數字化技術在巖畫保護中的應用

張超

摘 要：近些年數字化技術迅猛發展，并且在文化遺產保護領域廣泛應用，為巖畫的保護、開發利用開辟了新途徑。寧夏中寧石馬灣巖畫數字化保護項目由寧夏巖畫研究中心與武漢數文科技有限公司合作實施，文章簡要介紹該項目的實施流程、主要使用設備、技術要求及項目取得成果，探討巖畫數字化保護項目施行的前景及重要意義。

關鍵詞：巖畫;數字化;前景;意義

巖畫是一種全球性的文化現象，跨越時空與地域，廣泛分布五大洲，被譽為文字產生之前人類的共同“母語”。巖畫是先民以巖石為載體，通過鑿刻或涂繪的方式，記錄生產、生活場景，折射出先民的精神追求和對美的理解。巖畫是寶貴的文化遺產，是研究先民歷史、神話、精神、藝術、審美的途徑，也是人類原始藝術的主流，不僅內容豐富，而且數量最多，是世界性的藝術現象。

1 巖畫生存危機與數字化技術發展

1.1 巖畫的生存危機

對巖畫進行及時且有效的保護與監管很難實現。巖畫多分布于人跡罕至的深山，自然地理環境復雜，且數量大、分布廣泛，這使巖畫保護成了一個世界性難題。派駐人員24小時監管，資金、人員及特殊地理環境都使這項工作無法廣泛開展。目前，針對巖畫遺址的保護與研究，比如巖畫病害防治、巖畫修補復原、巖畫本體圍護裝置、監控及專職人員巡護等，大多只能是針對某一有條件巖畫遺址的少量巖畫進行，比如國保單位、已開發景區、文化遺產地等，而裸露在野外的大部分巖畫無法得到這些保護“待遇”。即使這些已受到特殊保護的巖畫，也仍然面對偷盜、偷拓、開山采石、開礦等人為破壞，可能有一些巖畫還未待發現就消失在歷史長河中。由此看來，針對巖畫實體的有效保護，很可能是大量巖畫等不到的未來。

巖畫經年受到風蝕、日曬、雨淋、霜凍，尤其人類進入工業社會后，對環境造成的污染，導致自然因素對巖畫本體的危害加倍。地質災害頻發也導致巖畫的生存岌岌可危，我國北方巖畫多分布在溝谷及兩側巖石、崖壁上，受山洪、泥石流、地震的危害極大。先民寄望于巖石，然巖石的堅硬終抵擋不住歲月的流逝、大自然的侵蝕和人類社會發展造成的侵害。

1.2 數字化技術的發展

進入21世紀，數字化技術更加成熟，應用更加廣泛。我國“2001年，財政部和國家文物局聯合啟動文物調查及數據庫資源管理系統建設項目。該項目旨在以數字化手段調查、完善我國文物、博物館領域的國情資料，建立并運行動態的文物數據庫管理系統”。2015年8月，西藏布達拉宮內2500平方米的壁畫全部完成了數字化信息采集，壁畫全部以原尺寸、50億像素的超高精度被記錄下來。2016年，敦煌莫高窟實現了利用數字化技術拍攝、掃描、獲取、存儲、共享文物信息，建立多元化、集成化文物數據庫，建立數字資產管理系統、數字資源永久保存系統，并實現對30個經典洞窟的高清數字化呈現和全景漫游。而在博物館可移動文物的數字化方面，更是廣泛應用并取得了很多成果。“文化遺產的數字化保護、保存整理研究也已經成為國際通行的新思路和重要方法”。數字化手段在巖畫研究、保護中的應用，國外的一些機構組織要走在我們的前面。比如南非的巖畫數字檔案庫及瑞典的巖畫研究檔案庫等，南非的巖畫數字檔案庫是目前世界上最大的巖畫數字化信息庫。近幾年，我國的一些機構也在巖畫數字化方面進行了積極探索和實踐，比如花山巖畫、大興安嶺地區巖畫的數字化實踐等，這也為我國巖畫的研究、保護及巖畫資源的開發利用開辟了一條新路。

2 寧夏中寧石馬灣巖畫數字化保護項目簡介

石馬灣巖畫位于中衛市原紅泉鄉東約10千米處，芨芨溝向西南入溝20千米左右處的溝崖上，有大量馬的圖像，故此地被牧民稱之為石馬灣。該地巖畫分布較為集中，主要在山梁面西的崖壁和山頂上，石面平潔，使用敲鑿法制作。2017年又新發現8幅馬巖畫，其中一幅馬巖畫身長53厘米，體高20厘米，兩耳豎立，四腿向前，馬尾蓬松，大腹便便，神態沉穩，在巖畫中堪稱巨幅大馬。在其周圍還發現了另外7匹馬巖畫，大小不一，最長者36厘米，身長最短的僅17厘米。

石馬灣巖畫在2005年被公布為自治區重點保護單位。中寧石馬灣巖畫數字化項目將運用無人機攝影測量，使用空中全景、空中視頻、高清紋理拍攝等技術，采集12塊巖畫及巖畫周邊區域空間信息，嘗試在我國北方鑿刻類巖畫保護、研究中應用數字化保護技術，為巖畫的保護和研究奠定基礎。

2.1 項目實施

2.1.1 工作流程及注意事項

中寧石馬灣巖畫數字化項目工作流程：項目啟動→現場勘查→制訂數據采集計劃→采集數據（像控點數據采集、航飛影像數據采集、高清影像數據采集）→數據處理（航飛影像處理、正射影像圖制作）→審驗修改與提交成果。現場勘查工作是巖畫數字化信息田野采集前開展的準備工作，需要注意對巖畫分布自然地理環境的判斷、分析，尤其是我國北方巖畫系統，這項工作尤為重要，選擇合適條件的巖畫點，也是數據采集工作順利進行的前提條件。巖畫多分布在深山中，路況復雜，而數字化信息采集會應用到很多大、重、易碎且不宜隨身攜帶的專業設備，勘察工作要合理規劃人員、設備、車輛行進路線。在巖畫田野數據采集過程中，天氣是一個重要的影響因素，晴朗、無風的天氣是最佳選擇，這樣的天氣對無人機的飛行、巖畫本體的拍照、錄像及巖畫本體和周邊環境的3D掃描有利。而光照條件對數據采集也產生重要影響，對照片、影像的清晰度、曝光等影響較大，具體選擇一天中的什么時間段進行數據采集，要根據巖畫點巖畫的具體分布和自然地理條件來具體分析。

2.1.2 主要使用設備及實施要求、步驟、目標

項目選用大疆精靈4pro無人機進行航飛影像采集。由于巖畫區域地形復雜，飛控手嚴格按照規劃路線進行影像采集，對原始成果現場反復檢查確認，保證數據質量合格且無缺失。

實施要求：①無人機必須由專業的飛控手進行操作;②不可在雨天或強風情況下作業;③數據采集時需首要保證人員安全;④數據采集完成后必須進行數據質量檢查。實施步驟及目標：①根據踏勘情況制訂航飛路線;②根據實際場景選擇飛行模式;③采集巖畫區域空間數據，包括空中視頻、空中全景、航空攝影;④現場進行數據質量檢查;⑤完成底圖拼接，用于像控點標記;⑥利用Photoshop Lightroom、PhotomatixPro等軟件進行影像校準及拼接優化工作;⑦利用Adobe Premiere軟件進行視頻編輯及優化;⑧利用PhotoScan等專業軟件進行航飛影像數據解算，通過多圖像匹配自動構建空三影像數據。

項目中控制點數據采集采用蘇州OTS612C一光全站儀。像控點采集及標注需同一個人進行，目鏡瞄準時反復確認激光點位置，保證測量點與標注點點位一致，盡可能降低人為誤差。

實施要求：①后視點及設站過程中棱鏡圓氣泡及全站儀圓氣泡、水準氣泡需整平;②測量過程中儀器位置如發生變化需重新架站并測量后視點;③不能在雨、雪、大風、冰雹等惡劣環境中采集作業;④像控點采集過程中要保證目鏡十字絲清晰可見、物鏡中被觀測點清晰無遮擋，像控點需選擇拐角分明的特征點;⑤本項目采用自定義坐標系，測量過程中需同步在底圖中記錄被測點點位、編號信息。

使用步驟及目標：①根據巖畫點的現場環境，在合適的采集位置布設前后可通視的控制點若干;②現場架設儀器，對中，整平，使用皮尺測量儀器并設置相關儀器參數;③初始測站點坐標設置為（0，0，0），正北方向歸零;④測量后視點距離，并按量測距離假定坐標進行后視點設置，測量過程中棱鏡桿圓氣泡必須保持居中，測量三次以上取平均值;⑤搬站，重新測量一個已知點，對比檢校其精度;⑥檢校無誤后，進入免棱鏡模式，采集巖畫像控點坐標，并在底圖上同步記錄測量點位及編號;⑦作業完成后導出測量點坐標，并進行數據備份。

項目正射影像采集使用的設備為佳能5DS單反相機搭配24-70EF24-70mmf/2.8LIIUSM鏡頭。

實施要求及目標：①正射拍攝;②原始單張紋理照片像素分辨率不低于5000萬;③縱向重疊率不低于80%，橫向重疊率不低于60%;④采集前使用標準24色色卡校色，影像色彩真實還原;⑤紋理照片數據存儲格式為無損.raw格式，校色輸出格式為.jpg。

實施步驟：①拍攝路線規劃;②拍攝前用色卡進行校色;③現場檢查采集數據的質量，及時查漏補缺;④利用Lightroom軟件對影像進行校準，包括曝光、色彩及清晰度;⑤結合控制點數據并利用PhotoScan軟件進行解算，導出正射影像圖;⑥成果數據及時備份。

2.2 取得成果

取得的成果如表1所示。

3 數字化技術在巖畫研究保護中的應用及意義

3.1 構建巖畫數據庫，永久保存及共享巖畫本體數據信息

伴隨新技術的不斷發展，文化遺產的數字化保護、保存已經是國際認可且提倡的方法。而在我國，諸如“數字故宮”“數字敦煌”等文化遺產數字化項目的成功實施，取得了良好的示范效果。我國目前已開展的巖畫數字化實踐也取得很多成果，其中一個重要成果就是獲取了大量的、詳實的、逼真的巖畫本體數據和巖畫周邊自然地理環境數據，基于此而建立巖畫數據庫，使巖畫數據永久留存。相比于巖畫本體的唯一性和不可再生性，巖畫數字化的數據是無限的、可再生的、可共享的，不僅形成了巖畫的永久性檔案，并且打破時間、地域局限，為巖畫研究者提供詳實的、身臨其境的巖畫第一手資料。

巖畫的數字化檔案可以實現巖畫資源管理者、巖畫研究者、普通受眾科學有序地獲取巖畫資料。通過數據庫共享平臺的權限設定，合理區別不同權限者獲取的巖畫資源與內容，既保證資源擁有者的數據安全，同時為巖畫研究者打造了一個交流、研討、共享的資源平臺，而且以通俗易懂、活潑、風趣的形式，向大眾普及巖畫知識，傳播巖畫文化。通過巖畫數據庫搭建開放共享的巖畫資源平臺，傳播鮮活、生動的巖畫遺產，實現巖畫資源的高效利用。

3.2 巧用數字化技術，讓巖畫遺產活起來

建立巖畫數字博物館，結合新媒體時代信息傳播多元化、立體性、實時性、互動性的特點，讓公眾隨時隨地都可以快捷地了解巖畫信息。巖畫數字博物館既要保證傳播的知識性，也要豐富傳播內容的趣味性，讓受眾樂意接受，主動了解。利用虛擬現實技術，讓受眾身臨其境地接觸巖畫，將巖畫的豐富內涵、文化價值、藝術審美、神話傳說、未解之謎等，以動漫動畫、詩歌文學、互動問答等多種方式呈現，在一種賞心悅目的情境下傳播巖畫知識，講好巖畫故事。打破實體博物館的局限性，拓展展示空間，提高受眾體驗和傳播效率與深度。

3.3 開發巖畫文創、游戲等，實現社會效益與經濟效益結合

巖畫遺產的保護，側重于對巖畫歷史、文化、藝術及巖畫蘊涵的古人智慧、哲學、精神的解讀、傳承與弘揚。巖畫的資源開發，要依托巖畫資源的這些特點，并以此為必要的支撐點與發展方向，挖掘巖畫的文化附加值，實現巖畫資源開發與保護的互補模式。比如說基于巖畫數據庫，開發軟件制作巖畫的數字拓片，既延續了巖畫調查、記錄的傳統，滿足了巖畫研究上的需要，又保護了巖畫本體免受傷害，同時可以帶來經濟效益，并且方便容易操作。目前，國家大力支持文創產品的開發、創作，弘揚傳統文化，活躍文化市場。而巖畫蘊涵的古樸、稚拙、粗獷、童稚、凝練的藝術之美，是人類銘刻于巖石上的久遠記憶。這些獨有的特質，正是文創開發及基于巖畫文化、時代屬性游戲開發的絕好資源，產生文化附加值，從而實現巖畫遺產的保護、傳播、弘揚與巖畫資源的開發、利用有機結合、互為支撐的巖畫遺產管理新模式。

參考文獻

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