运用数字化系统赋能提升博物馆功能的发挥

王超　袁强亮

摘 要：保护和传承中华文化，讲好历史故事，是博物馆的历史责任与时代使命。随着数字技术的普及，数字化工作越来越多地深入到文物保护工作中，基于南京朝天宫古建筑群数字化实践，为文物数字化的整体性架构提供参考和建议，运用数字化赋能提升博物馆的管理和服务，为文物保护数字化建设注入源源不断的动力。应深入挖掘馆藏文物价值，在文物历史与观众之间架起多元便捷的沟通桥梁，不断扩大博物馆影响力和感染力，为传承弘扬中华优秀传统文化作出应有的贡献，让博物馆中的历史文化遗产不仅生动述说着过去，也深刻影响着当下和未来。

关键词：文物保护；数字化；南京朝天宫

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.06.012

第19届国际古迹遗址理事会（ICOMOS）全体会议将“数字赋权时代的文化遗址保护和阐释”作为会议四大核心議题之一，文化遗产的数字化保护实践成为当今重要的研究领域。随着数字技术不断发展更新，为传统文化遗产的管理和保护提供了全新的思路和技术手段。2021年8月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于在城乡建设中加强历史文化保护传承的意见》，提出“保护文物本体及周边环境，大力实施原址保护，加强预防性保护、日常保养和保护修缮。保护不同时期、不同类型的历史建筑，重点保护体现其核心价值的外观、结构和构件等”。但现阶段文物建筑数字化成果主要作为存档使用，作为展示应用使用的较少，各步骤间缺乏关联性，亟须对各个步骤进行宏观规划，增加其关联性，减少由于缺少系统性思维而造成的资源浪费与信息缺失。以朝天宫古建筑群数字化保护为例，在该理念的指导下，首先对朝天宫建筑群利用三维激光扫描和建模、数码摄影、BIM建模等数字化手段，采集、加工、存储朝天宫建筑群的基本信息，建立朝天宫古建筑群文物数据库；利用数字化技术对数字化建设的成果进行展示，立体再现文化遗产的原貌，更好地促进对文化遗产的研究和展示；探索新的表现形式和展示方式，全方位推进数字技术在馆藏文物中的综合应用。

1 系统视野下的文物建筑数字化理念

在对文物建筑进行数字化工作准备阶段就将系统性思维作为重要指导理念并使其贯穿于工作的全过程，以保证数字化工作逻辑清晰、采集内容完整、成果使用便利、资源应用多元的良好效果。

1.1 系统化的数字化采集

经过多年的科技发展，以三维激光扫描、近景摄影测量等为代表的数字化采集技术在文物建筑信息采集上的应用已日趋成熟，但往往对于文物建筑数字化的采集对象没有较为统一的标准，在实际工作中只注重建筑主体部分信息的采集，对于其中蕴含的大量人文历史信息未能得到系统全面的保存。这无疑不是在提醒我们，在面对文物建筑时，不能使所采集的对象脱离其赋存环境；并要对其建筑历史、修缮记录、建造技艺包括原有纸质档案等资料进行采集与记录；同时对于现状的采集要能够全面翔实地记录，正如上海市政府在历史建筑档案管理工作中提出的要求“一座历史建筑，为了更好地进行保护和管理，并更好地发挥他的作用，必须有计划地建立起完整的科学技术档案。要求做到万一这座建筑全部被毁，也能根据这些档案资料加以复原的程度”，完成文物建筑的数字化采集工作。

1.2 系统化的数字化加工

在数字化采集资源加工阶段，系统性思维首先体现在对建筑本体、建筑赋存环境、建筑附属文物等不同类型要采用不同的加工方式，以建筑本体而言，制作BIM模型和三维模型能够较清楚、立体、直观地对建筑概貌、建筑技术等进行记录和展示；对于赋存环境，720°全景拍摄、正射影像等能够全面、真实地记录建筑所处环境，并进行大面积的保存记录；对赋存文物根据其具有特色的历史价值采用不同的加工方式，彩画类着重显示颜色、纹饰；碑刻类利用数字拓片等技术还原笔锋等细节。其次，系统性思维还体现在统一资源建设成果的格式问题上，现有的文物建筑数字化成果格式繁复多样，建设成果往往需要对应的专业软件才能够打开使用，对于非相关专业的技术人员及管理者往往需要学习大量的软件使用方法，大大降低了工作效率，如果能够在加工提交阶段预先设想到这个问题，就能尽可能地在现有技术水平下约束建设资源的提交格式，建立不同类型的文物建筑数据资料的标准规范，从数据源头进行控制，保证数据的规范性和统一性，实现数据的无缝对接与转换，同时能够为数据采集方式、内容以及采集设备的选择提供规范性指导，有效保证建设资源数据的标准化与规范化，减少软件和管理系统的冗余，降低资源的使用门槛，提高资源的利用率。

1.3 系统化的数字化应用

文物建筑数字化成果现阶段还大量停留在为文物提供基础资料的阶段，往往只是作为档案进行存储，以期在建筑需要修复时作为原状资料进行使用，在现阶段展示利用的形式和频率还远远不足，一方面是上文提到的成果格式问题，另一方面是现有展示手段和设备的单一与分散阻碍了资源的利用，不可忽视的是，有许多资源由于知识产权等问题，管理者往往无法界定其是否适于公开传播，也是阻挡资源传播应用的原因。在此基础上，能否搭建专业的数字化综合信息管理平台，对现有的数字资源加以整合，并进行统一的管理，不仅仅是单一类别资源的简单堆砌，也是从系统性视野对其进行分类梳理了管理资源可否公开，使用何种手段进行展示利用，是否能够进行专业性研究等，以量变引领质变，更好地满足管理、教育、展示传播的多维业务需求，推进数字档案的利用和共享，为古建筑的保护和应用提供更好的支撑。

1.4 系统化的数字化档案存储

数字化技术大潮奔腾涌动，为赋能千行百业转型升级创造了新机遇。同样也为古建筑档案的存储和应用提供了新的方式，注入了新的动力。一方面要根据数字化档案长期保存的需求，做好存储设备的升级换代工作，提升数字档案的可读性和长期保存的可靠性。另一方面，要加强技术研发，确保数字档案的保密性和安全性，严防恶意攻击、病毒感染、系统故障等损毁档案数据的风险发生，同时做好档案数据的备份，真正在文物保护、利用、研究的实践中发挥数字化档案的积极作用。

1.5 系统化的数字化档案工作者应具备基本素质—兰台精神

要在系统化视角下考量数字化档案工作，必须优化全馆的人才队伍结构，术业有专攻，用好用活各类人才十分关键。随着科学技术的发展，对档案工作者要求越来越高。不仅要掌握档案工作方面的前沿技术和专业知识，而且要继承和发扬老一辈档案人心血浇铸的档案行业特有的精神—兰台精神。要耐得住寂寞、敬业执着、忠于职守、尊重历史、据实立档，默默无闻地以自己的专业知识和精心操作留住历史发展的每一瞬间，保护档案功在当代，传承文明利在千秋，不断开启兰台精彩篇章，用实绩彰显中华文明的灿烂成就和辉煌未来。

2 系统视野下的文物建筑数字化设计

系统视野下的文物建筑数字化设计共分为数字化保护、数字化管理与数字化展示三个阶段，完整囊括文物建筑数字化的各个步骤。首先，通过管线测绘、精细三维建模、数字拓印等技术对南京朝天宫文物建筑群进行全面、系统的数字资源采集，形成朝天宫（南京市博物馆）文物建筑群数字化保护的基础数据。同时，对朝天宫文物建筑群进行档案图纸扫描、档案资料整理及建筑测绘图绘制。通过丰富、多维的数字资源，实现档案资料、文物建筑细节信息真实、直观地永久记录与科学保存，避免因人为操作、环境影响导致文物细节信息丢失，为进一步的保护研究、展示利用及修复修缮等工作夯实详细、准确、全面的数据基础；其次，在以上数字资源建设的基础上，将数据整理入库，通过开发文物建筑综合管理系统，实现博物馆档案资料、三维模型、测绘图纸等多种数字资源的精细化管理，实现数字资源的共享利用，提升博物馆相关业务的管理效率。最后，基于VR头盔、VR主机等设备，开发文物数字交互展示系统，并集成文物建筑数字资源，实现博物馆文物建筑的虚拟漫游体验和交互操作，丰富博物馆的参观展览形式，提升博物馆的公众服务能力（图1）。

3 系统视野下的文物建筑数字化实施

3.1 朝天宫文物建筑概况

雄厚壮美的朝天宫位于南京城西南冶山之畔，南临古运渎，北倚冶山，其建筑历史可追溯至六朝时期。现存文物建筑主要有棂星门、大成门以及东、西庑、大成殿、崇圣殿、敬一亭、飞云阁、飞霞阁、景阳阁、冶心亭、静心亭、沁心楼等（图2、图3）。朝天宫在历史更迭中遗存了许多碑刻类文物，记载着在这里发生的历史故事，如明代“奉敕重建朝天宫”碑、“赑屃残碑”“清代乾隆帝题诗的御碑”“东晋卞壸墓碣”等。朝天宫1956年被列入江苏省文物保护单位，2013年被列入全国重点文物保护单位。它是江南地区现存古建筑等级最高、规模最大、保存最为完整的明清官式古建筑群落，素有“金陵第一胜迹”的美誉。李白、刘禹锡、苏轼、王安石等许多历史名家在此写下赞美之词。朝天宫古建筑格局、样式、营造技术等是我国古建筑尤其是明清建筑重要且难得的实物资料，具有极高的历史、艺术和科学价值。

3.2 文物建筑信息数字化采集加工

朝天宫每一座建筑都是一段历史的缩影、一种文化的结晶，弥足珍贵。我们必须用好、用活现代数字技术，发挥文物建筑数字化保护在传承中华文明中的积极作用。

3.2.1 完成早期历史沿革资料梳理与录入

對现有朝天宫文物建筑档案资料进行整理和类别划分的基础上，根据资料年代的不同做系统化的整理，形成一系列文物建筑完整档案，确保快速准确查阅到所需档案。同时根据现存的资料档案，查漏补缺，缺失部分结合专业能力和数字化采集成果补齐，应包含新扫描建筑图纸的编目、索引等标注工作。

同时，整理朝天宫档案中建筑改造、维护、机电、电路、展陈等图纸，并进行扫描，将扫描后的文物建筑图纸资料导入数字资源管理系统中，实现数据的整合和迁移，以方便后续的统一管理和适当调用。

3.2.2 文物建筑强弱电、给排水系统等管线勘测、图纸绘制及BIM建模

对朝天宫范围内管线（包含但不限于强弱电、给排水管线）进行勘测，绘制管线图纸并对管线进行 BIM建模（图4）。

3.2.3 文物建筑精细测绘与三维建模

按照对文物建筑三进敬一亭、三进飞霞阁、三进飞云阁、三进御碑亭、三进崇圣殿、二进大成殿、二进西庑及走廊、二进东庑及走廊、大成门、一进西厢房、一进东厢房、棂星门进行整体高清纹理照片拍摄、相控点测量、三维激光扫描以及测绘等，以获取文物建筑及附属文物的高精度数据。

3.2.4 文物建筑BIM建模和图纸绘制

对朝天宫文物建筑群进行三维数字化（图5、图6）和BIM建模，以三维BIM模型作为载体，利用BIM数据的三维模型，可以检测文物建筑、文物本体的保存状态，可以为文物的维修保护、QS（造价咨询）管理、施工管理提供最优化的决策参考，从而最大限度高效地提升历史文化遗产保护和管理效率。

3.2.5 碑刻数字化及数字拓印

对朝天宫奉敕重建的朝天宫碑、御碑和成化碑进行三维数字化采集（图7），制作文物三维模型，用于文物保护、研究、展示、教育和文创开发。

3.3 文物建筑信息管理系统开发

文物建筑信息管理系统依托BIM、GIS、空间数据库和数字信息等技术，通过对文物建筑数字资源的数字化管理和建筑信息模型管理，为后期文物建筑的保护研究与展示利用提供便捷工具，全面提升博物馆数字资源规范化、信息化管理水平，进一步深化利用文物建筑数字资源赋能。基于资源统一管理和共享共用的理念，通过数字资源管理子系统实现对历史资料、图纸等相关文档的保存、调阅等功能，为后期文物建筑的保护与修缮工作提供数据平台，管理者能够准确快速地获取文物建筑的真实历史信息。以文物建筑三维模型为依托，充分运用BIM和GIS技术，通过建筑信息模型BIM子系统，在三维虚拟建筑场景中实现文物建筑的三维精细模型可视化，使人们能够全方位、多角度地了解目前文物建筑的环境和文物建筑群，管理者能够清楚文物建筑当前保存的真实现状，实现对历史资料、图纸等相关文档的保存、调阅等功能，并且将日后的保护修缮工作记录于系统中，形成一个完整的、可持续性的管理工作平台。系统需要预留出用于后期文物建筑监测管理模块、历史信息发布模块、与互联项目报告相关的数据共享等链接的端口。

3.4 文物建筑数字资源开发利用

3.4.1 文物建筑虚拟现实展示利用

基于文物建筑三维模型等数字资源，开发数字文物交互体验系统，通过制作一套VR系统（图8），采购配套VR头盔、显示屏等硬件设备，实现对文物建筑的逼真展示和交互体验。观众可通过数字文物交互体验系统自主操作，以人的视角行走，在场景中任意停留，自主游览各种文物建筑数字资源，尽情观看文物建筑数字展示特效，并支持多种交互操作，用户可在虚拟空间内自由、灵活地完成三维模型互动操作，从而进一步加深对文物建筑特色的了解和体悟，感受文物建筑的特色和魅力。数字文物交互体验方式在吸引观众注意力的同时，既能给观众带来强烈视觉感受，又能让观众以趣味性、互动性的方式学习相关历史和文物知识，更深入地了解文物的历史背景和当代价值。

3.4.2 文物建筑微课程

坚持古为今用，推陈出新，充分运用博物馆文物研究成果，准确讲述历史故事，发挥以史育人的作用。首先利用采集的资源设计朝天宫（南京市博物馆）专题学生课程（图9），通过每节15分钟的课程引导学生通过知识介绍、图片欣賞、延伸阅读等方式，掌握朝天宫建筑群的历史演变及建筑特点，感受我国文物建筑的艺术魅力，激发学生对南京的热爱，引导学生对我国文物建筑、博物馆产生兴趣。

3.4.3 虚拟博物馆建设

随着信息技术的迅猛发展，元宇宙的概念正在兴起，更加丰富生动的交互体验方式，能给观众带来强烈的视觉感受，更能激发游客的兴趣和互动性。所以将来可以更加全面地运用文物建筑的三维模型等数字资源，通过虚拟现实技术、网络技术以及相关硬件设备构建虚拟博物馆，打破实体博物馆的局限性，大大扩展博物馆的延伸空间，最大限度地扩展博物馆功能。借助虚拟设备，人们可以更好地再现历史，通过各种虚拟现实技术模拟现实的场景，达到图像、声音等方面的高度拟真，在不动一砖一瓦的情况下，人们同样能够身临其境地领略历史古迹的魅力，这不仅节省了资源，也符合可持续发展观的要求，同时也把文物建筑无形的遗产延续和传播下来。

4 结语

在文博事业的实践中，我们深刻认识到确保朝天宫古建筑群和馆藏文物安全是首要任务，也是博物馆开展各项事业的基础。我们要积极响应习近平总书记关于“要把凝结着中华民族传统文化的文物保护好、管理好，同时加强研究和利用”要求以及在文化传承发展座谈会上发表的重要讲话精神，推动文物工作与时代发展同步同向，认真贯彻“保护第一、加强管理、挖掘价值、有效利用、让文物活起来”的新时代文物工作方针，积极落实数字化发展战略，为文物建筑的长期保存和利用创造有利条件。文物保护不仅是实体文物，还有“人文气息”“文化底蕴”等诸多无形的文化传承。随着数字化技术的发展，一些新的成果将不断涌现，因此要不断研发新的技术，加强对数字技术的推广与运用，将数字技术和文物保护和利用充分结合起来，发挥其高精度和高逼真等优势，构筑科学的文物建筑数字化管理与保护体系，进而提升数字化成果的应用率与管理水平，更好地完成文物的保护、展示和科学研究，将中华优秀传统文化发扬光，坚定文化自信，实现文化自强，切实把党的二十大提出的推进文化自信自强，铸就社会主义文化新辉煌精神落于实处，完成传承弘扬中华优秀传统文化的历史责任和时代使命。