世界文化遺產數字化保護與建設初探
——以西藏羅布林卡古建筑為例

澤 金

(西藏羅布林卡管理處，西藏拉薩 850001)

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世界文化遺產數字化保護與建設初探
——以西藏羅布林卡古建筑為例

澤 金

(西藏羅布林卡管理處，西藏拉薩 850001)

隨著計算機及相關技術的迅猛發展，以數字近景攝影測量、三維激光掃描測量、虛擬現實等技術為基礎的數字化保護與復原開始在古建筑保護中扮演重要的角色。但由于經費短缺，人員匱乏，制約了文化遺產數字化保護與利用的發展。為了更好地保護和利用好羅布林卡，應提高認識數字化保護建設，增強危機感。建立完整的羅布林卡古建筑數字化保護與展示技術，形成一套集建筑表征、內部結構、周圍環境影響因素于一體的檔案系統，利用數字平臺打造綜合性的羅布林卡文化遺產展示與推廣平臺。

羅布林卡；虛擬現實；文化遺產數字化；價值闡釋

0 引 言

羅布林卡作為歷代達賴喇嘛的夏宮，始建于18世紀中葉，距今已有兩百多年的歷史。羅布林卡具有文物保護單位、宗教活動場所、旅游勝地等多種身份，集園林建筑、宮殿建筑、高原動植物、民族民俗文物于一身。其中6個宮殿(達旦明久頗章、金色頗章、格桑頗章、準贈頗章、格桑德吉頗章、夏殿拉康)對外開放，依舊保留并展示了達賴喇嘛的日常生活、藏族的風俗習慣等，集中展示了西藏獨有的歷史、人文、自然等風貌，是全人類珍貴的文化遺產。

如何在保護世界文化遺產的同時更好地為公眾服務，解決文化遺產保護領域中開發利用與保護的矛盾，一直是羅布林卡不斷探索的問題。

近年來數字技術的發展為文化遺產保護注入了新的活力，帶來了全新的可能。《國家文物事業發展“十二五”規劃》也提出要加強現代信息技術特別是物聯網技術在文物博物館行業中的推廣應用，提高文物博物館領域信息化水平；建設國家文物資源基礎數據庫、文物預防性保護信息平臺、文物博物館公共服務平臺和文物安全監測平臺，開發文物地理信息系統；建設文物保護、考古發掘、陳列展示、監測預警、安全防范、公共服務、動態管理與輔助決策的信息技術支持系統，推動文物博物館重要信息系統的互聯互通、資源共享和業務協同；推進數字博物館工程，加強電子政務建設，加強文物信息的社會化服務和傳播普及工作。通過結合數字化采集及展示技術，結合羅布林卡實際情況，系統、分步驟地推進羅布林卡世界文化遺產的信息留取，以及留取后的信息應用——即價值闡釋工作。通過數字化保護及展示手段，為后續羅布林卡文物保護系統的建設以及提升公眾服務水平奠定良好的基礎。

羅布林卡作為世界文化遺產名錄之一，作為西藏規模最大集自然與人文景觀為一體的宮廷式建筑群，應通過數字化保護，建立系統的古建筑數據庫、圖片、影像資料，更好的傳承和展示藏文化遺產。

1 羅布林卡概況

羅布林卡為藏文音譯，意為“寶貝園林”，是歷代達賴喇嘛的夏宮。始建于18世紀中葉7世達賴喇嘛格桑嘉措執政時期，后經幾代達賴喇嘛的擴建，20世紀初形成了現有的規模，占地面積40公頃。主要建筑由格桑頗章、金色頗章、格桑德吉頗章、準增頗章、夏典拉康、達旦明久頗章等組成，其建筑包含有藏區、內地及歐洲等多個地方的元素。各殿堂內有大量的壁畫，琳瑯滿目，堪稱18～20世紀西藏壁畫之精華，主題包括西藏人類進化、歷史演進、佛教典故和傳說故事，反映了西藏民族傳統的藝術和文化特色，集中體現了西藏地區繪畫風格，是藏族繪畫藝術寶庫中的奇葩。館藏文物約3萬件，其中一、二級文物約千余件，如佛象、唐卡、銀器、玉器、珍寶、綢緞古籍和陳設用品等，另有數以千計的歷代瓷器、詔書、封印，其中有不少為中央皇帝的御賜之物，是世界上海拔最高、規模最大、保存最完整的園林建筑。在低壓、缺氧的3650米高度，是氧氣相對豐富，風景優美，環境宜人的一處大規模人工綠地和人與自然相結合的佳作，具有鮮明的高原風光特色和宗教色彩，又是一座集園林建筑、宮殿建筑、高原動植物、民族民俗文物于一身的多學科、多門類的博物館，在中國古代建筑史上占有重要地位，具有極高的歷史、科學、藝術價值，值得永久保護。

1988年1月，羅布林卡被國務院公布為全國重點文物保護單位；2001年12月它同布達拉宮、大昭寺三位一體，被聯合國教科文組織列入世界文化遺產名錄。2002年1月，被國家旅游局評定為4A級國家旅游景區。

2 古建筑信息留取的必要性

古建筑群是世界文化遺產羅布林卡最重要、最核心的文化遺產之一，無論是從研究、保護或是公眾傳播角度，這些宮殿式建筑群落都是了解和展示羅布林卡價值最直接和最重要的窗口。

圖1是羅布林卡總體平面圖和主要建筑群落分布情況。以格桑頗章為主體的建筑群，位于第二重圍墻內南院的東南部。以措吉頗章(湖心亭)為主體的建筑群，位于格桑頗章西北約120米處，是羅布林卡中最美的景區。以金色頗章為主體的建筑群，位于羅布林卡西部。各組建筑均以木、石為主要材料建成，規劃整齊，具有明顯的藏式建筑風格。

在建筑造型上，羅布林卡吸收了漢民族坡面屋頂的歇山﹑攢尖等形式，但整個園林的氣氛仍然表現出濃厚的藏式園林建筑風格。如湖心宮的設計，在水池正中的小島上，是一座三間歇山頂的漢式建筑殿宇，平面方形，前有寬闊的廊廡， 下有高大臺基和四圍欄干襯托。建筑體量雖然不大，卻顯得穩重。殿頂飾以金色神像和金幢筒，同樣表現了漢藏建筑藝術相結合的特色。在水池北面的方形小島上建有一座方形三間周迴廊亭殿，重檐四角攢尖頂，銅瓦﹑金脊飾，檐下施斗棋，屋頂飛檐翹角，漢藏建筑藝術結合得非常融洽。

圖1 羅布林卡平面圖以及主要建筑群落的分布

主要殿堂內的墻壁上則繪有精美的壁畫(圖2)，薈萃了自18世紀以來西藏眾多名家作品之精華。除將圖案繪制于墻壁上，還在殿堂的梁、柱，甚至在所有藏柜、藏桌之上繪有佛傳、八大藥師佛、清朝嬰戲圖、奇花異草、靈禽益獸等圖案，可謂一處壁畫王國。

圖2 斯喜堆古殿壁畫“文成公主進藏”(局部)

對于不可移動文物——古建筑來說，它是一個民族文化信息載體，獨一無二不可代替，歷經歲月洗禮，成為了人類文明的藝術瑰寶。所以對古建筑進行有效保護是我們義不容辭的責任。古建筑大多是木質結構，容易受當地氣候條件，突發的自然災害和人為因素等造成的損壞，古建筑安全受到嚴重威脅。古建筑中很多考究的工藝細節，給現代建筑設計提供了豐富的民族建筑素材。信息留取即傳統意義上的“古建筑測繪”，它同樣是一切研究和保護工作的重中之重，沒有科學記錄檔案的古建筑就不可能得到真正的保護。古建筑的信息留取，首先是為了搶救珍貴的古建筑文物信息，使之得以永久真實地保存；同時為古建筑研究提供準確詳細的信息資料；并可通過留取的信息轉化為多形態的展示方式，供游客欣賞參觀體驗，為緩解古建筑開放的壓力、保護古建筑內的壁畫提供技術保障。

可見，為羅布林卡古建筑群建立數字化記錄檔案是目前核心內容之一，信息留取可獲得文物的具體數據和相關信息，本身是保護工作的最基本環節。如果沒有信息記錄，任何研究工作都是不可想像的，而科學有效地管理也無從談起。

3 信息留取的可行性

3.1 信息留取手段——數字化采集

隨著計算機及相關技術的迅猛發展，以數字近景攝影測量、三維激光掃描、虛擬現實等技術為基礎的數字化保護與復原開始在古建筑保護中扮演重要的角色。

信息留取的主要內容是羅布林卡古建筑外觀及內部場景，利用數字化手段進行信息采集，并建立完整的數據庫，形成古建筑內外部數字化信息檔案。

如何合理利用數字化技術手段，實現不可移動文物全方位精細信息留取是文化遺產數字化保護與價值闡釋的重要基礎工作。

3.2 數字化采集的優勢

古建筑數字化及三維重建研究的起點是數據的獲取。古建筑基礎數據獲取，傳統的方法是組織人力進行現場采集測量。以直尺、角尺和垂球等工具直接量取建筑物及其構件的尺寸，通過人工或計算機輔助制圖繪制古建筑工程測繪圖紙和記錄文檔資料。對于較高的建筑只好爬上去測量，不但不精確，而且損壞了古建筑，遇到復雜建筑，如雕塑，只好束手無策。

這種方式存在著人力、時間成本極高、效率低、數據不準確、使用不方便等問題。隨著數字技術的發展和廣泛使用，當前的古建筑測繪正在發生著更深刻的變革，數字技術使其內涵更加豐富(圖3和4)。

與傳統做法相比，目前數據采集的人力、時間成本、難度可以大大降低，人工測量產生的數據誤差也能大幅降低，采集所得數據的內涵獲得極大地擴展。隨著攝影技術、三維激光掃描技術的不斷發展和完善，對古建筑進行非接觸式攝影和掃描，獲取古建筑表面的三維點云數據(即三維坐標信息)已成為重要數據源(圖5和6)。

圖3 羅布林卡湖心宮

圖4 羅布林卡湖心宮三維模型

圖5 數字化采集技術獲取的古建筑三維效果圖例

圖6 傳統古建筑測繪計算機輔助結構三維效果圖

同時，數字化采集除常規的測量和制圖外，還包括建立測繪數據和信息的數據庫、地理信息管理系統等內容；由于遙感技術、地理信息系統、全球定位系統技術、數字攝影測量、三維激光掃描技術等測量技術以及計算機、網絡信息技術的發展和運用，使古建筑測繪成果形式和應用范圍更為豐富。

總的來說，數字化采集主要有以下優勢：

1) 高精度。采集圖像精度高達1mm，準確記錄古建筑的任何一點細微變化。

2) 高保真。高分辨率和高逼真度的數據獲取，可以逼真還原古建筑表面紋理以及顏色，確保高保真。

3) 高效便捷。設備體積小、應用操作簡單方便，不受應用場地及空間限制。

4) 安全性高。數據的獲取采取非接觸式操作，激光強度在安全范圍內，對古建筑不造成任何的損傷。

5) 成果豐富。系統可提供的數據成果包括線畫圖、影像、點云和表面紋理數據。數據處理后可輸出DEM、三維模型、圖紙等豐富多樣的成果。

4 古建筑數據庫系統

4.1 古建筑數據庫系統及檢索平臺建設

古建筑信息是空間位置信息與屬性信息的有機結合，一個完善的古建筑數據庫必須以這兩種信息源為基礎，建立空間數據庫和屬性數據庫。

4.1.1 古建筑空間數據庫 主要由柵格數據和矢量數據組成。柵格數據主要包括古建筑影像等。矢量數據主要包括由激光掃描得到的點云數據、建筑平面圖、三維模型等。

4.1.2 古建筑屬性數據庫 根據古建筑文物保護工作的實際需要，古建筑屬性數據既包括與空間數據相應的屬性信息，如點云屬性、建筑面積、幾何構成、材質、構件類型和尺寸等；又包括其他的屬性信息，如文獻資料信息、歷史文化信息等。

建立古建筑空間數據與屬性數據庫，為古建筑測量以及修復提供更加精確更加完善的數據，同時通過檢索平臺的建設，方便和促進古建筑保護、研究與展示的創新與進步(圖7)。

圖7 古建筑數據庫系統

4.2 古建筑壁畫數據庫

包含羅布林卡所有開放及未開放宮殿內的壁畫高精度圖像采集，并對壁畫數量、面積、具體內容、殘損情況做詳細統計和記錄。同時，建立相應的壁畫數據庫。

5 成果應用

古建筑的數字化采集，首先能搶救珍貴的古建筑文物信息，使之得以永久真實地保存；同時為古建筑研究提供準確詳細的信息資料；并可制作成數字展示方式供游客欣賞參觀體驗，為緩解古建筑開放的壓力、保護古建筑內的壁畫提供技術保障。采集的數據可根據具體使用需求存檔為不同精度的數據文件資料。

5.1 數據支撐與修復保障

采集的數據將以數字的形式保存在數據平臺庫內，同時為了保證數據的安全性，將以備份方式儲藏在私有云中。另外數字化的技術為動態地文物保護提供了高效率與低成本的可行性。通過每個階段定期的數據采集，可以將不同時點相同位置的文物數據進行對比，從而精確地定位文物材質產生裂化的位置與程度，為文物的修復節約了大量的前期的排查的重復勞動與成本，并且為修復工作提供了豐富指導材料，提升了修復的準確性。

5.2 數據分析及挖掘

基于每個時間段采集的文物數據，結合大數據分析技術，使得文物的主動干預性保護這個難題有了創造性的解決方案。在收集的文物數據基礎上，通過利用傳感器技術，可以對天氣、濕度、溫度等環境溫度數據進行采集與對比，并基于大數據分析與挖掘，可以精確地了解文物材質變化的過程與環境變化之間的關系，從而可以根據環境變化準確地預測出文物材質變化，并作出對應的預防措施。使得文物材質變化的速度得到緩解，從而做到主動干預，即預防性保護。整個過程是在采集的文物數據、智能感知技術和無損檢測技術的基礎上，對博物館文物的健康狀況和影響因素進行定量監控分析，在文物損壞前掌握其各項特征，實現文物的預防性保護，并形成一套完整的“監測—評估—預警—調控”預防性保護流程。

5.3 古建筑修復

通過對古建筑進行量測和三維重構，可以對細部和裝飾殘缺的或已經破壞的古建筑進行復原。利用形狀匹配技術，通過空間曲面輪廓線的提取，并根據輪廓線的匹配結果可實現殘損建筑部分的拼接復原。主要由曲面模型的匹配拼接、三維曲面模型的融合和曲面的三維編輯，構造自動拼接與手工調整相結合的文物復原過程模型。最后將三維計算機模型送入快速成型設備復原微縮建筑進行實體檢查，為文物研究及文物保護提供準確的科學數據。

同時經過每個時間段檢測的數據變化為古建筑修復提供數據支撐，能較好地保障數字化模擬修復，為文物的修復提供支撐指導，使得在計算機上對文物進行3D虛擬復原，并在此基礎上進行虛擬修復成為可能。

5.4 數據信息用于學術研究

數字化模型不可以代替建筑實物，但基礎檢測數據可作為參考修復的技術范疇，用于古建筑價值的研究。因為數據模型包含了所有相關信息包括工程數據、材料數據、工藝數據等，而這些數據是古建筑研究的基礎，可以供研究人員研究古建筑隨環境發生的變化數據信息，使研究人員可作為參考的數值，為古建筑的保護目的，比如，對臺基、石雕、門窗、柱、柱礎、屋檐、斗拱、梁、檁、屋頂等典型建筑構件進行分析、建模，可以動態演示其剖視、搭建過程的演示。

5.5 普通精度用于公眾展示

文物保護與公眾展示的矛盾催生新的公眾展示方式，數字化的三維建筑模型使得可以用于展示的信息范圍得以極大地擴展。結合豐富的數字化展示的手段，公眾將能通過更便捷的途徑，獲得更全面、更豐富、更生動、有互動性的多元文化體驗，更好地了解羅布林卡的歷史文化價值。

6 價值闡釋

文物的價值闡釋是指通過對文物本身的研究，梳理文物本身以及與其關聯的歷史文化藝術價值，通過多元的展示方式呈現出來。

脫離了價值闡釋的文物信息留取，只能使文物價值局限于文物存檔、管理或專業研究領域，文物本身的價值無法向廣大公眾傳遞，便喪失了對歷史文化遺產傳播和傳承的重要作用。習近平總書記曾在不同場合多次要求，要系統梳理傳統文化資源，讓收藏在禁宮里的文物、陳列在廣闊大地上的遺產、書寫在古籍里的文字都活起來。文物只有通過展示，才能與廣大觀眾見面，只有通過高質量的展示，讓觀眾喜聞樂見，達到“活起來”的目的。可見文物展示對于文物價值的傳遞有著舉足輕重的作用。

20世紀90年代以來，新的數字技術得到長足的發展，它在保護文化遺產方面顯露了引人注目的效果，也給文物的價值闡釋帶來更多的可能性。基于數字采集留存的文物數據信息，借助多媒體集成、數字攝影、虛擬現實等數字技術展示給公眾，不僅能讓公眾更好地理解文物背后的歷史文化價值，還能夠調動、激發起社會的力量共同來補充、完善展示內容、保護展示文物，使文物保護和展示成為社會力量共建的對象，從而賦予文物保護蓬勃的生命力。

具體來說數字化展示有以下特點：

1) 突破空間界限。在數字展廳中，游客不用進入建筑，也能清晰地看到甚至摸到古建筑，仿佛置身于古建筑中，同時也能在虛擬世界里進入各個古建筑，領略羅布林卡各宮殿內部豐富多彩的裝飾藝術，感受“真實又虛擬”的觀展體驗。

2) 突破時間界限。通過現代科技觀眾可以了解其發展、演變歷史，“穿越”時間長廊，充分了解文物、古建筑所代表的歷史、政治、文化和社會生活的背景。

3) 突破單向傳遞信息界限。數字化的展示與互動中，觀眾通過思想和肢體的參與，更便于人們獲取歷史、文化、政治故事背景，達到教育的目的。

4) 突破傳播速度與容量界限。未來數字化的展示應用于互聯網，對羅布林卡感興趣的國內外公眾無論何時何地都能虛擬訪問園區，其傳播速度快和信息包含量大的優勢，擴大了羅布林卡文化價值傳播的范圍，擴大了文化的生存和發展空間。文化傳播和發展的空間增大，必將促進文化的多元發展以及文化的相互融合。

在數據基礎上進行數字化展示，是文物保護發展過程中的一個新的里程碑，具有保護理念上的前瞻性和保護與傳播并重的實用性，將最大限度地發揮文化遺產的當代價值。目前出于文物保護的目的，羅布林卡的宮殿不可能全部向公眾開放，也不可能容納太多觀眾，公眾可以了解的信息十分有限，因而無法從內心產生對羅布林卡的共鳴與保護的意愿。而通過現代數字技術，即便不到達現場，公眾也能通過多種數字展示和傳播手段，來體驗和感受精美的建筑文化和民族文化，甚至可以結合聽覺、觸覺，以及形體、手勢或口令，身臨其境般地參與到虛擬的建筑環境中，公眾能從不同角度欣賞羅布林卡建筑全景及細部特征。同時通過對羅布林卡建筑、歷史、文化的展示，向更廣闊的范圍傳遞羅布林卡的價值所在，讓更多人參與到對羅布林卡的保護中來。

保護羅布林卡歷史建筑的同時傳遞世界文化遺產價值是羅布林卡的責任和使命。在對現存的古建筑與文物現狀進行更為有效的保護，并建立長期管理與日常維護機制。推動文物保護與利用的可持續發展的同時，基于羅布林卡古建筑宮殿建筑的數字化檔案信息，進一步開發文物的現有價值。選取其中重點、豐富的、互動式多媒體的數字化展示手段，用易于公眾理解和接受的方式、媒介傳遞給公眾，從而為公眾提供更好的文化展示服務，吸引更多公眾積極、主動參與到文化的傳播與發展中來，更好地做好文化的傳承工作。同時也為今后建立起適合當代傳播手段的國際化、多元化展示體系，提升文化軟實力打下基礎。

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(責任編輯 潘小倫)

Digital protection and construction of world cultural heritage objects: taking as an example,ancient buildings at Norbulingkain Tibet

ZE Jin

(TibetNorbulingkaManagementOffice,Lhasa850001,China)

With the rapid development of computer and related technologies, and the restoration using photogrammetry and 3D laser scanning, virtual reality technology has begun to play an important role in the protection of ancient buildings.However, the shortage of funds and lack of personnel has restricted development and utilization of digital methods for protection of cultural heritage objects. In order to better protect and make good use of the Norbulingka complex, it is necessary to improve the understanding of methods of digital protection and reconstruction, to enhance the sense of crisis, and to establish a complete digital record of the ancient architecture at Norbulingkain order to assure its protection. A digital file is needed on the characteristics of the building, its internal structure and its impact on the surrounding environment. It is necessary to create a comprehensive digital platform for the promotion and exhibition of Norbulingka as a cultural heritage site.

Norbulingka； Virtual reality； Cultural heritage site digitization； Value interpretation

2016- 09- 29；

2017- 03- 06

澤 金(1981—)，女，2005年畢業于陜西省西藏民族學院文博專業，研究方向為文物保護，E- mail： 78170060@qq.com

1005- 1538(2017)04- 0115- 08

K874;TP391

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