“數字遺產”理論與創新實踐研究

賀艷　馬英華

摘要：本文所指的“數字遺產”是“文化遺產”和“數字化”跨界融合的一個新興知識集成和研究領域，超越了常規的“文化遺產數字化”，拓展到更廣泛的原生數字內容創造和應用創新領域。數字遺產的工作準則為：真實性、在地體驗/感染力、適度技術、古為今用。羅馬瓦倫蒂尼官地下浴場遺址創造性的利用數字投影技術，讓浴場的原貌在遺址上虛擬重生，讓體驗者獲得了無法忘懷的震撼體驗。“數字圓明園”從建筑史和遺址保護的基礎研究與實踐，拓展到與當代科技相融合的數字復原和虛擬再現，再轉化為大眾接觸、理解和參與的多層次應用產品，為遺產地提供了嶄新的整體解決方案。

關鍵詞：數字遺產；數字化；創新實踐；數字圓明園

在當今經濟、文化全球化的背景下，深入挖掘、解讀和傳遞文化遺產的歷史信息和文化價值，贏得廣泛的社會認同，已成為國家文化復興方向的重要引領。許多國家已經把文化遺產保護從“國家行動”上升到“國家戰略”層面。中央多次強調要切實加強文物工作，發揮文物資源在傳承和弘揚中華優秀傳統文化、實現中華民族偉大復興中國夢中的重要作用。2016年2月24日，國務院總理李克強主持召開國務院常務會議，部署了“加強文物保護合理利用，傳承文化根脈，凝聚民族精神”的工作要求。

聚焦當下，科技的發展與普及大幅地改變了人類溝通與知識傳播、知識使用的方式，跨界融合創新為許多傳統行業帶來了顛覆性的變革。數字信息技術的興起，大大突破了傳統遺產保護手段的局限性，一方面為文化遺產的認知、保護、展現和傳播提供了更豐富的技術選擇，為破解遺產保護的諸多難題找到了突破口；另一方面也開始改變傳統的思維模式，為文化遺產的傳承與利用提供了新的發展路徑，注入了新的活力。可以預見，這種改變必將成為未來文化遺產保護發展的重要方向。《國務院關于進一步加強文物工作的指導意見》中也明確指出：發揮科技創新的引領作用，充分利用云計算、大數據、“互聯網+”等現代信息技術，推動文物保護與現代科技融合創新，并實施“互聯網+中華文明”工作計劃。

近年來，我國文化遺產領域內的數字化應用發展迅猛，甚至可以說是已經掀起了一股數字化“熱潮”，也已取得了一定成果。基于實踐，回顧總結，才能知得失。如何妥善處理“保護”和“利用”的關系，如何判斷和篩選“適度的技術”，技術究竟要為遺產提供什么服務，如何提供服務，服務如何創新……都應該超越技術本身，重回保護遺產的初衷：傳承歷史、傳承文化。

一、“數字遺產”理論研究

1.“數字遺產”概念辨析

“數字遺產（Digital Heritage）”是一個誕生于數字時代的全新概念。目前，國際上使用的“Digital Heritage”一詞，有著三種不同的含義：1）以數字方式生成的具有長久價值和意義的獨特資源和信息（即“有價值的數字資源”）；2）存在于網絡虛擬空間中的可繼承的網絡權益和財產（即“可繼承的虛擬財產”）；3）“文化遺產”和“數字化”跨界融合（即“文化遺產+數字化”）。

（1）數字遺產（有價值的數字資源）

2003年，聯合國科教文組織通過《保存數字遺產憲章（Charter on the Prese rvation of Digital Heritage）》，將“數字遺產”定義為：以數字方式生成及存儲的，具有長久的價值和意義，應為當代人和后代人加以保護和保存的獨特資源和信息，包括以數字方式生成的或從現有模擬資源轉換成數字形式的有關文化、教育、科學和行政管理的資源及有關技術、法律、醫學及其他領域的信息。數字遺產是共同遺產，保存其目的是為了確保其始終都能被公眾所使用；保存對象需篩選確定，并應優先保存“原生數字”資料——指那些除了數字形式外，別無其他形式的資源。

（2）數字遺產（可繼承的虛擬財產）

2005年，在美國發生的一起關于去世者網絡賬號繼承權的訴訟案，讓人們開始關注那些存在于虛擬網絡中的數字信息。“Digital Heritage”開始被用于指稱那些存在于網絡虛擬空間中的可繼承的網絡權益和財產，如：用戶網絡社交平臺賬號、電子郵箱賬號密碼；網絡硬盤里的資料、個人網絡相冊；網游用戶配備的游戲裝備和虛擬貨幣等。目前，西方國家逐步開始將其納入繼承范圍，著名網絡服務公司Facebook、Google等也都推出了相應的服務內容。顯然，這些個人遺產的隱私屬性，與前述“數字遺產”完全不同，但在網絡搜索中其熱度明顯大于前者。

（3）數字遺產（文化遺產+數字化）

自1990年代以來，數字技術已廣泛用于文化遺產的保護、研究、交流和管理工作，取得了積極的效果。由于早期工作“是將文化遺產通過技術手段轉換成數字化形態，充分應用lT技術對其進行數字勘探、挖掘，使其重現和再生，并通過多媒體數據庫技術得以永久保存后，利用互聯網向世界傳播”，即偏重于對文化遺產現存本體進行記錄、查詢和傳播，所以一般使用“文化遺產數字化（Heritage Digitization）”一詞。

2012年，在北京召開的第二屆文化遺產保護與數字化國際論壇（CHCD2012）使用“數字遺產·分享遺產”（e-sharing culture heritage）作為會議主題，首次使用“數字遺產”一詞來指稱文化遺產領域內的數字化工作，并推出了基于準確數字虛擬復原的“數字圓明園”創新應用產品，引起了與會學者們的高度重視。2013年、2015年，聯合國科教文組織連續支持召開“國際數字遺產大會（Digital Heritage InternationalConference）”，聚焦于五大類型（考古遺址/建筑遺產、文化傳統民俗等非物質文化遺產、可移動文物及博物館、古籍文獻等檔案資料、網絡及新媒體等具有藝術性和創意感的數字內容），六個工作領域（數字記錄和采集、數字展示與可視化、數字內容管理與解析、數字遺產相關政策與標準、數字資源保存、數字遺產解決方案和應用實踐），涵蓋了理論研究、技術創新、案例實踐和設備研發等方面。其中第二屆會議由一系列與數字遺產相關的賽事、展覽、論壇及研討會組成，共收到全球范圍內來自信息科學、考古學、藝術學、檔案學等學科及其交叉領域的270項作品，表明使用“Digital Heritage”一詞來描述“文化遺產”和“數字化”跨界融合的新興知識集成和研究領域（其內涵已經遠遠超出了“文化遺產數字化”），在國際上已經獲得了廣泛認同，并還在進一步形成和完善中。本文所探討的“數字遺產”即這一新興領域。

2.行業發展現狀分析

文化遺產領域內的數字化應用工作，在西方國家起步較早。無論在應用對象還是在應用方式上，都經歷了一個從無到有，從低級向高級發展的過程。這是由計算機及其相關技術的發展水平和文化遺產保護視野的日益拓展所共同決定的。目前國內外在該領域的發展方向、探索實踐，尤其在技術層面的差距并不大。

伴隨攝影測量等計算機視覺表現技術的發展，文化遺產數字化經歷了從二維到三維，再到四維的發展過程，三者之間具有相互交叉的部分，并非機械地劃分。在二維時代，文化遺產數字化是指圖像、圖檔的檔案化，該時期主要為圖書館、美術館或檔案館等具有大量珍貴史料的機構利用數字圖像技術對珍貴圖文資料進行數字記錄、復制。之后隨著三維成像技術、虛擬現實概念的出現，數字化工作開始拓展到文物、建筑、遺址等空間物體上，通過三維掃描對遺產本體進行現狀記錄與展示，各地博物館則逐步開展了虛擬博物館的建設并通過網絡進行遠程展示。近年來，依托增強現實（AR）等相關技術的發展，文化遺產數字化在三維呈現的基礎上，增加了基于時間軸的不同歷史階段的對比展示（如遺址現狀與歷史盛景的對比），實現了四維時空的拓展。

從互聯網技術發展的角度看，文化遺產數字化成果的使用分享模式經歷了本地存儲、網絡共享及移動交互三個階段。早期的數字化成果主要保存到CD-ROM上，起到數字記錄/存儲/備份的作用，主要由研究者和管理者使用。隨著網絡的普及，數字化成果獲得更多的傳播機會，管理者也可以更為快捷和系統地開展管理，這個階段的主要產品是提供便于查詢和基礎使用的網絡平臺和數據庫，主要使用者也從研究者、管理者拓展到業余愛好者。現階段，隨著移動網絡和物聯網的迅猛發展，文化遺產數字內容可以借助手機APP、VR/AR設備，通過信息推送、交互體驗等形式，更主動、更快捷、更廣泛地傳遞給走過路過的普羅大眾；并可以同步接收/采集到用戶反饋信息，通過數據分析、用戶畫像，進一步改善應用產品，取得更好的傳播效果。

目前，文化遺產數字化工作主要分為數字化采集記錄、數字化研究管理、數字化展示闡釋三大版塊。數字化采集記錄技術包括遙感航攝/機載激光雷達，攝影測量/圖像建模，三維激光掃描，紅外/多光譜圖像勘查，水下測量與探測等，從業者多來自于測繪領域；數字化研究管理技術涵蓋防災與監控、監測與預防性保護、計算機模擬分析、數據庫，信息管理平臺、BIM等，從業者多來自于計算機領域；數字化展示闡釋目前運用較多的技術有網站/網絡交互、3D建模&后期處理&動畫、燈光/投影/全息成像、虛擬現實/增強現實，從業者多來自于多媒體領域。可以說尚處于機械性數字化為主的時期。

大部分文化遺產研究者、管理者與數字技術服務公司的合作，都是采用項目委托方式進行。受制于項目經費、工作周期有限，雙方角色和專業領域跨度過大等種種因素，甲乙方之間很難展開深入的思想碰撞、跨界創新，從而導致文化遺產數字化工作普遍面臨以下問題：

（1）需求不明確，反為技術所累

目前國內大多數遺產地及博物館的管理者，對于

數字化能夠解決遺產保護的什么問題？數字化應該解決什么問題？數字化能對當地文化遺產工作提供什么樣的幫助？大多缺乏了解。因此往往只是跟風開展數字化工作，普遍表現出工作較為盲目，過度追求和依賴新技術、新辦法，將希望寄托于不斷更新換代的數字設備上，而不理解技術要服務于保護與闡釋需求。導致數字化建設偏離文化遺產工作的初衷，數字化工作所投入的人力、物力以及財力成為一種建設性浪費。

例如由于缺乏對適度技術及方法的探討，導致大量記錄工作仍止于復制層面，大量的古建筑三維激光掃描數據雖然保存了海量信息，但沒有后續的研究利用，大量數據堆積成為數據冗余；考古現場雖然進行了數字測量測繪，考古人員對數字化成果的檢驗及成果使用效率并不高。輔助研究或管理系統也多停留在數據庫層面，分析功能和易用性太差，導致本應是提升工作效率的工具反而變成了“填寫負擔”。展示方面為了“數字化而數字化”的現象更是屢見不鮮，甚至導致了聲光電技術的濫用。

（2）自說白話，見物不見人

“物”指文化遺產的“物質本體”和當代工程中的“實體物料”，“人”則不僅指“古人”更指“今人”。

文化遺產是歷史上某一種文化所遺留的物質見證，對其保護和展示，都應該是透過物質遺存感知其所反映的文化。但由于研究的不足，導致很多工作只能停留在對文化遺產本體的“看護”階段，展示內容僅限于對物體進行平實說明，信息較為破碎，缺少脈絡聯系，不能反映物體所經歷和承載的故事，所以讓社會公眾感到疏離和難以理解。而且數字產品的設計往往單向來自于開發人員，對于實際用戶的習慣、需求、偏好缺少了解和考慮（或簡單地認為老百姓什么都不懂，一味媚俗），沒有形成以“知識學習”和“用戶體驗”為中心的產品設計機制。同時，由于現行經費結構的局限（只認有形的物資，不認無形的智力創造），保護和展示工作多集中于“實體工程”，嚴重缺乏對管理體制、資源配置、配套政策和社會壓力疏導、經濟盈虧平衡等軟性內容的研究。

（3）數字原創內容匱乏，產業延展不足

目前國內不少遺產地和博物館都已經設置了數字展項，但展項設置往往本末倒置，并不是根據需闡釋內容來確定展示形式，更多的是因為先決定了要設一塊觸摸屏才去編制內容。導致展示內容缺乏深度，對研究成果的理解和合理性轉化過少，相互抄襲和模仿的痕跡明顯，無法形成有價值的內容產品。

隨著社會公眾對于歷史記憶和文化知識學習需求的上漲，基于文化遺產的數字內容開始增多，如各類歷史題材電影創作，部分遺產地和博物館也開始嘗試制作發起制作數字動漫、數字影片、文創產品。但由于研究和創作兩塊工作嚴重脫鉤、缺乏打造精品lP意識等問題，最終形成的作品對文化遺產的原創內容體現不足，膚淺和同質化現象突出。實際上，基于文化遺產的數字原創內容，可以在不干擾遺產本體保護的狀況下，與教育、會展、文化活動、旅游、游戲、影視等多種相關領域充分開放融合，實現遺產的可持續發展和發揚傳承；為文化遺產從行業內走向社會公眾，從文化資源走向文化產業提供一條嶄新的道路。

（4）缺乏行業共同意識和頂層設計

數字遺產是一個集合了多種技術和學科的復雜領域，而且應用性很強，不同類型、不同地域的文化遺產情況差異也很大，因此初期應鼓勵開展廣泛的、多樣化的探索實踐，但在行業發展進入加速期的情況下，則需要及時總結，加強引導，避免浪費。目前，已有不少機構開始編寫專項的技術規范和操作規程，擬解決技術文件規范性和集成標準等問題；就筆者參與評審的幾份材料來看，編寫者來自“文物”端還是“技術”端的差異十分明顯。在現階段行業還缺乏共同意識的情況下，不宜避重就輕，僅就技術論技術；應該先在各類示范項目基礎上總結共性問題，做好頂層設計，確定工作準則，再按照標準、規范和規程的次序推進。

二、“數字遺產”創新實踐案例研究

1.羅馬瓦倫蒂尼宮地下浴場遺址數字展示

意大利羅馬瓦倫蒂尼宮地下浴場遺址數字展示堪稱目前世界上遺產展示闡釋的最佳作品。這一數字展示項目從2007年開始啟動，2012年完成第一期工程，2014年完成第二期；兩期工程共投資約300萬歐元。

瓦倫蒂尼官（Palazoo Valentine）位于羅馬市中心（距離威尼斯廣場不遠），是一座始建于1585年的宮殿，宮殿后面是“潘塔諾”廢墟中的圖拉真柱和奧古斯都帝國廣場。在宮殿的一次地下擴建工程中，于宮殿地下7米深處發掘出一處古羅馬時期的浴場遺址。

浴場遺址范圍較小，內容卻相對集中，而且位于地下，遺址本身可讀性不強，若開放給游客參觀，展示效果十分有限。但館方通過對遺址歷史原貌的深入研究，創造性地利用數字投影技術，制作了一套具有現代魅力的展示秀。在90分鐘的參觀體驗過程中，比舞臺燈光更細致的激光投影和音響等硬件設備通過中央集成控制器協調控制，跟隨國寶級配音大師的精彩解說，浴場的原貌在遺址上虛擬重生，通過“殘缺的遺址現狀”與“完整的歷史原狀”所形成的強烈視覺對比，讓體驗者獲得了無法忘懷的震撼體驗：

游客剛進入遺址時，看到的是一間間光亮的空曠房間，腳下踩的是用透明玻璃搭建的地板，透過玻璃向下看可以看到腳下3米深處的浴場遺址（圖a）。

然后室內燈光完全關閉，伴隨著解說旁白的響起，腳下的遺址一點一點地帶著輪廓“被點亮”起來。例如圖b中浴池的輪廓被燈光一點一點的“勾勒”出來，最后又“填滿了藍色的水”，并搭配著流水聲、人群嬉笑聲等，讓游客完全的沉浸在古代羅馬人的浴場生活中。

有一些受損缺失的遺址，例如馬賽克地板，通過投影進行了“彌補”。遺址中后期修建的墻面隔斷了庭院遺址的完整性，但利用它做為投影的幕布，將缺失的庭院從視覺上重建起來（圖c、d）。

最后，絢麗的天頂壁畫變幻為漫天紅霞，室內燈光亮起，大家返回到現實世界（圖e）。

這一展示項目獲得了社會的高度認可。開放僅三年，瓦倫蒂尼宮就從遍布羅馬城的眾多古跡參觀中脫穎而出，列入“羅馬3日游”行程，并在某旅游評價網站排名第16（共1044家羅馬景點）；參觀常需提前數月預約。從游客留言可以看到除了業內專家之外，普通游客也不吝溢美之詞：

*“所有的遺跡都保留著發掘出時的樣子，沒有進行修繕。所以你現在看到的和很久以前的瓦倫蒂尼宮是一樣的。這是羅馬當地最好的旅游景點之一。”

*“數碼投影真的做得很好——不是很夸張，但是能幫助你想象兩千年前這里的羅馬人是如何生活的。這里提供的信息令人驚嘆，真正像是未來的考古博物館。必去的地方！”

*“令人咋舌！羅馬城廢墟中的數字化體驗！”

*“這是一個超棒的體驗，讓我們看到了過去的生活。這是個很長的旅行，但是從來不會感覺到無聊。這是這個地方活的歷史。”

*“即便你對博物館沒什么興趣，你也會愛上這里的！必游之地！”

*“我們通常對展覽或者博物館有厭倦心理，但是這個展覽自始至終吸引著我們的注意力。展覽真真切切地將古羅馬的生活帶回現代。”

目前，瓦倫蒂尼宮每周開放6天（每周二休館進行維護），每天接待11個場次，每場限15人，票價12歐元/人。根據館方的介紹，由于地下比較潮濕，激光投影機的燈泡大約2-3個月就需要更換一次，每年的運營維護成本約需60萬歐元。如按全年滿場測算，年門票收入約62萬歐元，與日常維護成本基本持平。

2.數字圓明園

“數字圓明園”是全球第一個基于文化遺產研究而孵化的超大型核心IP（Intellectual Properly，知識產權），通過“科學研究產品創造產業拓展”全鏈條創新，建立了文化與科技、專家與公眾、事業與產業的創新融合平臺。以其開創性、系統性、嚴謹性，獲得國內外同行和公眾的高度關注和贊譽。

設立“數字圓明園”項目的初衷，是在老一輩圓明園研究者長期積累的基礎上，利用現代科學技術的進步，對圓明園研究資料和成果進行全面系統的整合和新的解讀利用，通過虛擬復原的手段在數字世界里還原出一個真實的“圓明園”。在嚴謹、準確、高精度的數字復原內容基礎上，以遺產內涵展示和信息化為核心，開展技術集成應用和核心技術攻關，完成創新型的數字化文化旅游服務產品轉化，并在圓明園國家考古遺址公園內開展應用實踐，為公眾創造全新的遺產地文化游覽體驗。讓科學嚴謹的研究成果以更直觀易懂的方式進入公眾視野，既滿足了公眾對于圓明園再現輝煌盛景的期待，也可以更好的喚起社會對文化遺產保護工作的理解、關心和支持，切實推進圓明園遺址的整體保護工作。

目前，科研團隊已完成圓明園全園60%區域的高精度數字復原場景（67個景區，195個時空單元，覆蓋了圓明園四十景和西洋樓十二景），以及圓明園中式建筑標準構件庫、植物素材庫、室內素材庫以及西洋樓構件庫等素材庫；開發了數字圓明園移動導覽終端、360度沉浸式虛擬現實眼鏡、網絡虛擬漫游系統、ARG游園活動、中小學校本課程、全息建筑模型、增強現實明信片、3D數字復原短片、數字動漫影片、文創衍生產品等30余個數字遺產旅游產品和文化產品；在圓明園國家考古遺址公園和國內外展覽中進行了廣泛應用推廣，獲得良好的社會和市場反饋；并通過知識產權出資的方式，設立了數字圓明科技文化有限公司。

（1）項目背景

圓明園始建于清康熙四十六年（1707年），是清代最重要的一座大型皇家園林，建有外朝和內寢性質的宮廷區，兼具園苑和宮廷雙重功能，被冠以“御園”之稱，是清朝最鼎盛的時期里，雍正、乾隆、嘉慶、道光、咸豐五代皇帝日常居住和臨朝聽政的處所（帝王們在圓明園里居住的時間遠多于在紫禁城），無數重大歷史事件的發生地。并于1860年毀于英法聯軍之火。

因此，“圓明園遺址”在中國人心中具有非常重要的地位和復雜的情感，既是因為它毀于外敵之手而成為近代國恥之痛，也因為追憶它在被焚毀之前享譽世界的輝煌盛景。

圓明園成為廢墟后，“重建圓明園”的紛爭，自清末至今，從未停止。顯然，實景再造圓明園面臨與遺址本體保護的矛盾、價值觀的爭論、資金和技術上的困難。因此借助計算機三維技術，通過動畫、虛擬現實等方式逼真地再現圓明園的景觀和故事，成為解決遺址保護與重建矛盾，滿足公眾需求的新選擇。

早在1999年，清華大學建筑學院郭黛姮教授就提出用數字技術“復原”圓明園的構想，并指導學生們開始摸索實踐。2009年清華正式啟動“數字圓明園”項目，以郭黛妲教授團隊為核心，運用計算機虛擬現實技術（VR）對圓明園進行“全景重建”，在數字世界里重現圓明園的本來面貌。2013年，“重現輝煌”數字圓明園研究及文化旅游應用示范項目列入國家科技支撐計劃。

特別值得說明的是，這一時期社會上用數字技術虛擬復原圓明園的嘗試還有數字特效電影《圓明園》（2006年）、中視典“數字圓明園”虛擬漫游網站（2009-2010年）、國家圖書館九洲清晏景區的5d數字復原項目（2010年）等。由于這些項目制作基本由數字技術團隊主導，缺少考古、建筑史、植物學等專業的深入研究，因此形成的數字模型造型失準、比例失真，色彩、植物和細節也缺乏嚴謹性，在模型制作的精度和內容表達上也較為粗糙，距離歷史上的圓明園原貌仍有相當距離。因此在2010年10月清華“數字圓明園”一期復原成果發布之后，這幾個項目就陸續中止了，相關網站也已經不能訪問，只有《圓明園》數字電影以光盤方式繼續發行。反映出社會對于歷史遺址進行科學還原更為認可和支持。

（2）工作組織

A 多專業、跨學科的開放團隊

大型科研項目的完成，需要扎實、嚴謹、耐心的工作態度和長期的工作積累。數字圓明園的科研隊伍融合了考古、歷史、建筑、園林的內容研究團隊，以及3D建模、VR技術/AR技術、視覺藝術、數據庫、網絡工程等的技術支撐團隊，根據不同階段的研究工作需要，各專業分層次參與。希望能通過不少于10年的科研實踐，培養出一批致力于文化遺產保護與研究的年輕學者，跨界創新、薪火相傳。

B 嚴謹的工作流程

圓明園數字復原工作分為“信息采集歷史研究與復原設計三維場景制作發布與維護更新”4個環節，包含從資料的整理到成果的輸出共12個步驟。并持續修正、維護、更新和再發布（這是該項目工作中一個完全開放并且將長期持續跟進的環節）。

信息采集通過搜集相關文獻檔案、樣式房圖紙、40景圖等寫景圖和老照片，研讀考古報告及現存遺址和遺物的詳細勘察測繪，以及同時代營建技術常規作法的分析研究、同類實例調研記錄，獲取全面的相關有效信息。

歷史研究和復原設計研究以“歷史研究+遺址勘察+技術做法，輔以旁證資料”的模式展開，將遺存構件與歷史圖像、檔案等史料所反映的信息相結合并互相鑒別，借鑒現存同時期或同類型的清代建筑做法，結合虛擬拼接等技術手段進行系統的復原研究；在研究基礎上，繪制各景區在不同歷史階段的總平面圖，建筑單體平、立、剖圖紙，山形水系、植物配置圖紙；以及建筑油飾、彩畫、室內裝修和楹聯匾額配置設計等。復原設計圖提交一審確認（或修訂）后提交給場景制作人員。

三維場景制作包含3D建模、貼圖渲染和VR發布。其中，三維模型分為遺址模型、建筑和山水地形復原模型。貼圖所需材質，一部分通過對實物進行拍攝取得，一部分則需要根據檔案記載進行特殊繪制。形成的材質貼圖成果經過匯總整理、可以形成室內素材庫。材質貼圖，最終進行場景整合，完成后的數字場景提交二審，完成后的數字場景提交二審，一方面審核模型的精確度，一方面通過三維空間對復原設計進行檢驗和反饋。在經過調整修正后，數字場景提交發布。

發布與維護更新將完成的數字再現場景通過網絡進行發布，吸收研究者和社會各界的反饋，并根據相關意見和線索展開進一步的深化研究，完成對復原研究和數字場景的修訂完善。

（3）基于嚴謹科研的數字內容

A 包含“空間維度+時間維度”的歷史時空研究結構

在復原研究工作中，我們確定了“空間+時間”的四維時空框架，對各個景區的重要發展演變過程都進行了復原研究和全景數字再現，展現出圓明園持續演變的立體面貌。空間上，“圓明三園”劃分為110個景區單元；時間上，劃分為13個時間單元，保證每個時間單元中都有相應的史料作為基礎的依據。目前已經完成的工作中，已涉及到的有：乾隆早期、乾隆中期、嘉慶時期、道光中前期、道咸時期和考古遺址等6個時間段。

B 遺產地的全信息記錄

開展研究工作的重要前提，是盡可能全面地匯集圓明園的相關信息，并對其加以有效的研究。信息采集和處理在當今最有效的手段就是利用計算機技術進行數字化操作。研究信息的采集包含兩個大的方向，一是對于史料文獻、圖檔、流失文物、重要研究報告等資料的尋訪、數字化記錄、歸檔處理；二是對于遺址地的勘察、測繪等信息采集記錄。其中，由于不同專業背景對于同一對象的關注重點存在各種差異，因此復原研究人員親臨遺址現場，對遺址現場進行盡可能全面、精確的測繪記錄。這不僅能補充考古報告中未涉及的內容，還能為考古工作者提供更多的認知線索。例如2014年，我們利用透地雷達對圓明園水車房至海晏堂一段進行了探測，準確找到了輸水銅管的位置，驗證了樣式房圖中的水道標注。

C 殘存構件虛擬拼接和空間模擬對比

數字化及虛擬復原研究可以是一種“零觸及”的研究，在數據采集之后便可以遠離現場進行操作。將圓明園遺址進行三維激光掃描后，提取構件點云數據和多角度紋理照片匹配生成獨立模型，根據構件加工特征和相關史料線索，在三維空間中進行虛擬拼接，盡可能還原其歷史位置。并建立起集合了三維構件、歷史資料和照片，集展示、查詢、辨析功能為一體的遺存構件信息庫。

對于研究未能肯定的部分，也可以在計算機中進行推敲和試錯。如進行試錯性補缺、空間模擬對比，充分論證、修改獲得相對完整的成果，促進學術研究的進一步深化。例如海晏堂主樓二層的壁柱，從銅版畫看由5段組成，但老照片上疑似只有4段。根據遺存的石柱測量數據，制作4段和5段兩組柱子的三維模型，將數字模型設置為與老照片相同的角度進行對比分析，可以確定使用的是4段。

D 重新發現五彩西洋樓

西洋樓遺址給大家的印象是純白色石材的西式建筑。但實際上，盛期的西洋樓色彩十分絢麗。被毀之后仍然可以看到“這里的裝潢……五彩繽紛，如彩虹般絢爛……映入你眼中的是裝飾物豐富而動人的色彩，浸潤在北京湛藍色的天空里”（奧爾末）。這些裝潢就是貼在石頭上的琉璃構件。

西洋樓遺址清理出來的琉璃構件種類繁多、顏色豐富，有黃色、綠色、藍色、天青色、藕色，還有黃色與綠色、青色與藍色等兩種顏色組合的構件。對圓明園管理處庫房內的200多塊西洋樓琉璃殘件進行排比后，可分出90余種類型，其中18種構件原來的位置已經可以確認。也因此讓我們注意到，老照片上的“深色”構件實物為黃色，“淺色”構件實物為藍色。通過運用RGB通道實驗可以發現對實物照片使用藍色通道后，顯色結果與老照片一致。經咨詢攝影方面專家，當時應該尚未采用濾鏡，可能由于攝影師自己配制的顯色劑，導致會出現這樣的結果。根據所發現的色彩反轉關系，可以對其它部分的琉璃進行色彩還原。

E 深化了清代建筑史的研究

圓明園內的建筑無論是整體造型、比例尺度，還是構造技術和裝飾風格，都具有極強的創造性和獨特性，《圓明園內工則例》中記載的許多做法都與常規清式則例不同。清代早期、中期和晚期又分別具有不同的時代特征。因此，通過對樣式房圖、圓明園內工則例、圓明園四十景圖和老照片的辨析整理，結合圓明園遺址和遺物實測，整理出圓明園建筑設計法則、圓明園盛期苗木總表，并建立了專用的植物素材庫、山石素材庫、家具素材庫。

F “建造精度”的數字模型制作

數字模型嚴格按照遺址實測和復原設計進行制作，達到了精準的的數字建造標準。不僅遺址現狀模型嚴格按照實測數據進行，即使是復原建筑的隱蔽部位，都嚴格按照標準制作完成；并根據三維模型搭建出來之后的空間關系，對復原設計進行了補充或修正。假山則使用三維石塊模擬真實的假山堆疊工藝，形成錯落有致的景觀效果；建筑室內使用的桌、椅等家具和陳設，也都建立了三維模型。僅文源閣的一座假山，就使用了1500多塊獨立山石模型。

F 準確度評價

根據復原設計時依據基礎資料的詳實程度，對完成的復原設計進行了準確度評價。建立復原準確度評價標準，根據復原依據的充分程度，給予嚴謹的學術標識；也為了保證復原設計和數字場景的準確度具有嚴謹的學術標識，并為后續的修改、完善留下詳細的記錄，

（4）基于數字內容的產品創造

在數字內容的基礎上，進一步織跨學科、跨領域、跨行業、跨部門的力量，把“基礎信息管理數字空間場景文化信息傳播”三者結合為一體，借助虛擬現實、增強現實、移動互聯、位置服務、物聯網和云計算等技術，創造30（onsite+online+offline）聯動的全新的文化遺產體驗模式，用更全面、更直觀的形式實現遺產價值的闡釋。

A 遺址現場——基于增強現實（AR）的移動導覽體驗

圓明園增強現實移動導覽產品的核心創意是：直接在遺址現場，提供“廢墟”和“輝煌”悲喜兩重天的強烈對比和碰撞。既可以在不破壞遺址本體的情況下，滿足公眾對于重現圓明園輝煌盛景的向往，也更有利于愛國主義教育。在技術開發上將數字圓明園3D基礎地理信息平臺作為基礎，結合精準定位系統、移動互聯網、二維碼、增強現實等技術。

2012年，基于iPad終端的“再現圓明園”APP一上線便沖到了蘋果APP Store排行榜首位，一周時間內下載量達到了2.2萬次。通過GPS和二維碼輔助的現場展示，包含圖片、音頻、視頻、360度增強現實環視等內容，并通過時間轉盤實現了不同歷史時期的演變呈現。201 3年，“再現圓明園”APP英文版上線，至今海外下載量還在不斷增長。

2015年，基于智能手機終端的“數字圓明園v1.0”導覽器在圓明園遺址公園正式運營。在iPad版本的基礎上，針對普通游客訴求，增加了更多的景點內容和不同長短、不同主題的游線推薦、服務點導航等功能；解說詞中也增加了更多歷史故事和人文信息；并在中、英文版本基礎上，增加了法、日、韓等語種。該版本的導覽器年服務游客量達到10萬人次。2016年，“數字圓明園v2.0”和“虛擬現實眼鏡”也將完成測試期，正式推向公眾。

B 遺址現場+中小學——基于遺址的體驗式教育

基于遺址的校本課程

2013年開始，我們利用清華附中毗鄰圓明園遺址的獨特優勢，在清華附中初、高中部分別開設了《走進圓明園》和《中國傳統建筑與園林》創新課程。《走進圓明園》課程是為初中部設計的倡導啟發式、探究式、討論式、參與式教學的系列課程，與語文、數學、英語、歷史、政治、地理、美術等必修課程密切結合，各學科老師共同參與教學。課程第一階段是“認識”和“體驗”圓明園，第二階段是“研究”和“展示”圓明園，包含到圓明園遺址實地教學、測繪，到清城睿現工作區參觀數字圓明園構建工作等特色體驗環節。學生們自選完成的《圓明園遺址公園導覽詞》《圓明園火炕遺址研究及采暖分析》《圓明園燒毀相關史料分析》等作業，質量很高。《中國傳統建筑與園林》是面向高一年級的校本課程，課程結合高中生認知特點，以課堂講授為主，輔之圓明園遺址公園等實地考察。由學生自由試聽、自主選課，非常受學生歡迎。

2015年，海淀區教委在清華附中實驗課程基礎上，將《走近圓明園》課程列為海淀區全區中、小學校本課程，并利用數字圓明園研究素材編寫了《走近圓明園》小學版與中學版教材發放到各個學校。101中學、育新中學等還引進了《走進圓明園》全套課程。

ARG游園體驗

201 4年，我們為青少年群體打造了一款運用增強現實技術的創新教育產品。通過名為“歷史也有fun兒”的ARGAPP，借助數字化手段，通過分組競爭、遺址現場與情境再現結合、角色扮演、特色任務（主題游線）、GPS成就系統等方式，實現了“體驗”與“學習”的高度融合與提升，增強學習成效、價值實現和團隊協作。任務和線路設計充分融合圓明園的歷史文化信息，如：“皇子不作逍遙游”——藏書讀書；“同登鳳舸賞蓮荷”——花木景觀；“菜畦田壟倉箱慶”——觀稼驗農；“飛檐反宇奪天工”——建筑形制等。每條路線涉及的景區各不相同，闖關內容也與景區功能、歷史文化故事有著密切的聯系。每體驗一條圓明園特色游線，學生都將對圓明園的歷史、文化產生新的認知，形成各具特色的體驗感悟。產品推出后，獲得學校、家長和孩子們的一致好評。首次活動分享會上一個家長激動的發言，“不僅有吃有喝有玩有樂，更重要的是有思有想有感有悟；非常慶幸我的孩子能參與到這樣的活動中來”。海淀區旅游委也把其列為科教旅游的重點產品。

C 海外巡展——傳播中國聲音

數字圓明園的研究成果作為中國文化遺產研究、復原和展示的系統工程，不但要走向公眾、走入社會，更要走出國門、走向世界。目前，我們已在美、英、法、德、意、俄、希臘、西班牙等國參加了十余次國際活動。

2013年在英國利物浦舉辦的“圓明園與18世紀中國皇家園林”復原體驗展，以“數字圓明園”的復原研究成果為基礎，通過大幅全景噴繪布置出“坐石臨流”的室外園林景觀和“半畝圓”小戲臺的室內建筑景觀，搭配數字復原影片、增強現實導覽系統和圓明園復原藝術畫，讓觀眾可以全方位感受圓明園的重生魅力。利物浦市長加里·米勒先生參觀后對展覽贊嘆不已：

“這次展覽對于中英兩國關系的意義重大。圓明園是中國建筑和園林的完美象征，卻不幸在戰爭中毀滅。如果它能流傳到今日該有多么美好！

這次展覽最出色的一點就是能為人帶來身臨其境的感受。當你步入展廳的一瞬間，仿佛踏進一座別致的園林，轉身又置于華麗的房間之中。展廳播放的兩部短片揭示出再現這些美景背后的高科技手段——就像魔法一般！計算機可視化技術以數千張CAD圖紙準確地復原出各式各樣的華麗建筑，甚至是室內的字畫和室外的植物，就連水中游動的金魚都栩栩如生。當然，你們的技術還能向人們展示建筑的室內，讓人置身其中。你們還有一個App。只要拿著iPad行走，就能在你的眼前展示建筑內的一切：天花、地板、雕塑、門窗、植物。真是不可思議！

我認為中國在建筑3D可視化方面已經處于世界領先水平。我本人對這些技術了如指掌。3D MAX、AutoCAD等軟件現在被大量用來創造幻想出來的建筑，而你們截然不同，是在復原消失的建筑。那么，你們能將利物浦在1207年國王約翰簽署《大憲章》時的面貌復原出來么？那會是一件偉大的工程！你們用新技術所做的一切讓我無法用語言形容！所以我想，如果有機會的話，請你們將我們利物浦城市也帶回到1207年那個時刻。

D 網絡傳播——網站+微信公眾號

在線傳播，除了數字圓明園Web2.0網站（訪問量已超過50萬人次），和微信公眾號、微店外，復原視頻和英文版的再現圓明園App，已被華盛頓大學、北加利福尼亞大學、賓夕法尼亞大學的老師們選為中國文化課程的課件。并受國際虛擬考古聯會INNOVA邀請編寫“數字圓明園”教材，作為INNOVA國際虛擬遺產碩士的專業課程。

（5）基于知識產權的產業拓展

“數字圓明園”項目啟動以來，研發累計投入已達6000萬元，其中85%為企業自行投入。

2014年，清華以知識產權入資的方式，與海淀區聯合設立了“數字圓明科技文化有限公司”。目前數字圓明持有的數字圓明園復原IP評估值已達到4000萬元，被評為“中國十大著作權人”。

目前，正在以IP授權合作的方式，進一步放大合作平臺，衍生出數字電影、動漫游戲、書籍出版、旅游紀念商品等一系列后續產業，推動文化交流、知識傳播和文化旅游的發展，反哺文化遺產的研究、保護與發展。

三、“數字遺產”體系架構

1.“數字遺產”研究內容

數字遺產的研究視野中不僅有文化遺產本身，還應包含其所依托的自然環境、與之密切相關的人類活動，以及它們彼此之間的互動故事。涵蓋考古遺址、建筑遺產、文化&傳統、可移動文物&博物館、圖書文檔資料及藝術&創造物等不同類型；空間尺度上，既有區域級、城市級的人居聚落和文化線路，也有園區級的宮殿、園林和精細到建筑級和構件級的單體；時間維度上，從史前到不同的歷史時期，跨越到當下乃至未來。

數字化的意義并不僅限于技術進步，其本質是開放性、兼容性和共享性，數字化思維（如互聯網思維、平臺思維、物聯網思維、云思維等），才是對數字社會的發展起決定性作用的核心內容。所以數字遺產傳承與創新，不同于其他機械式保護方法。其研究本質上源于學術領域對文化遺產的價值判斷——基于考古、歷史、文物與博物館學、建筑、城鄉規劃等遺產相關領域多學科的合作研究，對遺產價值核心內容進行正確識別和認知，由此篩選具備研究、保護、展示、闡釋價值的內容作為工作的重點——發揮當代人的智慧，通過遺產記錄、復原研究、數字化建模等技術手段，將考古及其相關科學的研究成果轉化為當代原創的數字內容。并根據用戶分析和反饋，不斷推進技術革新、快速融合既有資源、廣泛綜合各類成果，將數字內容轉化為界面更友好、形式更新穎、體驗更豐富的文化創意產品，創新文化遺產的展示和信息傳遞方式，充分發揮文化遺產的教育功能，打造全民共享的文化盛宴。

顯然，“數字遺產”應該超越傳統的“文化遺產數字化”，利用現代科技搭建開放的協作平臺，將考古、歷史、保護、藝術、信息和相關工程技術等不同學科串聯起來（而不是簡單的將“內容”與“形式”在不同領域內進行分包），對文化遺產進行研究解讀和創新性轉化，形成具有“高文化品味、高科技含量”的產品，為用戶提供具有“商情感體驗”的“高增值服務”，讓“歷史遺產”重新融入“現代生活”，真正有效的實現文化遺產價值的傳遞和傳承。

真正的“數字遺產（Digital Heritage）”應當具有“文化遺產數字化（Heritage Digitization）”及“數字格式的文化遺產（Digital Data）”的雙重屬性：是在文化遺產領域內，具有應為當代人及后代人長久保護、保存的價值和意義的，使用數字形式生產、傳播、使用和保存的重要信息數據和創造性表達方式等新型資源，尤其是“原生數字”資源。其自身也是一種新的遺產，應符合文化遺產的真實性標準，可以準確記錄并向用戶傳達其所要傳達的知識，對于跨學科的研究與活躍的公眾參與有著強烈的需求，可以為文化遺產的研究、交流、教育、培訓和共享提供更多的機會。

需要明確的是，并不是所有的文化遺產數字化成果都可以被認定為有傳承的價值。簡單復制式的記錄數據，缺乏嚴謹性研究的計算機合成影像，雖然使用了同樣的技術并也呈現出炫目的表達效果，但對公眾卻不具有真正的知識價值。

2.“數字遺產”工作準則

（1）真實性：堅持嚴謹的學術研究基礎

數字遺產必須堅持以嚴謹的學術研究為基礎，而不是大眾媒體的簡單表現，所有成果都盡可能以最精確的實測數據、最權威的專業學術研究成果為基礎依據，數字模型的搭建過程中嚴格遵循真實“建造”要求，保證與實物具有同樣精確的尺寸、完備的構造和正確的屬性，即使在面向大眾傳播和分享的表達中，也不因片面追求視覺效果而進行不符合歷史真實性的修改和加工，以實現遺產信息的正確傳播和分享。“真實性”從根本上決定了數字遺產內容和產品的品位和水準。

（2）在地體驗/感染力：價值認同和信息傳遞

數字遺產必須堅持遺產價值認同和信息傳遞的有效性，而不是枯燥的學術表達。因為古跡遺址不可移動的特性，無論是保護還是展示考量中，最重要的一點就是“在地（on site）”，也就是“身臨其境”。最強烈的情感體驗一定是在遺產現場才能獲得——尤其是殘缺廢墟與歷史盛況的強烈對比，宛如戲劇中“大悲”與“大喜”的對撞，最具有視覺判別性也最能激發內心感情。因此，依托遺產本體，運用具有歷時勝的空間模型重現其歷史原貌和景觀特色，體現遺產的核心價值和多層次的人文信息，將保護工作者寄托的深厚情感通過最先進的科技手段表達出來，給公眾提供高文化品味、高科技含量、高情感體驗、高增值服務。

（3）適度技術：形式應追隨內容

“數字遺產”是個復雜的系統工程，數字遺產的創造是創意轉化的過程。在多學科、多視角的匯集和碰撞中，應讓形式追隨內容，判斷和篩選“適宜技術”，而非簡單的炫技或為技術所累。技術的使用應與遺產研究、保護、闡釋和管理需求相一致，通過開展關鍵技術攻關和適用技術集成，更直接、準確、快捷地為文化遺產的研究、保護和分享提供支撐。實現技術為設計服務，設計為體驗服務，體驗為內容服務。

（4）可持續發展：從古到今，發揮當代價值

文化遺產的生命力，并非止于原地原物保護，而應古為今用、推陳出新，在走向世界的特色之路上發揮其文化價值，實現文化遺產的創造性轉化和創新性發展。目前，文化的全球化傳播已成主流趨勢，隨著互聯網通信及數字化技術的進一步發展，文化遺產的展示與交流逐步趨向云端。隨著三維掃描、數字模型、虛擬重現、全息投影、增強現實、移動互聯、3D打印等各類新技術的日益成熟，我們可以確信，在不影響文化遺產本體保存的條件下，可以創造出非常精彩、非常多樣的文化體驗產品，在“歷史”和“當今”、“物”與“人”之間架設起互通的橋梁。

3.現階段工作重點

（1）加快科研成果轉化，創作原創數字內容

突破文化遺產與數字技術的主從關系，將兩者有機、雙向地融合在一起，創造出更符合時代審美期待的新的民族文化精品，使文化遺產的內涵成為流動性、傳播性、生長性的價值載體，使東方文化獲得更廣泛的世界影響力。

（2）通過落地項目，進一步促進技術集成

數字遺產是一個應用性很強的系統工程，不同類型、不同地域的文化遺產情況差異也很大，需要通過具體項目的實踐，針對具體問題開展技術攻關，在實踐中集合跨界人才隊伍，磨合融匯，實現真正的技術集成創新。

（3）培育復合型人才，跨界融合創新

文化遺產的數字化傳承與創新，要求大量知識和技能更為復合的人才加入進來，建立起結構更為優化、體系更加完整的工作團隊：a熟悉文博知識、具有創意思維、擁有創作經驗、具備數字技術常識與意識的復合型創作型人才。b理解概念設計，掌握了一定的文博知識，具備嫻熟的數字技術應用能力，能夠將藝術設計思維同技術實現緊密結合的復合型制作人才。c文化遺產的傳承與創新工作是以跨領域、跨專業的團隊合作為特征的，因此，它需要既具有前瞻性眼光、深度理解文化遺產保護工作，又具備頂層設計能力、掌握人才資源和內容資源、理解新技術新概念、深諳文化市場運作的復合型管理人才。

（4）廣泛跨界交流，推進學科融合

搭建基于學術、面向社會、整合資源、對話全球、普及青少年教育的數字遺產交流平臺，加強對國際先進經驗和失敗教訓的學習，讓數字技術領域的研究者與考古、博物館、歷史、建筑等相關文化遺產領域的研究者匯聚，以數字遺產的科學研究、展示闡釋、教育傳播和有效利用為目標，依托國際國內多個領域的重要機構，建立文化與科技、專家與公眾、事業與產業的國際化創新融合平臺，實現全球數字遺產行業科學合理的發展。

（責任編輯：孫秀麗）