数字化技术在岩画保护中的应用

张超

摘 要：近些年数字化技术迅猛发展，并且在文化遗产保护领域广泛应用，为岩画的保护、开发利用开辟了新途径。宁夏中宁石马湾岩画数字化保护项目由宁夏岩画研究中心与武汉数文科技有限公司合作实施，文章简要介绍该项目的实施流程、主要使用设备、技术要求及项目取得成果，探讨岩画数字化保护项目施行的前景及重要意义。

关键词：岩画;数字化;前景;意义

岩画是一种全球性的文化现象，跨越时空与地域，广泛分布五大洲，被誉为文字产生之前人类的共同“母语”。岩画是先民以岩石为载体，通过凿刻或涂绘的方式，记录生产、生活场景，折射出先民的精神追求和对美的理解。岩画是宝贵的文化遗产，是研究先民历史、神话、精神、艺术、审美的途径，也是人类原始艺术的主流，不仅内容丰富，而且数量最多，是世界性的艺术现象。

1 岩画生存危机与数字化技术发展

1.1 岩画的生存危机

对岩画进行及时且有效的保护与监管很难实现。岩画多分布于人跡罕至的深山，自然地理环境复杂，且数量大、分布广泛，这使岩画保护成了一个世界性难题。派驻人员24小时监管，资金、人员及特殊地理环境都使这项工作无法广泛开展。目前，针对岩画遗址的保护与研究，比如岩画病害防治、岩画修补复原、岩画本体围护装置、监控及专职人员巡护等，大多只能是针对某一有条件岩画遗址的少量岩画进行，比如国保单位、已开发景区、文化遗产地等，而裸露在野外的大部分岩画无法得到这些保护“待遇”。即使这些已受到特殊保护的岩画，也仍然面对偷盗、偷拓、开山采石、开矿等人为破坏，可能有一些岩画还未待发现就消失在历史长河中。由此看来，针对岩画实体的有效保护，很可能是大量岩画等不到的未来。

岩画经年受到风蚀、日晒、雨淋、霜冻，尤其人类进入工业社会后，对环境造成的污染，导致自然因素对岩画本体的危害加倍。地质灾害频发也导致岩画的生存岌岌可危，我国北方岩画多分布在沟谷及两侧岩石、崖壁上，受山洪、泥石流、地震的危害极大。先民寄望于岩石，然岩石的坚硬终抵挡不住岁月的流逝、大自然的侵蚀和人类社会发展造成的侵害。

1.2 数字化技术的发展

进入21世纪，数字化技术更加成熟，应用更加广泛。我国“2001年，财政部和国家文物局联合启动文物调查及数据库资源管理系统建设项目。该项目旨在以数字化手段调查、完善我国文物、博物馆领域的国情资料，建立并运行动态的文物数据库管理系统”。2015年8月，西藏布达拉宫内2500平方米的壁画全部完成了数字化信息采集，壁画全部以原尺寸、50亿像素的超高精度被记录下来。2016年，敦煌莫高窟实现了利用数字化技术拍摄、扫描、获取、存储、共享文物信息，建立多元化、集成化文物数据库，建立数字资产管理系统、数字资源永久保存系统，并实现对30个经典洞窟的高清数字化呈现和全景漫游。而在博物馆可移动文物的数字化方面，更是广泛应用并取得了很多成果。“文化遗产的数字化保护、保存整理研究也已经成为国际通行的新思路和重要方法”。数字化手段在岩画研究、保护中的应用，国外的一些机构组织要走在我们的前面。比如南非的岩画数字档案库及瑞典的岩画研究档案库等，南非的岩画数字档案库是目前世界上最大的岩画数字化信息库。近几年，我国的一些机构也在岩画数字化方面进行了积极探索和实践，比如花山岩画、大兴安岭地区岩画的数字化实践等，这也为我国岩画的研究、保护及岩画资源的开发利用开辟了一条新路。

2 宁夏中宁石马湾岩画数字化保护项目简介

石马湾岩画位于中卫市原红泉乡东约10千米处，芨芨沟向西南入沟20千米左右处的沟崖上，有大量马的图像，故此地被牧民称之为石马湾。该地岩画分布较为集中，主要在山梁面西的崖壁和山顶上，石面平洁，使用敲凿法制作。2017年又新发现8幅马岩画，其中一幅马岩画身长53厘米，体高20厘米，两耳竖立，四腿向前，马尾蓬松，大腹便便，神态沉稳，在岩画中堪称巨幅大马。在其周围还发现了另外7匹马岩画，大小不一，最长者36厘米，身长最短的仅17厘米。

石马湾岩画在2005年被公布为自治区重点保护单位。中宁石马湾岩画数字化项目将运用无人机摄影测量，使用空中全景、空中视频、高清纹理拍摄等技术，采集12块岩画及岩画周边区域空间信息，尝试在我国北方凿刻类岩画保护、研究中应用数字化保护技术，为岩画的保护和研究奠定基础。

2.1 项目实施

2.1.1 工作流程及注意事项

中宁石马湾岩画数字化项目工作流程：项目启动→现场勘查→制订数据采集计划→采集数据（像控点数据采集、航飞影像数据采集、高清影像数据采集）→数据处理（航飞影像处理、正射影像图制作）→审验修改与提交成果。现场勘查工作是岩画数字化信息田野采集前开展的准备工作，需要注意对岩画分布自然地理环境的判断、分析，尤其是我国北方岩画系统，这项工作尤为重要，选择合适条件的岩画点，也是数据采集工作顺利进行的前提条件。岩画多分布在深山中，路况复杂，而数字化信息采集会应用到很多大、重、易碎且不宜随身携带的专业设备，勘察工作要合理规划人员、设备、车辆行进路线。在岩画田野数据采集过程中，天气是一个重要的影响因素，晴朗、无风的天气是最佳选择，这样的天气对无人机的飞行、岩画本体的拍照、录像及岩画本体和周边环境的3D扫描有利。而光照条件对数据采集也产生重要影响，对照片、影像的清晰度、曝光等影响较大，具体选择一天中的什么时间段进行数据采集，要根据岩画点岩画的具体分布和自然地理条件来具体分析。

2.1.2 主要使用设备及实施要求、步骤、目标

项目选用大疆精灵4pro无人机进行航飞影像采集。由于岩画区域地形复杂，飞控手严格按照规划路线进行影像采集，对原始成果现场反复检查确认，保证数据质量合格且无缺失。

实施要求：①无人机必须由专业的飞控手进行操作;②不可在雨天或强风情况下作业;③数据采集时需首要保证人员安全;④数据采集完成后必须进行数据质量检查。实施步骤及目标：①根据踏勘情况制订航飞路线;②根据实际场景选择飞行模式;③采集岩画区域空间数据，包括空中视频、空中全景、航空摄影;④现场进行数据质量检查;⑤完成底图拼接，用于像控点标记;⑥利用Photoshop Lightroom、PhotomatixPro等软件进行影像校准及拼接优化工作;⑦利用Adobe Premiere软件进行视频编辑及优化;⑧利用PhotoScan等专业软件进行航飞影像数据解算，通过多图像匹配自动构建空三影像数据。

项目中控制点数据采集采用苏州OTS612C一光全站仪。像控点采集及标注需同一个人进行，目镜瞄准时反复确认激光点位置，保证测量点与标注点点位一致，尽可能降低人为误差。

实施要求：①后视点及设站过程中棱镜圆气泡及全站仪圆气泡、水准气泡需整平;②测量过程中仪器位置如发生变化需重新架站并测量后视点;③不能在雨、雪、大风、冰雹等恶劣环境中采集作业;④像控点采集过程中要保证目镜十字丝清晰可见、物镜中被观测点清晰无遮挡，像控点需选择拐角分明的特征点;⑤本项目采用自定义坐标系，测量过程中需同步在底图中记录被测点点位、编号信息。

使用步骤及目标：①根据岩画点的现场环境，在合适的采集位置布设前后可通视的控制点若干;②现场架设仪器，对中，整平，使用皮尺测量仪器并设置相关仪器参数;③初始测站点坐标设置为（0，0，0），正北方向归零;④测量后视点距离，并按量测距离假定坐标进行后视点设置，测量过程中棱镜杆圆气泡必须保持居中，测量三次以上取平均值;⑤搬站，重新测量一个已知点，对比检校其精度;⑥检校无误后，进入免棱镜模式，采集岩画像控点坐标，并在底图上同步记录测量点位及编号;⑦作业完成后导出测量点坐标，并进行数据备份。

项目正射影像采集使用的设备为佳能5DS单反相机搭配24-70EF24-70mmf/2.8LIIUSM镜头。

实施要求及目标：①正射拍摄;②原始单张纹理照片像素分辨率不低于5000万;③纵向重叠率不低于80%，横向重叠率不低于60%;④采集前使用标准24色色卡校色，影像色彩真实还原;⑤纹理照片数据存储格式为无损.raw格式，校色输出格式为.jpg。

实施步骤：①拍摄路线规划;②拍摄前用色卡进行校色;③现场检查采集数据的质量，及时查漏补缺;④利用Lightroom软件对影像进行校准，包括曝光、色彩及清晰度;⑤结合控制点数据并利用PhotoScan软件进行解算，导出正射影像图;⑥成果数据及时备份。

2.2 取得成果

取得的成果如表1所示。

3 数字化技术在岩画研究保护中的应用及意义

3.1 构建岩画数据库，永久保存及共享岩画本体数据信息

伴随新技术的不断发展，文化遗产的数字化保护、保存已经是国际认可且提倡的方法。而在我国，诸如“数字故宫”“数字敦煌”等文化遗产数字化项目的成功实施，取得了良好的示范效果。我国目前已开展的岩画数字化实践也取得很多成果，其中一个重要成果就是获取了大量的、详实的、逼真的岩画本体数据和岩画周边自然地理环境数据，基于此而建立岩画数据库，使岩画数据永久留存。相比于岩画本体的唯一性和不可再生性，岩画数字化的数据是无限的、可再生的、可共享的，不仅形成了岩画的永久性档案，并且打破时间、地域局限，为岩画研究者提供详实的、身临其境的岩画第一手资料。

岩画的数字化档案可以实现岩画资源管理者、岩画研究者、普通受众科学有序地获取岩画资料。通过数据库共享平台的权限设定，合理区别不同权限者获取的岩画资源与内容，既保证资源拥有者的数据安全，同时为岩画研究者打造了一个交流、研讨、共享的资源平台，而且以通俗易懂、活泼、风趣的形式，向大众普及岩画知识，传播岩画文化。通过岩画数据库搭建開放共享的岩画资源平台，传播鲜活、生动的岩画遗产，实现岩画资源的高效利用。

3.2 巧用数字化技术，让岩画遗产活起来

建立岩画数字博物馆，结合新媒体时代信息传播多元化、立体性、实时性、互动性的特点，让公众随时随地都可以快捷地了解岩画信息。岩画数字博物馆既要保证传播的知识性，也要丰富传播内容的趣味性，让受众乐意接受，主动了解。利用虚拟现实技术，让受众身临其境地接触岩画，将岩画的丰富内涵、文化价值、艺术审美、神话传说、未解之谜等，以动漫动画、诗歌文学、互动问答等多种方式呈现，在一种赏心悦目的情境下传播岩画知识，讲好岩画故事。打破实体博物馆的局限性，拓展展示空间，提高受众体验和传播效率与深度。

3.3 开发岩画文创、游戏等，实现社会效益与经济效益结合

岩画遗产的保护，侧重于对岩画历史、文化、艺术及岩画蕴涵的古人智慧、哲学、精神的解读、传承与弘扬。岩画的资源开发，要依托岩画资源的这些特点，并以此为必要的支撑点与发展方向，挖掘岩画的文化附加值，实现岩画资源开发与保护的互补模式。比如说基于岩画数据库，开发软件制作岩画的数字拓片，既延续了岩画调查、记录的传统，满足了岩画研究上的需要，又保护了岩画本体免受伤害，同时可以带来经济效益，并且方便容易操作。目前，国家大力支持文创产品的开发、创作，弘扬传统文化，活跃文化市场。而岩画蕴涵的古朴、稚拙、粗犷、童稚、凝练的艺术之美，是人类铭刻于岩石上的久远记忆。这些独有的特质，正是文创开发及基于岩画文化、时代属性游戏开发的绝好资源，产生文化附加值，从而实现岩画遗产的保护、传播、弘扬与岩画资源的开发、利用有机结合、互为支撑的岩画遗产管理新模式。

参考文献

[1]邓启耀.中国岩画的多媒体时空呈现与数字化解析[J].民族艺术，2015（6）.

[2]朱利峰.岩画遗产档案的数据库体系构建[J].图书馆理论与实践，2019（9）.

[3]易奇志，郑永涛.新媒体时代花山岩画数字化传播研究[J].广西师范学院学报（哲学社会科学版），2018（3）.