當(dāng)觀眾站在體驗(yàn)點(diǎn)時(shí)，大屏幕進(jìn)入冶鐵互動(dòng)體驗(yàn)游戲界面，游戲設(shè)置伐木燒炭、敲打礦石、上料鼓風(fēng)、制作模范、澆注鐵水、鍛造加工等8個(gè)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)觀眾跟隨屏幕做砍伐、敲打、搬運(yùn)、上料、鼓風(fēng)、澆鑄、鍛打等動(dòng)作，引導(dǎo)游客漫游冶鐵場景，體驗(yàn)漢代冶鐵流程。中間穿插冶鐵知識問答，寓教于樂。

3.2 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借其獨(dú)特的沉浸感和交互性，使觀眾能夠突破時(shí)間和空間的束縛，直接進(jìn)入歷史場景和文化語境之中。通過高清晰度的虛擬場景畫面、逼真的音效設(shè)計(jì)以及部分交互設(shè)備提供的觸覺反饋，為觀眾營造出極為真實(shí)的虛擬環(huán)境。

古滎漢代冶鐵遺址博物館綜合考古研究資料、歷史文獻(xiàn)記載等，運(yùn)用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重建漢代河南郡第一冶鐵工場虛擬場景，將水池、一號爐、二號爐、四角柱洞、水井、陶窯等幾處重要遺址運(yùn)用三維建模技術(shù)復(fù)原。在展廳內(nèi)按照參觀流線設(shè)置8個(gè)體驗(yàn)點(diǎn)，觀眾通過在遺址的固定點(diǎn)位佩戴VR眼鏡，即可在虛擬場景中漫游“河一”官營冶鐵工場，身臨其境地體驗(yàn)漢代冶鐵、澆鑄、鍛打等一系列復(fù)雜的制作工序，實(shí)現(xiàn)“戴上眼鏡看歷史、摘下眼鏡看遺址”的深度交互體驗(yàn)，從而更加全面深刻地理解我國豐富燦爛的冶金文化，增強(qiáng)文化自信（圖1、圖2）。

3.3 MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)

混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）技術(shù)的應(yīng)用，通過在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中引入虛擬場景信息，將虛擬信息與真實(shí)世界深度融合，打破博物館傳統(tǒng)展示的局限，為觀眾營造出沉浸式、互動(dòng)式的文化探索之旅。

古滎漢代冶鐵遺址博物館運(yùn)用MR技術(shù)展示的方式，依托微軟HoloLens顯示技術(shù)，著力建設(shè)河南首家“MR+博物館”的新穎展覽參觀模式，將“冶鐵文化＋互聯(lián)網(wǎng)＋5G”共融，塑造“行走河南·讀懂中國”古代冶鐵文化品牌，構(gòu)建具有冶鐵文化特色的品牌形象體系。沙盤MR展示內(nèi)容按照伐木燒炭、礦石加工、原料入爐、燒陶鑄模、鐵器鍛打、管理巡役6道工序，設(shè)定鐵官丞、巡役、鼓風(fēng)工、伐木工、鍛打工、模型工、爐前操作工等12個(gè)工種，共計(jì)45個(gè)人物模型，按照執(zhí)行腳本依次在沙盤中展現(xiàn)。觀眾通過佩戴HoloLens2眼鏡，掃描序廳沙盤二維碼完成定位。比如用手指點(diǎn)擊“打鐵工匠”人物模型進(jìn)入界面后，沙盤上依次會(huì)呈現(xiàn)6道工序，虛擬工種在沙盤上砍伐樹木、燒制木炭、加工礦石、運(yùn)送原材料、鍛造鐵器等，伴有鍛造聲、木車輪轂聲、劈柴聲、人群熙攘聲，與沙盤相結(jié)合，營造出“爐火照天地，紅星亂紫煙”的熱鬧冶煉場景。

3.4 全息投影技術(shù)

全息投影技術(shù)利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)三維影像，是一種虛擬成像技術(shù)。其對文物進(jìn)行高精度的三維建模與投影，使文物以立體的形態(tài)懸浮于空中，屬于3D技術(shù)的一種。古滎漢代冶鐵遺址博物館將冶鐵的六個(gè)流程（伐木燒炭、礦石加工、豎爐煉鐵、模范制作、燒制陶范、鍛造脫碳）制作成三維動(dòng)態(tài)模型，置于全息投影柜中進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)展示，觀眾可以360度全方位觀察和演示，具有3D顯示效果，為觀眾帶來科技感較強(qiáng)的沉浸式冶鐵文化體驗(yàn)。

3.5 多媒體展示技術(shù)的應(yīng)用

3.5.1 虛擬翻書技術(shù)

虛擬翻書技術(shù)作為一種新興的數(shù)字化展示手段，在博物館中得到了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)是一種互動(dòng)投影技術(shù)，通過觸摸感觸、紅外感應(yīng)、視頻采集等方式，將體驗(yàn)者的動(dòng)作采集并傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)調(diào)用相應(yīng)程序驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫軟件，進(jìn)行虛擬的翻書體驗(yàn)。

古滎漢代冶鐵遺址博物館利用虛擬翻書技術(shù)對展廳的陳展內(nèi)容、布局進(jìn)行導(dǎo)覽，同時(shí)對漢代冶鐵官營政策的歷史背景及幾處重要的冶鐵遺址（河一、河三、陽一）進(jìn)行全方位的展示，觀眾在參觀時(shí)用手模擬翻書的動(dòng)作即可翻動(dòng)頁面，自主探索文物的信息。虛擬的翻書技術(shù)作為一種交互方式，受到了青少年群體的歡迎（圖3）。

3.5.2 巨型LED屏幕展示技術(shù)

巨型LED屏幕展示技術(shù)以高分辨率、大尺寸、動(dòng)態(tài)展示等特點(diǎn)，給觀眾帶來強(qiáng)烈的視覺沖擊力。

古滎漢代冶鐵遺址博物館通過運(yùn)用巨型天幕，在序廳頂部播放冶鐵遺址周邊地理環(huán)境，東部為滎陽故城、北部為黃河、南部為冶煉百爐、西部為群山環(huán)繞，配合以打鐵聲、鳥鳴聲，將觀眾帶入冶鐵遺址所處的地理位置和特定的歷史情境之中，營造出一種身臨其境的感覺。

3.5.3 通電調(diào)光玻璃

通電調(diào)光玻璃是一種將液晶膜復(fù)合進(jìn)兩層玻璃中間，經(jīng)高溫高壓膠合后一體成型的夾層結(jié)構(gòu)的新型特種光電玻璃產(chǎn)品。當(dāng)通電時(shí)，液晶分子有序排列，玻璃呈現(xiàn)出透明狀態(tài)；當(dāng)斷電時(shí)，液晶分子無序排列，玻璃呈現(xiàn)出霧化狀態(tài)，它能產(chǎn)生隱蔽空間和公開空間的效果。

古滎漢代冶鐵遺址博物館于二號爐上部設(shè)置通電調(diào)光玻璃，在不通電時(shí)，調(diào)光玻璃呈現(xiàn)不透明狀態(tài)，此時(shí)激光短距投影儀播放復(fù)原的漢代煉鐵豎爐影像。影像視頻結(jié)束后，調(diào)光玻璃通電，此時(shí)調(diào)光玻璃呈現(xiàn)透明狀態(tài)，玻璃后的積鐵塊呈現(xiàn)在觀眾眼前。通電調(diào)光玻璃的使用探索了土遺址文物與遺跡結(jié)合展示的新方式，為展覽帶來了獨(dú)特的視覺效果，提升了展覽的吸引力。

4 結(jié)語

土遺址博物館數(shù)字化展示為土遺址的保護(hù)和展示提供了新的手段和途徑。通過數(shù)字化手段，可以更加生動(dòng)、直觀地展示土遺址的歷史文化價(jià)值，同時(shí)也可以減少對土遺址的直接接觸，降低保護(hù)壓力。土遺址博物館應(yīng)用數(shù)字化展示技術(shù)，將為觀眾提供更加豐富、生動(dòng)、便捷的展示體驗(yàn)，從而讓土遺址所承載的厚重歷史文化能夠以全新的、極具吸引力的方式走進(jìn)人們的生活，激發(fā)大眾對歷史文化遺產(chǎn)的熱愛與保護(hù)意識。

注釋

①孫滿利，王旭東，李最雄.土遺址保護(hù)初論[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

②孫滿利，竇子超.中國土遺址保護(hù)研究進(jìn)展與趨勢：基于文獻(xiàn)的圖譜量化分析[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2024，36（4）：143-153.

③王嫻.場景理論視域下?；韬畈┪镳^數(shù)字化文化傳播研究[J].中國民族博覽，2023（10）：248-250.

④賀傳凱.數(shù)字化展示在史前遺址博物館的應(yīng)用：以大河村遺址博物館為例[J].收藏界，2019（6）：92-94.