石冼凡 浙江工業(yè)大學(xué)

文物保護(hù)：讓科技為傳承保駕護(hù)航

石冼凡 浙江工業(yè)大學(xué)

杭州歷史悠久，曾經(jīng)是吳越國(guó)的國(guó)都、南宋都城，自古繁華名勝之地，歷史的痕跡遍布了杭州的大街小巷：南宋皇城、風(fēng)波亭、梵天寺、岳王廟……這些豐富的古代歷史遺跡，既是杭州的財(cái)富，也是世界的文化遺產(chǎn)。

然而，隨著時(shí)間的推移，文化遺產(chǎn)不斷地風(fēng)化，文化信息也在不斷地流失。傳統(tǒng)的文化遺存保護(hù)技術(shù)雖然對(duì)于文化遺產(chǎn)的保護(hù)發(fā)揮了巨大作用，但仍十分有限，開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)工作間也存在著巨大的矛盾。

幸運(yùn)的是，數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)，在一定程度上可以解決這些問(wèn)題。以南宋皇城的保護(hù)與開(kāi)發(fā)為例，利用數(shù)字化技術(shù)把所有能夠記錄的重要文化遺存信息都記錄在電腦里，使將來(lái)的人類(lèi)能夠看到這些藝術(shù)瑰寶、甚至重新體驗(yàn)千百年前的生活文化，是現(xiàn)階段較為可行的保護(hù)方式。

數(shù)字化是文物保護(hù)的必然方向

在文化遺存的開(kāi)發(fā)利用發(fā)面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將能有效拓展開(kāi)發(fā)利用的形式與手段。當(dāng)然，信息技術(shù)和設(shè)備是文化遺存數(shù)字化保護(hù)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，使其成為可能；反過(guò)來(lái)，文化遺存數(shù)字化保護(hù)技術(shù)的發(fā)展又能找到現(xiàn)有信息技術(shù)和設(shè)備的不足，從而推動(dòng)和促進(jìn)其發(fā)展。

數(shù)字化技術(shù)在文物保護(hù)中具有十分大的可行性。

在信息技術(shù)方面，上世紀(jì)60年代起至90年代陸續(xù)出現(xiàn)了遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體檢索技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助協(xié)同技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)陸續(xù)成熟。

在硬件設(shè)備方面，上世紀(jì)60年代末出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，為文物保護(hù)單位內(nèi)部之間建立起廣泛的聯(lián)系和協(xié)作提供了可能；在70年代，美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了探地雷達(dá)并迅速在文物保護(hù)領(lǐng)域得到應(yīng)用，用于探測(cè)埋藏地下的文物遺址，同時(shí)期還出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形和電子速測(cè)儀，不僅可以讀取距離長(zhǎng)度而且可以讀取豎直和水平度盤(pán)，可以用于考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)繪；到了上世紀(jì)80年代，Cyberware公司研制出世界上最早的三維掃描儀產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)足場(chǎng)景和文物的三維模型的獲??；進(jìn)入90年代，陸續(xù)出現(xiàn)了CAVE系統(tǒng)、GPS和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以分別用于文化遺存的沉浸式虛擬交互展示、遺址發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪和重大考古遺址的監(jiān)控。

數(shù)字化手段在文物保護(hù)中的多方應(yīng)用

現(xiàn)在，文化遺存的數(shù)字化保護(hù)技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的很多文物保護(hù)單位得到了應(yīng)用，并取得了初步效果，已經(jīng)涵蓋了包括考古發(fā)掘、考古研究、檔案管理、保藏修復(fù)、陳列展覽、開(kāi)發(fā)利用等各個(gè)方面。

在發(fā)掘過(guò)程中，雖然通過(guò)拍攝照片、繪制發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)草圖等方式已經(jīng)能夠獲取發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)的很多信息，但仍未達(dá)到全方位信息記錄的目標(biāo)，隨著考古發(fā)掘工作的完成，原本深埋地下的很多重要信息，比如器物、尸骨之間的準(zhǔn)確位置信息也就永遠(yuǎn)消失了。在數(shù)字技術(shù)的支持下，文化遺存的考古工作手段得到了拓展，考古發(fā)掘結(jié)果形式也更加豐富。如全站儀的應(yīng)用使得文物出土方位分布測(cè)量效率更高、結(jié)果更準(zhǔn)確；三維掃描儀的應(yīng)用使得考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)全方位表面形狀信息得到記錄等，可以設(shè)想在南宋遺址的發(fā)掘過(guò)程中，發(fā)掘一層，記錄一層，最終在電腦上再現(xiàn)這一過(guò)程。

在測(cè)量文物尺寸時(shí)，需要對(duì)文物進(jìn)行物理操作，而如果一次性完成整個(gè)文物的三維掃描，以后就能盡可能地減少物理接觸，從而降低可能導(dǎo)致文物的二次損壞的幾率。在文物分析與鑒定方面，以前往往需要很多高級(jí)專(zhuān)家湊在一間房間才能完成，導(dǎo)致專(zhuān)家們把寶貴的時(shí)間浪費(fèi)在了交通工具上，而計(jì)算機(jī)輔助協(xié)同技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，使得遠(yuǎn)程鑒定和討論成為可能。數(shù)字技術(shù)在考古研究的過(guò)程中可以起到重要的輔助作用，基于形狀的器物斷代技術(shù)、三維空間可視區(qū)域分析輔助進(jìn)行遺址區(qū)域預(yù)測(cè)技術(shù)等都對(duì)考古研究工作帶來(lái)了關(guān)鍵性的幫助。

檔案管理工作中，通常在文化遺存的檔案中包括了文化遺存的編號(hào)、尺寸、重量、材質(zhì)、出土方位、出土?xí)r間、年代、病害狀況、照片等信息。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，文化遺存的數(shù)字圖像、數(shù)字視頻、三維模型、與文化遺存相關(guān)的文字與多媒體等信息的采集管理也逐漸開(kāi)始成為文化遺存檔案管理工作的重要內(nèi)容。數(shù)字化檔案管理的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐漸得到了體現(xiàn)，各大文物保護(hù)單位也正在向數(shù)字化檔案管理方向轉(zhuǎn)化，從傳統(tǒng)的文字和圖表信息記錄已經(jīng)發(fā)展到照片、視頻、三維模型等多媒體信息的采集，并開(kāi)始采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)等手段來(lái)輔助大量信息的綜合管理，一些專(zhuān)門(mén)的GIS信息系統(tǒng)也被開(kāi)發(fā)出來(lái)輔助文化遺址的大面積綜合信息管理工作。

保藏修復(fù)工作既包括了對(duì)文化遺存的監(jiān)管看護(hù)，又包括了對(duì)文化遺存病害毀損的修復(fù)。數(shù)字技術(shù)可以有效提升保藏工作中的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作效率，通過(guò)傳感器和網(wǎng)絡(luò)能夠不間斷地對(duì)文化遺存及周邊環(huán)境條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)。數(shù)字技術(shù)也對(duì)文化遺存安防工作提供了有力支持，生物認(rèn)證、數(shù)字加密技術(shù)加強(qiáng)了文化遺存保藏和網(wǎng)絡(luò)信息保護(hù)的力度。杭州作為南宋首都，有大量的宋畫(huà)，由于其脆弱性，其數(shù)字化工作一直是一個(gè)難題，目前浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)的大幅面書(shū)畫(huà)掃描設(shè)備已經(jīng)很好地解決了這一難題，使得大量的書(shū)畫(huà)重見(jiàn)天日，不再在博物館束之高閣，為研究和開(kāi)發(fā)利用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在修復(fù)工作中，數(shù)字化技術(shù)甚至可以通過(guò)分析文化遺存的物理屬性和周邊環(huán)境變化，重現(xiàn)出文化遺存在歷史時(shí)期的模樣，對(duì)修復(fù)工作提供參考和幫助。對(duì)于破碎文物，比如字畫(huà)、器物等，可以在計(jì)算機(jī)上先完成拼接修復(fù)方案的論證再進(jìn)行物理的修復(fù)。

一般來(lái)說(shuō)，參觀者只能在開(kāi)放的時(shí)間段內(nèi)親臨現(xiàn)場(chǎng)參觀，另外，展覽的內(nèi)容也是千人一面，不能滿(mǎn)足廣大參觀者個(gè)性化的需求，大同小異。此外，很多文化遺存飽經(jīng)滄桑，已經(jīng)千瘡百孔，現(xiàn)在已經(jīng)與當(dāng)初的模樣有著天壤之別，無(wú)法讓參觀者體驗(yàn)到當(dāng)時(shí)的偉岸雄姿，而現(xiàn)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始成熟。一些重建的遺址場(chǎng)景輔助游客更直觀的了解古代的自然場(chǎng)景和生活狀態(tài)，聲光電技術(shù)逐步應(yīng)用于博物館的展示中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也開(kāi)始在一些大型的博物館為游客帶來(lái)更具真實(shí)感的體驗(yàn)，還能讓參觀者參與互動(dòng)體驗(yàn)，身臨其境地切身感受一番，擺脫時(shí)間和地點(diǎn)的束縛，自由把玩欣賞，數(shù)字技術(shù)為陳列展覽帶來(lái)了嶄新的形式。

數(shù)字技術(shù)讓文化遺產(chǎn)得到更大的開(kāi)發(fā)

文化遺存是人類(lèi)文明歷史的沉淀與結(jié)晶，蘊(yùn)涵著大量的歷史、文化與科技信息，有效地保護(hù)、研究和利用這些文化遺產(chǎn)，能夠?yàn)樯鐣?huì)政治、經(jīng)濟(jì)、文化各方面全面與協(xié)調(diào)發(fā)展服務(wù)。

文化遺產(chǎn)在旅游業(yè)大受歡迎，這是顯而易見(jiàn)的，文化遺存中蘊(yùn)含的藝術(shù)價(jià)值還被發(fā)掘應(yīng)用到了建筑、印染、廣告等行業(yè)。旅游、影視創(chuàng)作、游戲開(kāi)發(fā)、臨摹和工藝品制作、印刷出版等都是文化遺存開(kāi)發(fā)利用的內(nèi)容，在數(shù)字化技術(shù)的支持下，將能夠促進(jìn)文化遺存深層次價(jià)值的挖掘利用，如古文化風(fēng)格的圖案創(chuàng)作、動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作等；也對(duì)文化遺存保護(hù)與開(kāi)發(fā)之間的矛盾提出了可能的解決思路，如通過(guò)虛擬展示技術(shù)讓文化遺址景點(diǎn)旅游與文化遺址保護(hù)工作和諧共生發(fā)展。

隨著各類(lèi)新理論、新技術(shù)和新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)以及現(xiàn)有技術(shù)的不斷改進(jìn)和現(xiàn)有設(shè)備的性能提升，文化遺存的保護(hù)技術(shù)和設(shè)備也正在與時(shí)俱進(jìn)，日臻完善，以前很多無(wú)法完成的工作變成可能，利用也更加深入。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷完善，社會(huì)需求的不斷增強(qiáng)，文化遺存的數(shù)字化保護(hù)這個(gè)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、文物保護(hù)等多個(gè)學(xué)科的嶄新研究方向，將會(huì)受到越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)和文物保護(hù)領(lǐng)域研究人員的關(guān)注。