数字技术在文化遗产保护中的运用

李文霞　张婷婷

摘 要：生物多样性是自然界长期以来生态平衡的基础，而文化多样性同样是人类社会和谐共生的关键。文化遗产在数千年的传承中为人类社会的生态平衡做出重要贡献。数字技术为文化遗产的保护提供了新的契机，人工智能、5G、VR和AR等技术为文化遗产的保护和再利用注入了新的活力。文章从文化遗产数字化角度出发，探索数字技术在文化遗产保护中的运用，以期促进文化遗产得到更好的保护和发展。

关键词：数字技术；文化遗产；保护方法

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2023.20.014

0 引言

文化遗产最能体现一个国家和民族的文化独特，它是时代发展留下的珍贵历史财富。文化的兴盛在一个国家与民族发展的过程中起着基础作用，文化的保护与传承助力中华民族的伟大复兴。习近平总书记在2020年9月22日已强调实施文化产业数字化战略的重要性，“要顺应数字产业化和产业数字化发展趋势，加快发展新型文化业态，改造提升传统文化業态，提高质量效益和核心竞争力”。2022年5月“探元计划”正式启动，该项计划由中国文物保护技术协会指导，全国多所研究院联合发起，立足于优秀的文化遗产数字化，为国家文化数字化战略的发展提供了多元化的视角和强有力的技术支持。2022年，习近平总书记在党的二十大报告中明确指出：“扎实推动国家文化数字化战略有关重点任务和举措，引领和支持文化和旅游行业数字化创新实践，让国家文化数字化战略在文化和旅游领域落地见效。”

在科技飞速发展的今天，搭建数字化平台，是顺应时代发展的重要趋势，也为文化遗产的保护与发展提供了新机遇。如腾讯数字文化实验室在文化强国的国家战略与科技向善的企业使命指引之下成立的创新型业务部门，以科技赋能，将文化遗产数据融入城市历史，探索文化遗产活化利用和可持续发展模式。在文化遗产的保护与传承中运用数字技术，不仅可以盘活传统文化空间，而且能促进文化遗产不断发展，激活遗产的活态性。早在1992年，联合国教科文组织就开始在全球范围内倡导在文化遗产的保护中引入数字化技术，并推动文化遗产数字化的发展。数字技术在文化遗产保护中的运用程度也体现了一个国家数字基础设施的发达程度。基于上述背景，文章将从数字技术的视角探索文化遗产的保护传承与展示利用。

1 数字技术在文化遗产保护中的特点

数字化的文化遗产保护能拓宽参观者的信息来源渠道，打破时间和空间上的局限，拉近传统文化遗产与普通大众之间的距离，用新的角度和多元化的形式对文物遗产进行诠释和解读。数字技术在文化遗产保护中具备先进性、数据的真实性、持久性、便捷性和互动性等特点。先进性主要体现在，数字技术在保护文化遗产中的运用在一定程度上可使文化遗产在数据采集、建模和修复过程中有效避免来自外部因素的破坏。数据的真实性主要体现在数字技术的精确捕捉可真实反映和记录文化遗产的各项数据资料和历史轨迹，相对真实地还原文化遗产的本来面貌，有利于文化遗产原真性和延续性的保护。持久性主要体现在数字技术的运用可以实现数据资源的永久性保护。便捷性主要体现在数字化展示手段的多样化和便利性，用户仅在手机、电脑、平板等移动设备上就能了解文化遗产知识。互动性主要体现在利用虚拟现实、交互技术、人工智能等科技，让观赏者与文化遗产形成双向的交流，形成沉浸式体验，让观众可以触摸到历史，实现文化传承、情感链接。

2 数字技术在文化遗产保护中的运用意义

“从人类社会与文明发展演化的趋势来看，数字化革命不仅仅是一次科学范式的转换，更是一场深刻的社会变革，改变了人类的思维方式与生活方式……其以信息资源处理、分发和共享为主要表征的数字化技术深刻影响和改变了人类的日常生活模式。”联合国教科文组织在全世界范围内推广数字技术在文化遗产保护中的应用，应用数字技术保护文化遗产已然引起了全世界学术界的关注，如欧洲文化遗产公共数据空间战略和佛罗伦萨遗产数据系统项目；新兴数字化产业浪潮势不可挡，如英国的大英博物馆、中国的故宫博物院、美国的大都会博物馆等世界知名博物馆，都在促进文化与科技之间的深度“化学反应”，让艺术与文物真正做到随身而行。

将数字技术运用在文化遗产保护中，就是站在科学技术视角解读文化遗产的保护，借力科技寻求保护与发展的平衡点，实现文化遗产的活化利用，构建符合当代人生产生活及现实需求的社会场景与人文生态环境，实现社会效益和经济效益相统一。一方面，数字技术为文化遗产的保护传承和展示利用提供了新的方式。虚拟空间技术、AR互动体验等手段以拼接、复制的方式修复被损毁的文化遗产。让文化遗产“活”起来的同时，数字技术也为连接文化遗产与大众提供了技术支撑。数字技术突破时空的界限让“云游文化”成为现实，如“云游故宫”“云游博物馆”，让古老的文物以更加鲜活的姿态走进公众的日常，拉近了公众与文化遗产之间的距离，使文化遗产“活”在当下，走向未来。另一方面，数字技术拓展文化遗产周边消费的广度和深度。文化遗产周边产品在数字技术的加持下，增加了文化遗产周边产品的种类，缩短了文化遗产周边产品的开发周期，拓宽了文化遗产周边产品的消费渠道，推动文化遗产周边产品的消费规模，推动了优质文化遗产资源在全球的配置使用，助力地方社会经济发展。

3 数字技术在文化遗产保护中的运用思路

文化遗产数字化保护大致分为三个部分。一是利用数字技术建立文化遗产数据库，是文化遗产数字化保护的重要手段，同时也是首要工作，以实物、文字、语音资料等为基础，利用数字技术对文化遗产进行全面详细的记录，以实现信息的原始性、真实性和永久性；二是建立文化遗产模拟平台，对文化遗产数字化成果进行多维数字化传播，利用VR、AR等科技搭建出数字博物馆、虚拟全景旅游等数字媒介展示空间，给观众带来全新的心理和生理感受；三是借助数字技术修复文化遗产，对自然损毁、人为损毁和灾害损毁的有价值的文化遗产进行修复和恢复。

3.1 数据库建立

规范、全面、精细、符合标准的数据库是数字技术在文化遗产保护中运用的前提。在进行数据收集整理的过程中，为避免片面地对形式和空间进行复制，应该在前期对文化遗产展开充分调研。数字技术在数据采集中的运用增强数据采集的可能性、便利性和完整性，文物保护及考古探测领域的工作人员在进行文物或建筑物模型模拟复原时，常常使用三维激光扫描技术。三维激光扫描技术又称为实景复制技术，利用高速激光对所需物体进行扫描测量，即使是复杂建筑、不规则平面，三维激光扫描也可以充分发挥其精准快捷的优势，可快速地获取物体表面空间形态的各个点坐标、结构和颜色等数据信息，在计算机中加工可直接生出1∶1彩色三维模型，为文化遗产数据库的建立提供了可靠的数据来源。在龙门石窟东山擂鼓台区考古探测中主要运用了三维激光扫描技术结合彩色图像纹理采集技术，综合结构光和激光扫描共同生成龙门石窟详细的三维数据资料。与传统的测量扫描技术相比，三维激光扫描技术具有测量时间少、人为误差影响小的优势，不会因为传统的拉线、绑皮尺的测量技术而产生距离偏移，在文物损伤较小的前提下实现对数据的采集数据。对所采集的数据进行整理，統一文件格式，进行编码分类和储存，根据需求分门别类地设立小型子库，建立较为完备的文化遗产数据库系统。数据库的建立不仅是让人们获取文化遗产信息的物质基础设施，同时也是数字化基础设施。

3.2 文化遗产数字化平台构建

文化遗产数字化平台是指在文化遗产保护的过程中，将数字技术运用到文化遗产的展示工作中，借助虚拟现实技术、体感交互设计、全息投影等人工智能技术，根据文化遗产特征，构建沉浸式虚拟体验空间。一方面，实现多元化、多维度的文化展示，推动文化遗产保护的高效性传播与发展，助力虚拟文化旅游产业的开发；另一方面，给观众带来了全新的体验模式，虚拟交互体验大大增加了观赏者的艺术感知和审美体检。不同于传统展示空间的限制性，交互装置的利用实现了一对一或一对多的交互体验，从传统的单向观看转变为双向互动的体验模式，让观赏者在互动体验中与文物“亲密接触”，可以更沉浸地去感受历史文物的魅力。2020年7月16日，“积跬步以至千里—数字故宫线上分享会”在故宫博物院文化资产数字化应用研究所举办，发布“数字故宫”小程序，尽善尽美地展现了中国瑰宝的艺术价值，游客可根据故宫研究院慢直播的方式，穿行于故宫博物院整个全景地图之中，感受珍贵的历史文物，触达文化数字记忆。2021年12月18日，由故宫博物院和腾讯公司联合主办的“‘纹以载道—故宫腾讯沉浸式数字体验展”在深圳·海上世界文化艺术中心正式对外开放。在全新的数字体验交互展中游客们可体验更多新技术和新科技，用全新方式演绎独属于故宫博物院的文物纹样之美。在本次展演中，“OUTPUT团队提取了故宫古建、陶瓷、家具、织绣上的各种纹样，在全场无一件实体文物的情况下，用数字技术赋予文博领域一种新的应用场景，充分体现了数字科技在文博领域的创新应用”。此外，历经17年，数字化汇聚了12405件古画藏品的《中国历代绘画大系》出版了，并在中国国家博物馆举办“盛世修典—中国历代绘画大系”展览，以独特视角全面呈现习近平总书记关心重视文化建设的历史印记。故宫博物院做的不仅仅是复刻文化，而是对文化进行活态性传承，让历史文化遗产实现创造性的转化。

3.3 借助数字技术进行修复

数字技术在文化遗产保护中的运用受到了社会各界的关注。随着科学技术的进一步发展，文化遗产保护与科技创新越来越紧密，创新技术的出现为文化遗产的保护提供了更加有利的条件。2022年，受延庆区博物馆委托，北京长城文化研究院、北京北建大建筑设计研究院有限公司、新维畅想数字科技（北京）有限公司组成课题组，对延庆区54块长城碑刻进行了微痕识读与研究。由于风化污染等原因，本次研究的五十余块长城碑刻中，大约有十块碑刻的字迹刻痕大多被损毁，最严重的几近完全被破坏，已无法用肉眼辨别其字迹。在修复过程中，通过数字技术对全部碑刻进行微痕提取。具体而言，借助三维激光扫描仪、高清相机等对全部碑刻进行无接触、无损伤、近距离的扫描和拍摄，在获得数据后，通过专业算法结合光影、刻痕、颜色等基础信息分析，并对图形图像进行数字处理，最终去除影响视觉的污损、局部修复残损，使得模糊的文字逐渐变得清晰起来，消失的文字也慢慢浮现在研究者眼前。在长城碑刻的解读中，数字技术的运用极大提升工作效率，微痕提取大大提高辨识度，同时也大幅提高文献识别的正确率，为长久保存文物信息、发掘文物价值起到了至关重要的作用。数字技术，如AR、VR、全景数位扫描等新科技，应全面运用到文化遗产保护与展示中，赋能文化遗产传承利用。

4 数字时代下，圆明园不再是文明的“废墟”

圆明园是清代著名的皇家园林，是清代行宫式御园，占地约3500000平方米，包括圆明园、长春园和绮春园。圆明园有百余处风景建筑群，布局和谐合理，体现了科学严谨的构思和博大精深的传统文化。圆明园不仅在中国园林史上占有重要地位，在世界上也享有很高的声誉，有“万园之园”和“一切造园艺术的典范”的美誉，可谓“虽由人做，宛自天开”。圆明园同时也是一座皇家博物馆，收藏极为丰富，包括图书、字画、文物、珍宝等方面，堪称文化宝库。圆明园蕴含有丰富的历史和文化价值，在被焚毁了一个多世纪以后，正在借助高科技重新立体再现。“数字圆明园”研究汇集与圆明园相关的历史文献、影像资料、学术研究等数据资料，借助虚拟现实及增强现实技术，展现圆明园的过去、现状与未来，让国人广泛了解，被世界铭记。

数字圆明园的复原工作始终坚持科学性、真实性原则。通过数字化信息收集流失的文物信息，进行数字化存档。对于遗址地的数字复原，综合运用三维信息采集技术，如遥感技术、低空航空摄影、三维激光扫描、近景摄影测量、手动测绘和探地雷达对遗产地进行全信息记录，对遗址和散落的构件进行编号，建立跟踪式的详细图文档案；然后运用采集的遗址信息对遗址地进行虚拟拼接，以及判读其准确度；对于遗址建筑的数字复原，结合历史图纸（圆明园四十景图）、建筑构件（清代样式房图纸）以及文字信息的描述（文献档案、考古报告），整理各景区和建筑的发展、演变历史，通过3D建模、贴图渲染等数字技术建造精度的建筑和山水数字模型，传承历史记忆；通过虚拟现实技术将研究的成果转化为数字沉浸式的展览，让公众在数字空间内穿越时空，领略圆明园的壮丽辉煌和沧桑巨变，感悟圆明园博大精深的历史和文化。将复原研究转化为可步入的数字沉浸空间，圆明园从屈辱的战争废墟到面向公众开放的遗址公园，又通过数字圆明园重现辉煌，展示了百年来我国实力的显著变化。

5 结语

在科学技术快速发展的当今世界，数字技术的应用对于文化遗产的保护与传承有很强的现实意义，在今后的文化遗产数字化实践过程中，新的技术手段定会为文化遗产的保护与传承带来新思路、新方法。最近几年以来，各级政府、各级文化保护单位和文博机构积极推动文化遗产保护数字化工作，如党的二十大报告中特别提出，要“实施国家文化数字化战略”，“加大文物和文化遗产的保护力度，加强城乡建设中历史文化保护传承，建好用好国家文化公园”。经过历年来的不断探索和实践，积累了相应的经验，获得丰富的成果。文章重点分析数字技术在文化遗产保护中的应用，从文化战略角度出发，将文化事业和科学技术紧密结合起来，借助科学技术推动文化事业的发展，为文化遗产保护提供长久的动力。数字技术为推进文化遗产的数字化进程提供了技术保障，数字技术与文化遗产的跨界融合，推动文化遗产创造性转化和创新性发展，也让人们能够更加真实地体验艺术和文化；全民参与为推进文化遗产的数字化进程提供了社会基础，数字技术与文化遗产的跨界融合，让人们能更加便捷地接触到艺术和文化。

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