文物保护中测绘技术的应用研究

初云燕 常诚锋 闫海燕

摘 要：文物保护工作中测绘技术手段和方法的研究和应用，可以帮助文物保护工作顺利完成。同時，通过测绘技术手段的使用，可以使文物信息“活”起来，为公众通过文物了解历史、体会价值创造新的途径。本文对文物保护领域中测绘技术的应用进行研究，探索其发展的方向。

关键词：文物保护;测绘技术;应用研究

我国历史文化悠久，伴随其产生的文明遗产数量较多。历史文物存在着巨大的历史价值，是文化传承的重要载体。通过它们可以了解当时的生产工艺以及人民的生存和思想状况，为探索人类发展历史提供重要参考，因此，对文物的保护刻不容缓。

文物保护的特殊性在于其为不可再生资源，同时也为不可永生资源。因为受到气候环境以及人类活动的影响，随着时间的推移，文物在形成后就开始不断受到破坏。因此，需要采取一定的保护措施实现两个目的：一是保护现有的文物尽可能久地留存于世;二是尽快实现现有文物的数字化，最大限度实现文物的“可复原”。这些工作的开展离不开测绘技术。

一、测绘技术的发展及其应用于文物保护领域的优点

测绘技术与手段伴随人类社会产生而产生，其可追溯的历史为《史记》中记载的大禹治水时期。经历了三个主要的时期，分别是：以地理信息的简单记录、角度和水平直线距离的测量以及测量仪器制造和简单地形图测绘为成果的古代测绘时期;以平板仪、水准仪、经纬仪等将地形图绘制到布匹、纸张、薄膜等物体上，完成国家各类控制网建立为主要内容的模拟测绘阶段;以内外业一体化数字测图系统为代表，根据用户需求形成可视化数字产品的数字测绘阶段。

现代测绘技术应用于文物保护可以实现文物的华丽再现。测绘技术应用于文物保护有其特有的优点，主要如下：

首先，由于测绘仪器、工具的发展和进步，测绘工作由使用卷尺、垂球的手工测量到现在的无人机倾斜摄影测量、近景摄影测量、三维激光扫描技术、高光谱技术等，测量误差大大减小。现代测绘技术手段的精度大大提高的同时工作效率也有很大的改善，采取传统测绘手段需要很长时间完成的数据采集任务，现在已经大大缩短，节约了大量的时间成本。

其次，现代测绘技术手段进行文物信息采集过程中，可以做到不接触文物表面，这对文物本身就是一种保护。同时，在采集数据过程中各种技术的综合应用，可以通过专业软件反复对比、拼接，选择效果最好的设计方案，从而比较真实地反映文物的纹理信息，再对文物进行实际的修复保护措施，从而避免了盲目修复带来的损失，大部分时候可以实现文物的“真实再现”。

最后，测绘技术可以利用后期数据制作过程中的虚拟现实技术结合网络系统、纳米技术、生物技术模拟等，为研究文物和修复文物增加诸多信息资源。不但实现文物线上的模拟展示，让公众可以足不出户通过高精度的三维模型观赏文物、身临其境地走入文物内部空间感受历史气息，同时还可以云了解文物背后的故事，丰富了游客的体验感。

二、应用于文物保护的主要测绘技术及应用现状

（一）遥感技术

遥感技术可以对被检测物体表面光谱信息进行记录，主要包含航空遥感和航天遥感两个方面。文物保护工作中，大多数情况下工作的范围比较小，需使用的遥感测量手段多为近景摄影测量、倾斜摄影测量、三维激光扫描等技术，通过运用拍照、扫描等方式，将普通方法无法看全、看见的事物记录下来，结合后期数据处理，实现文物的数字化，在数字信息的支持下永远留存。

工作流程分为外业数据采集与内业数据处理两个方面。外业方面采集被测物体表面光谱信息及位置信息。内业中对采集数据进行误差处理，目的是去除仪器因素、外界因素以及人为因素的影响，提高数据质量。最后进行图形拼接与整饰处理，目的是使区域测绘图件完整、清晰、正确、美观。

应用现状。遥感技术与其他技术配合，已成功运用于文物保护工作，如大势智慧团队经过多年研发的Get3d文物建模云，即为遥感技术应用的典型案例之一，其利用摄影测量技术，使复杂的文物数字化工作变得人人可参与。利用此项技术仅需像拍照一样就可以为文物建立模型，通过拼接形成三维模型，大大降低了数字化难度。

（二）地理信息数据处理与分析技术

许多现存的文物存在涉及地域广泛的问题，其遗产区和缓冲区面积巨大，涉及的省市地域比较多，这种情况下对文物的保护和利用规划中需要涉及地理信息的采集，形成专题地图。这种地图，不但可以让相关部门充分了解现存文物的存在现状，而且通过动态数据采集、处理与分析，持续关注文物使用过程中出现的问题，及时采取相应的保护措施，形成监测预警的良好预防机制。

工作流程分为外业数据采集与内业成图建库两个大的阶段。外业工作中分区域取得多类型、多尺度的海量地理信息，根据需要制作成不同的专题地图。因为是针对文物保护工作开展的专题图测绘工作，所以在制图过程中要注意对文物和遗产的细化与突出，而其余辅助区域则可以淡化处理。

应用现状。目前以地理信息数据处理与分析为中心的数字化测绘已经应用于文物保护的多个领域，如大运河和丝绸之路成功申遗工作中利用地理信息技术采集了丰富的基础数据作为专题地图的数据源，制作不同比例尺数字线划数据及亚米级的遥感影像数据，保护了历史记忆。

三、测绘工作应用于文物保护的领域

随着测绘技术手段的不断发展与进步，应用于文物保护领域的测绘手段已经由手工测量变为多种技术手段综合。伴随其发展的是不但测绘需求持续得到改善，得到的图件形式也逐渐发展为数字化多媒体形式，同时对文物的历史、现状、布局、装饰、尺寸等都可以进行展示。其应用于文物保护的领域有以下三个方面。

（一）不可移动文物

不可移动文物可包含如古建筑、壁画、石刻、石窟等，它们存在于自然界中，受自然天气和环境的影响比较大，面临的保护工作更加急迫。以古建筑测绘为例，我国古代建筑多以木质结构为主，延续了几千年的发展历史，在世界上已经形成独特的风格，因此很早就引起了学者的关注，对其的测绘工作随之开展。17世纪以后，部分域外学者采用西方测绘方法进行实测，形成了古建筑测绘的初步成果。至清末我国学者与政府意识到文物保护的重要性，并对实地调查测绘的重要性和必要性有了相当的认识，可以说是我国古建筑保护引入测绘方法的开端，此后经过建国初期的古建筑测绘扩展期和20世纪80年代后的全面发展期，可以说古建筑测绘的研究一直向着科学化、规范化方向深入。

（二）可移动文物保护

文献、书籍、艺术品等可移动文物，可以对其进行封闭式保护，但是这样文物的价值会大打折扣，如果能通过测绘技术辅助实现其展示展出，让公众了解文物里的历史信息和文化价值，这样的文物保护才更有意义。另一方面，据统计可移动文物中超70%有不同程度的腐蚀残缺，因此除了做好平时的预防性保护和修复工作以外，为可移动文物进行全方位的信息采集，借助测绘技术使实物以虚拟化的电子信息保存下来，这样既可以为文物的修复工作提供参考依据，也可以方便大众线上的了解与浏览。

（三）可回溯的发掘过程记录

考古发掘过程本身就需要“文物保护”，其过程具有明显的不可再生性，这对于考古保护的记录与研究是一项目之所及的损失。现代测绘技术手段的综合运用，可以实现发掘全过程的数字化记录。对二维三维空间数据通过激光扫描、影像获取、变形监测等高新技术获取，为虚拟仿真系统的开发和研究提供基础源数据，实现文物发掘的可回溯。此技术系统的应用可以满足多方讨论、参与并形成有效决策的科学发掘管理系统，提高文物发掘水平和效率。

四、应用于文物保护的测绘技术存在问题及发展方向

（一）存在问题

测绘技术存在时间已久，是一种服务手段，其因应用领域不同产生了不同的数据测量需求，因此，测绘技术应用于文物保护还存在一些问题需要解决，主要有以下几个方面。

（1）测绘设备造价较高，后期数据处理烦琐。以目前广泛应用于文物保护的地面三维激光扫描技术为例，设备几十万元，后期数据处理中点云数据的三维建模重构难度也比较大，各国的学者都在进行持续的深入研究，但是仍然很难做到十分完美。

（2）测绘作业与文物保护需求的信息不对称。文物保护中测量精度固然是需要关注的方面，但是对于文物价值的展示才是最重要的一个方面。目前的状况是测绘技术人员缺乏对文物保护的相关知识，而文物保护人员对测绘技术的掌握甚为匮乏，这就需要测绘工作开展者与文物保护单位之间的信息对称，这样才能保证测绘时文物价值的如实体现。

（3）测绘技术对文物表面信息获取不全的同时对内部信息获取更少，对于文物保护中涉及色彩、纹理等信息的获取相对较弱，这些都需要持续引入新的测绘手段。同时，对于文物修复与保护工作中比较常见的文物内部损坏、腐蚀诊断的需求，单纯的测绘技术手段还难以满足要求。

（二）发展方向

（1）对三维建模重构进行持续研究与改进，降低后期数据处理的繁复程度，降低测绘技术应用的难度与门槛。或许可以打破文物保护与测绘领域的壁垒，实现文物保护工作与测绘技术信息顺畅沟通，为文物保护的更快更好发展提供基础保障。

（2）高光谱遥感技术广泛应用于文物保护领域。高光谱遥感技术具有光谱分辨率高、图谱合一、波段数量多、无损等特点。不仅可以识别文物一般的表面信息，同时还可以利用不同色彩光谱信息的不同对文物的颜料信息进行识别，甚至绘制的起稿线、隐于地下等隱含的信息也可以探测出来，因此有效地填补了文物保护领域的需求空白。

五、结语

文物保护工作开展过程中需要多种技术相互配合，测绘技术是其中之一。不但现代测绘技术已经运用于文物保护工作中，传统测绘技术在其中也有用武之地。同时，由于技术的有限性，还需要测绘技术相关人员继续研究开发出更适合文物保护测绘工作需求的新标准、新技术，更好地为文物保护工作服务。

参考文献：

[1]王艋，刘松.地面三维激光扫描技术在文物保护中的应用研究[J].科技与创新.2020（13）：6768+72.

[2]李婧.中国建筑遗产测绘史研究[D].天津大学，2015.

课题：2020年度山东省艺术科学重点课题“测绘技术应用于文物保护研究”（课题编号：ZD202008634）

作者简介：初云燕（1982— ），女，硕士，副教授，研究方向：测绘技术应用。