文物保護：讓科技為傳承保駕護航

石冼凡 浙江工業大學

文物保護：讓科技為傳承保駕護航

石冼凡 浙江工業大學

杭州歷史悠久，曾經是吳越國的國都、南宋都城，自古繁華名勝之地，歷史的痕跡遍布了杭州的大街小巷：南宋皇城、風波亭、梵天寺、岳王廟……這些豐富的古代歷史遺跡，既是杭州的財富，也是世界的文化遺產。

然而，隨著時間的推移，文化遺產不斷地風化，文化信息也在不斷地流失。傳統的文化遺存保護技術雖然對于文化遺產的保護發揮了巨大作用，但仍十分有限，開發利用與保護工作間也存在著巨大的矛盾。

幸運的是，數字化技術的出現，在一定程度上可以解決這些問題。以南宋皇城的保護與開發為例，利用數字化技術把所有能夠記錄的重要文化遺存信息都記錄在電腦里，使將來的人類能夠看到這些藝術瑰寶、甚至重新體驗千百年前的生活文化，是現階段較為可行的保護方式。

數字化是文物保護的必然方向

在文化遺存的開發利用發面，虛擬現實技術將能有效拓展開發利用的形式與手段。當然，信息技術和設備是文化遺存數字化保護技術發展的物質基礎，使其成為可能；反過來，文化遺存數字化保護技術的發展又能找到現有信息技術和設備的不足，從而推動和促進其發展。

數字化技術在文物保護中具有十分大的可行性。

在信息技術方面，上世紀60年代起至90年代陸續出現了遙感技術、計算機網絡技術、計算機圖形學技術、人工智能技術、多媒體檢索技術、虛擬現實技術、計算機輔助協同技術和物聯網技術，這些技術經過幾十年的發展，已經陸續成熟。

在硬件設備方面，上世紀60年代末出現了計算機網絡，為文物保護單位內部之間建立起廣泛的聯系和協作提供了可能；在70年代，美國科學家發明了探地雷達并迅速在文物保護領域得到應用，用于探測埋藏地下的文物遺址，同時期還出現了將傳統傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構成的傳感器網絡雛形和電子速測儀，不僅可以讀取距離長度而且可以讀取豎直和水平度盤，可以用于考古發掘現場的測繪；到了上世紀80年代，Cyberware公司研制出世界上最早的三維掃描儀產品，能夠滿足場景和文物的三維模型的獲取；進入90年代，陸續出現了CAVE系統、GPS和無線傳感器網絡，可以分別用于文化遺存的沉浸式虛擬交互展示、遺址發掘現場測繪和重大考古遺址的監控。

數字化手段在文物保護中的多方應用

現在，文化遺存的數字化保護技術已經在國內外的很多文物保護單位得到了應用，并取得了初步效果，已經涵蓋了包括考古發掘、考古研究、檔案管理、保藏修復、陳列展覽、開發利用等各個方面。

在發掘過程中，雖然通過拍攝照片、繪制發掘現場草圖等方式已經能夠獲取發掘現場的很多信息，但仍未達到全方位信息記錄的目標，隨著考古發掘工作的完成，原本深埋地下的很多重要信息，比如器物、尸骨之間的準確位置信息也就永遠消失了。在數字技術的支持下，文化遺存的考古工作手段得到了拓展，考古發掘結果形式也更加豐富。如全站儀的應用使得文物出土方位分布測量效率更高、結果更準確；三維掃描儀的應用使得考古發掘現場全方位表面形狀信息得到記錄等，可以設想在南宋遺址的發掘過程中，發掘一層，記錄一層，最終在電腦上再現這一過程。

在測量文物尺寸時，需要對文物進行物理操作，而如果一次性完成整個文物的三維掃描，以后就能盡可能地減少物理接觸，從而降低可能導致文物的二次損壞的幾率。在文物分析與鑒定方面，以前往往需要很多高級專家湊在一間房間才能完成，導致專家們把寶貴的時間浪費在了交通工具上，而計算機輔助協同技術和虛擬現實技術的出現，使得遠程鑒定和討論成為可能。數字技術在考古研究的過程中可以起到重要的輔助作用，基于形狀的器物斷代技術、三維空間可視區域分析輔助進行遺址區域預測技術等都對考古研究工作帶來了關鍵性的幫助。

檔案管理工作中，通常在文化遺存的檔案中包括了文化遺存的編號、尺寸、重量、材質、出土方位、出土時間、年代、病害狀況、照片等信息。隨著數字化技術的發展，文化遺存的數字圖像、數字視頻、三維模型、與文化遺存相關的文字與多媒體等信息的采集管理也逐漸開始成為文化遺存檔案管理工作的重要內容。數字化檔案管理的優勢已經逐漸得到了體現，各大文物保護單位也正在向數字化檔案管理方向轉化，從傳統的文字和圖表信息記錄已經發展到照片、視頻、三維模型等多媒體信息的采集，并開始采用計算機數據庫等手段來輔助大量信息的綜合管理，一些專門的GIS信息系統也被開發出來輔助文化遺址的大面積綜合信息管理工作。

保藏修復工作既包括了對文化遺存的監管看護，又包括了對文化遺存病害毀損的修復。數字技術可以有效提升保藏工作中的環境監測工作效率，通過傳感器和網絡能夠不間斷地對文化遺存及周邊環境條件進行監測。數字技術也對文化遺存安防工作提供了有力支持，生物認證、數字加密技術加強了文化遺存保藏和網絡信息保護的力度。杭州作為南宋首都，有大量的宋畫，由于其脆弱性，其數字化工作一直是一個難題，目前浙江大學開發的大幅面書畫掃描設備已經很好地解決了這一難題，使得大量的書畫重見天日，不再在博物館束之高閣，為研究和開發利用打下了堅實基礎。在修復工作中，數字化技術甚至可以通過分析文化遺存的物理屬性和周邊環境變化，重現出文化遺存在歷史時期的模樣，對修復工作提供參考和幫助。對于破碎文物，比如字畫、器物等，可以在計算機上先完成拼接修復方案的論證再進行物理的修復。

一般來說，參觀者只能在開放的時間段內親臨現場參觀，另外，展覽的內容也是千人一面，不能滿足廣大參觀者個性化的需求，大同小異。此外，很多文化遺存飽經滄桑，已經千瘡百孔，現在已經與當初的模樣有著天壤之別，無法讓參觀者體驗到當時的偉岸雄姿，而現在增強現實技術已經開始成熟。一些重建的遺址場景輔助游客更直觀的了解古代的自然場景和生活狀態，聲光電技術逐步應用于博物館的展示中，虛擬現實技術也開始在一些大型的博物館為游客帶來更具真實感的體驗，還能讓參觀者參與互動體驗，身臨其境地切身感受一番，擺脫時間和地點的束縛，自由把玩欣賞，數字技術為陳列展覽帶來了嶄新的形式。

數字技術讓文化遺產得到更大的開發

文化遺存是人類文明歷史的沉淀與結晶，蘊涵著大量的歷史、文化與科技信息，有效地保護、研究和利用這些文化遺產，能夠為社會政治、經濟、文化各方面全面與協調發展服務。

文化遺產在旅游業大受歡迎，這是顯而易見的，文化遺存中蘊含的藝術價值還被發掘應用到了建筑、印染、廣告等行業。旅游、影視創作、游戲開發、臨摹和工藝品制作、印刷出版等都是文化遺存開發利用的內容，在數字化技術的支持下，將能夠促進文化遺存深層次價值的挖掘利用，如古文化風格的圖案創作、動畫創作等；也對文化遺存保護與開發之間的矛盾提出了可能的解決思路，如通過虛擬展示技術讓文化遺址景點旅游與文化遺址保護工作和諧共生發展。

隨著各類新理論、新技術和新設備的不斷涌現以及現有技術的不斷改進和現有設備的性能提升，文化遺存的保護技術和設備也正在與時俱進，日臻完善，以前很多無法完成的工作變成可能，利用也更加深入。隨著數字化技術的不斷完善，社會需求的不斷增強，文化遺存的數字化保護這個融合了計算機技術、文物保護等多個學科的嶄新研究方向，將會受到越來越多的計算機和文物保護領域研究人員的關注。