文物保护：让科技为传承保驾护航

石冼凡 浙江工业大学

文物保护：让科技为传承保驾护航

石冼凡 浙江工业大学

杭州历史悠久，曾经是吴越国的国都、南宋都城，自古繁华名胜之地，历史的痕迹遍布了杭州的大街小巷：南宋皇城、风波亭、梵天寺、岳王庙……这些丰富的古代历史遗迹，既是杭州的财富，也是世界的文化遗产。

然而，随着时间的推移，文化遗产不断地风化，文化信息也在不断地流失。传统的文化遗存保护技术虽然对于文化遗产的保护发挥了巨大作用，但仍十分有限，开发利用与保护工作间也存在着巨大的矛盾。

幸运的是，数字化技术的出现，在一定程度上可以解决这些问题。以南宋皇城的保护与开发为例，利用数字化技术把所有能够记录的重要文化遗存信息都记录在电脑里，使将来的人类能够看到这些艺术瑰宝、甚至重新体验千百年前的生活文化，是现阶段较为可行的保护方式。

数字化是文物保护的必然方向

在文化遗存的开发利用发面，虚拟现实技术将能有效拓展开发利用的形式与手段。当然，信息技术和设备是文化遗存数字化保护技术发展的物质基础，使其成为可能；反过来，文化遗存数字化保护技术的发展又能找到现有信息技术和设备的不足，从而推动和促进其发展。

数字化技术在文物保护中具有十分大的可行性。

在信息技术方面，上世纪60年代起至90年代陆续出现了遥感技术、计算机网络技术、计算机图形学技术、人工智能技术、多媒体检索技术、虚拟现实技术、计算机辅助协同技术和物联网技术，这些技术经过几十年的发展，已经陆续成熟。

在硬件设备方面，上世纪60年代末出现了计算机网络，为文物保护单位内部之间建立起广泛的联系和协作提供了可能；在70年代，美国科学家发明了探地雷达并迅速在文物保护领域得到应用，用于探测埋藏地下的文物遗址，同时期还出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成的传感器网络雏形和电子速测仪，不仅可以读取距离长度而且可以读取竖直和水平度盘，可以用于考古发掘现场的测绘；到了上世纪80年代，Cyberware公司研制出世界上最早的三维扫描仪产品，能够满足场景和文物的三维模型的获取；进入90年代，陆续出现了CAVE系统、GPS和无线传感器网络，可以分别用于文化遗存的沉浸式虚拟交互展示、遗址发掘现场测绘和重大考古遗址的监控。

数字化手段在文物保护中的多方应用

现在，文化遗存的数字化保护技术已经在国内外的很多文物保护单位得到了应用，并取得了初步效果，已经涵盖了包括考古发掘、考古研究、档案管理、保藏修复、陈列展览、开发利用等各个方面。

在发掘过程中，虽然通过拍摄照片、绘制发掘现场草图等方式已经能够获取发掘现场的很多信息，但仍未达到全方位信息记录的目标，随着考古发掘工作的完成，原本深埋地下的很多重要信息，比如器物、尸骨之间的准确位置信息也就永远消失了。在数字技术的支持下，文化遗存的考古工作手段得到了拓展，考古发掘结果形式也更加丰富。如全站仪的应用使得文物出土方位分布测量效率更高、结果更准确；三维扫描仪的应用使得考古发掘现场全方位表面形状信息得到记录等，可以设想在南宋遗址的发掘过程中，发掘一层，记录一层，最终在电脑上再现这一过程。

在测量文物尺寸时，需要对文物进行物理操作，而如果一次性完成整个文物的三维扫描，以后就能尽可能地减少物理接触，从而降低可能导致文物的二次损坏的几率。在文物分析与鉴定方面，以前往往需要很多高级专家凑在一间房间才能完成，导致专家们把宝贵的时间浪费在了交通工具上，而计算机辅助协同技术和虚拟现实技术的出现，使得远程鉴定和讨论成为可能。数字技术在考古研究的过程中可以起到重要的辅助作用，基于形状的器物断代技术、三维空间可视区域分析辅助进行遗址区域预测技术等都对考古研究工作带来了关键性的帮助。

档案管理工作中，通常在文化遗存的档案中包括了文化遗存的编号、尺寸、重量、材质、出土方位、出土时间、年代、病害状况、照片等信息。随着数字化技术的发展，文化遗存的数字图像、数字视频、三维模型、与文化遗存相关的文字与多媒体等信息的采集管理也逐渐开始成为文化遗存档案管理工作的重要内容。数字化档案管理的优势已经逐渐得到了体现，各大文物保护单位也正在向数字化档案管理方向转化，从传统的文字和图表信息记录已经发展到照片、视频、三维模型等多媒体信息的采集，并开始采用计算机数据库等手段来辅助大量信息的综合管理，一些专门的GIS信息系统也被开发出来辅助文化遗址的大面积综合信息管理工作。

保藏修复工作既包括了对文化遗存的监管看护，又包括了对文化遗存病害毁损的修复。数字技术可以有效提升保藏工作中的环境监测工作效率，通过传感器和网络能够不间断地对文化遗存及周边环境条件进行监测。数字技术也对文化遗存安防工作提供了有力支持，生物认证、数字加密技术加强了文化遗存保藏和网络信息保护的力度。杭州作为南宋首都，有大量的宋画，由于其脆弱性，其数字化工作一直是一个难题，目前浙江大学开发的大幅面书画扫描设备已经很好地解决了这一难题，使得大量的书画重见天日，不再在博物馆束之高阁，为研究和开发利用打下了坚实基础。在修复工作中，数字化技术甚至可以通过分析文化遗存的物理属性和周边环境变化，重现出文化遗存在历史时期的模样，对修复工作提供参考和帮助。对于破碎文物，比如字画、器物等，可以在计算机上先完成拼接修复方案的论证再进行物理的修复。

一般来说，参观者只能在开放的时间段内亲临现场参观，另外，展览的内容也是千人一面，不能满足广大参观者个性化的需求，大同小异。此外，很多文化遗存饱经沧桑，已经千疮百孔，现在已经与当初的模样有着天壤之别，无法让参观者体验到当时的伟岸雄姿，而现在增强现实技术已经开始成熟。一些重建的遗址场景辅助游客更直观的了解古代的自然场景和生活状态，声光电技术逐步应用于博物馆的展示中，虚拟现实技术也开始在一些大型的博物馆为游客带来更具真实感的体验，还能让参观者参与互动体验，身临其境地切身感受一番，摆脱时间和地点的束缚，自由把玩欣赏，数字技术为陈列展览带来了崭新的形式。

数字技术让文化遗产得到更大的开发

文化遗存是人类文明历史的沉淀与结晶，蕴涵着大量的历史、文化与科技信息，有效地保护、研究和利用这些文化遗产，能够为社会政治、经济、文化各方面全面与协调发展服务。

文化遗产在旅游业大受欢迎，这是显而易见的，文化遗存中蕴含的艺术价值还被发掘应用到了建筑、印染、广告等行业。旅游、影视创作、游戏开发、临摹和工艺品制作、印刷出版等都是文化遗存开发利用的内容，在数字化技术的支持下，将能够促进文化遗存深层次价值的挖掘利用，如古文化风格的图案创作、动画创作等；也对文化遗存保护与开发之间的矛盾提出了可能的解决思路，如通过虚拟展示技术让文化遗址景点旅游与文化遗址保护工作和谐共生发展。

随着各类新理论、新技术和新设备的不断涌现以及现有技术的不断改进和现有设备的性能提升，文化遗存的保护技术和设备也正在与时俱进，日臻完善，以前很多无法完成的工作变成可能，利用也更加深入。随着数字化技术的不断完善，社会需求的不断增强，文化遗存的数字化保护这个融合了计算机技术、文物保护等多个学科的崭新研究方向，将会受到越来越多的计算机和文物保护领域研究人员的关注。