文化遺產保護視域下巖畫數據采集技術應用研究

王競敏 馬岳

摘要：巖畫，作為研究史前文明的關鍵遺存，是我國文化遺產的重要部分。我國巖畫數量眾多，分布廣泛，但是研究歷史尚短，研究成果較少。在初步調查階段，對巖畫的相關信息數據采集不夠全面、準確，效率低、流通性差，無法滿足后續研究需要。本文在文化遺產保護的視域下，思考巖畫數據采集的意義和要求，分析巖畫數據采集的現有技術和選用原則，以期為未來巖畫遺產檔案建設作出貢獻。

關鍵詞：巖畫；文化遺產；數據采集技術；信息記錄方法

隨著社會經濟與文化的不斷發展，在追尋物質滿足的基礎上，人們開始越來越多地關注人類歷史、文化及社會生活的遺存，這也是近幾十年全球文化遺產熱的一個縮影。中國既是一個有著悠久歷史的文明古國，也是一個對保護歷史文化高度自覺的國家。2021年表決通過的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中就明確指出，要傳承弘揚中華優秀傳統文化，要“強化重要文化和自然遺產、非物質文化遺產系統性保護”。

有一個詞值得關注，即“文化遺產系統性保護”。文化遺產作為中國遺產保護框架中的重要組成部分，有“物質文化遺產”和“非物質文化遺產”兩大類。以《中華人民共和國文物保護法》為核心，我國已經建立了完整的物質文化遺產保護系統。在這個系統中，相較于古墓葬、古建筑等，對于巖畫類文化遺產的保護開始較晚，研究較少。本文將從文化遺產保護的視域思考巖畫的數據采集，比較研究當前幾種主要的巖畫數據采集技術。

一、文化遺產保護系統下的巖畫數據采集

巖畫的數據采集是巖畫保護中非常重要且必要的一環。巖畫作為不可移動的物質文化遺產，是承載大量人文、社科信息的古代遺存。不論是破解巖畫所隱含的古代社會記憶，還是破譯古人的巖畫符號；不論是解密巖畫的創作族群，還是解析地區歷史與未來的聯系，這一切都基于詳細、準確、完善的巖畫信息數據。巖畫數據的采集不可避免地會與巖畫本體及巖畫衍生物產生直接或間接接觸，或多或少會影響其物理和化學性狀。巖畫數據采集的成果，也影響著后續的保存、管理、展示、共享、利用等工作。因此，研究提升巖畫的數據采集技術可以更全面、有效地保護巖畫遺產。

隨著全球文化遺產保護工作的深入，保護手段從原來單純的“維持”逐步擴大到集記錄、保存、管理、維護、修復、利用等于一體。其中，對巖畫的記錄涉及不同數據的采集和相關技術的運用。以意大利的梵爾卡莫妮卡研究團隊為例，他們對不同巖畫的數據采集技術都有嚴格的、可執行的操作標準。對巖畫遺產保護的第一步，需要落實在切實可行的巖畫數據采集方案上。

巖畫的數據采集是文化遺產保護系統內部關聯的重要紐帶。符合要求的巖畫采集數據成果是巖畫維護的基礎，是巖畫研究的科學依據，是巖畫利用的來源，也是巖畫傳承的接續。在與國際巖畫研究接軌時，我們也發現對巖畫遺產的保護不再只是單獨針對巖畫本體，而是越來越多地以人類學、社會學的方法，利用多學科的技術，轉向綜合的、復雜的、系統的保護[1]。在這樣一個多學科融合的綜合系統中，聯系不同專業、不同技術的紐帶，就是全方位、立體化的巖畫數據采集。

二、基于文化遺產價值的巖畫數據采集要求

在不同時代、不同價值觀和不同文化背景下，人們對文化遺產的價值往往有不同的認識[2]。在普遍價值的基礎上，《中華人民共和國文物保護法》規定了以“歷史價值、藝術價值、科學價值”為核心的三大價值體系。在巖畫具體保護實踐中，同樣需要參考三方面的表現，制定有實操性的巖畫數據采集方案。同時，巖畫遺產有別于其他文化遺產的一點是，它們大部分都位于崇山峻嶺、大漠荒野等人跡罕至的地帶。因此，巖畫的數據采集有區別于其他文化遺產的特點及要求。

要求一：對巖畫數據的采集，要深刻認識巖畫不可再生的特性，盡量減少對巖畫本體的損壞。盡管巖畫的載體是石質材料，相比布帛、獸皮、紙張等存留的時間更長，但是由于自然風化、雨水沖蝕、粉塵及化學氣體的污染等，很多巖畫的表面已經出現破損甚至是剝落。因此，在對巖畫進行數據采集時，首先要考慮在提高精確度的同時減少對巖畫造成的損害。

要求二：對巖畫數據的采集，要做到藝術價值與歷史價值的統一。我國早期對巖畫數據的采集大部分從藝術的角度出發，優點是可以采集到巖畫上大量的藝術表現形式和技法，缺點是對巖畫的數據采集只集中在巖畫本體上。考慮到對巖畫有歷史斷代、族群信息和社會演變等研究需求，除巖畫本體外，巖畫上所有的點、線、圖案等痕跡，巖畫大小、位置、在該地區的分布狀況、周邊環境等都應進行全面采集。

要求三：對巖畫環境數據的采集，要求從巖畫到環境保持統一。巖畫的出現與當時的自然環境、社會生活密不可分。巖畫的環境數據不僅包括巖畫的形狀、石質材料、畫面的保存狀態，還包括圍繞巖畫的所有自然環境因素，例如巖畫所處的位置，朝向，周邊重要的山川、河流、湖泊等，更包括相關社會因素，例如同時期的遺址遺跡、人類活動痕跡等，這些信息都應妥善采集，對環境的描述不能流于表面，對能夠幫助理解和研究巖畫的信息都要作記錄[3]。

三、現有的巖畫遺產數據采集技術

巖畫的田野調查是巖畫類文化遺產保護的基礎。在田野調查中，對巖畫信息的記錄是第一步，也是最重要的一步。20世紀90年代后，由于文化遺產內涵和外延的不斷擴展，巖畫研究不斷深入，涵蓋了考古學、人類學、哲學、民俗學、美學、史學、語言學等多個領域，綜合了多個專業學科的知識與技能，巖畫數據采集的數量和質量都有了更高的標準。

（一）古代金石學研究是我國巖畫數據采集的萌芽

中國古代金石學研究是我國巖畫數據采集的萌芽，其中傳拓技術得到普遍應用。中國的金石學研究起源于秦漢，興盛于宋、清，“金”是指青銅器等各種金屬器物及其銘文，“石”則是指刻有圖像和文字等的石刻體。由于金石學的研究目的是“證經補史”，這和現代巖畫學有區別，金石學的研究對象主要是有銘文的石刻。金石學的重要復制技藝—傳拓，在巖畫的數據采集中被廣泛應用。我國各地的巖畫普查均采用傳拓技術，獲得了許多珍貴的巖畫拓片資料。傳拓技術學習簡單，易上手，而且成本較低，這也是大部分巖畫采集時制作拓本的原因。但使用傳拓技術采集巖畫信息，存在以下三個問題：（1）巖畫根據制作方法分巖刻和巖繪兩種，傳拓技術更適合有刻或鑿痕的巖刻，而對于巖繪類的巖畫并不適用。（2）相比金石學常見的傳拓對象，如石碑、摩崖、浮雕、銅器等，巖畫的表面通常未經人工打磨，表面不是很平整，形狀也不規矩，拓本會缺失部分巖畫表面信息。（3）頻繁對巖畫進行拓印，會使巖體含水量超標，很容易因為“凍融效應”，造成巖刻面的脫落[4]。因此，雖然傳拓技術在我國使用歷史悠久，技術難度較低，但用于巖畫數據采集的拓本質量和數量都比較低。

（二）現代巖畫學的科學繪圖方法

現代巖畫學的發展促使科學繪圖方法廣泛應用于巖畫的數據采集，例如描摹、線繪圖等。

我國現代巖畫研究始于20世紀初，田野調查及研究方法大量借鑒了歐洲考古學。在歐洲，描摹是最早用于巖畫記錄和復制的技術。相比拓本制作，描摹圖的制作者直接和巖畫“對話”，描摹出巖石的每一處細節，并使用不同顏色區分巖畫上不同時代、不同主題的重疊巖刻內容[3]。這是一種需要耐心和細致觀察力且工作量巨大的采集方式。基于科學制圖的線繪圖以手工繪制為主，輔以直尺等傳統測量工具，在繪制巖畫圖形的同時，標定其尺寸、形狀、位置等數據。線繪圖相比拓本和描摹圖，可以更加精確地反映巖畫的尺寸和空間位置[5]。這兩種方法在世界各地的巖畫研究中都已經被普遍使用。例如，意大利的研究者就為卡莫尼山谷中幾乎所有的巖畫都制作了描摹圖，并在調查階段制作了線繪圖。很多學者認為，這種直接接觸巖畫的記錄方式，可以讓記錄者代入創作者的情感，從而展開細致的觀察。

（三）電子設備引入巖畫的數據采集

現代科技的發展，將電子設備引入巖畫的數據采集，膠片相機和攝像機的使用，留下了寶貴的早期巖畫記錄。

傳統的巖畫數據采集及復制方法因直接接觸巖畫本體，容易對巖畫造成損傷，受限于記錄者的水平和技術，采集質量參差不齊，巖畫信息采集不全面，工藝流程復雜，制作速度較慢。隨著攝影技術的出現，膠片攝影進入研究人員的視野，一些著名的自然景觀、文物遺跡很早就成為拍攝的題材。膠片相機的使用，是無接觸式信息采集的開端。

我國最早拍攝巖畫照片的時間現在已無考。從1927年成立的中國學術團體協會西北科學考察團團員名單中，可以看到當時已經有專業攝影師參與[6]。西北藝術文物考察團在1940—1944年曾使用135相機配標準鏡頭，留存了近百張原始文物及環境的照片[7]。李延儉于1957年發表于《文物參考資料》上的文章《文物攝影的節約問題值得注意》則是現在網絡上可以查到的最早關于文物攝影研究的文獻。在這之后的很長一段時間，我國的巖畫研究都處于停滯狀態，直到20世紀80年代后巖畫學復興，許多專家學者攜帶膠片攝影設備為巖畫調查留下了大量的珍貴影像。由于膠片本身特殊的物理及化學性質，這些膠卷、照片也都成為研究巖畫的歷史檔案資料。

（四）數字式攝影設備的普及標志著巖畫信息采集數字化的開端

隨著數字技術的不斷發展，數碼相機和攝像機在小型化、精度和速度上的提升，拍攝功能的增強，價位和操作難度的降低，當前的巖畫攝影已經徹底從早期的膠片攝影轉變為數碼攝影。相比傳統膠片相機，從使用角度考量，數碼相機拍攝更加快捷方便，而且立時可看；從儲存角度考量，數碼攝影采集到的信息都是數字模式的，使用的存儲設備更加安全，并且方便攜帶；從后續使用角度考量，采集到的數字圖片和視頻不僅可以用于考證研究，同樣也可以進行二次加工及創作；從共享角度考量，巖畫的數字信息既可以通過線下方式，如可移動存儲設備轉移，也可以通過線上如網站、郵箱、公眾號等發送。使用數碼攝影設備除了可以采集更全面、更充足的巖畫本體及周邊環境的信息外，也常應用于對巖畫拓本、摹本及線繪圖的翻拍，或者在高清數碼照片的基礎上采用計算機輔助軟件直接生成數字線描圖等。數字化設備的普及，使巖畫數據的獲取更加方便、快捷。尤其是高分辨率的數碼相機的使用，大大提升了巖畫數據采集的效率。

（五）將科學測繪技術應用于數據采集，可以獲得更多巖畫的地學信息

將數碼攝像設備與現代測繪技術結合，可以在獲取更多巖畫本體特征及空間位置信息的基礎上進行科學計算，這就是數字近景攝影技術。寧明花山巖畫是我國首個使用近景攝影測量技術獲取正射影像圖的巖畫案例，在采集過程中除了使用測繪工具—全站儀外，還借助了非量測數碼相機[8]。在野外的巖畫測繪中，由于很多巖畫都位于高聳的峭壁或懸崖頂部，周圍環境難以設置站點，也可以將高精度數碼相機加裝在無人機上進行低空拍攝。無人機所采集到的傾斜影像可以和其他正射影像相互補充。

（六）巖畫采集數據的豐富使巖畫的三維重建成為可能

早期攝影測量技術所采集到的巖畫信息都以二維圖像的形式保存，隨著采集設備升級，采集到的數據信息更多也更準確。現在的近景攝影測量技術和傾斜攝影測量技術都可以計算生成三維坐標，實現三維模型的重建。但是由于攝影測量的影響因素較多，采集到的點云數據質量較低，當前對巖畫三維數據的采集更多采用三維掃描技術。2010年5月，我國首次運用三維掃描設備對將軍崖巖畫進行信息記錄，獲取其實時三維數據，并建立了巖畫的三維立體數據庫[9]。在這之后，在花山巖畫和賀蘭山巖畫的數字化工程中，三維掃描技術也都發揮了重要作用，進一步補充并完善了當地巖畫的數據庫。從二維圖像到三維圖像，三維掃描儀、光場相機等的使用，將會使巖畫數據采集的種類得到更大擴充。

當前，對巖畫遺產的數據采集已經從單一的檔案資料性的測繪，發展到圍繞文化遺產開展的綜合性數據庫建設。以傳拓、描摹、線繪、攝影、掃描技術，再結合全球定位技術、航空拍攝技術、衛星遙感技術以及GIS技術，建立了從微觀到宏觀、從局部到全面、從平面到立體的巖畫數據采集體系。

四、文化遺產保護理念下的巖畫數據采集技術的選用原則

我國巖畫遺產數據采集內容應當遵從綜合性原則，主要表現為兩個綜合：一是采集信息形式的綜合，這里包括一維信息（文字、音頻）、二維信息（拓本、描摹、線繪、照片、視頻）、三維信息（點云數據、三維模型等）；二是采集對象的綜合，包括巖畫本體信息、巖畫位置信息、巖畫周邊環境信息等。

我國巖畫遺產數據采集技術應當遵從多樣性原則，既要使用傳統復制技術，也要不斷借鑒新的測繪技術。從目前的巖畫考察情況看，傳統的手工記錄方式使用工具簡單，操作方法簡便，對記錄人員的專業性要求也比較低，成為巖畫數據采集的普遍手段。隨著巖畫數據采集的科學化、標準化、現代化，大量數字采集技術開始逐步從理論研究進入實踐應用。但由于我國巖畫分布廣泛，所處環境復雜，儀器設備相對比較昂貴，再加上相關專業技術人才的缺失，巖畫的數字化工作還處于起步階段。

我國巖畫遺產數據采集工作應當遵從連續性原則。巖畫的保存狀態不但受客觀因素的影響，例如日曬、雨淋、風吹等，而且受自然環境的影響，例如河水改道、地質形態變化等，還受人為因素的影響，例如族群遷徙、民俗變化等。這些都導致巖畫在不同時間段的狀態有所差異。因此，對巖畫的數據采集應當是持續不斷的工作，既要保存巖畫采集的原始數據，也要定期記錄巖畫的最新狀態，還要通過計算和模擬，預測巖畫的未來情況并加以保護。

五、結語

我國巖畫學界與國際組織及個人研究合作的深入，受國際文化遺產保護理念的影響日益加深，表現為對巖畫信息數據采集的范圍從單獨對巖畫本體符號、圖案的記錄，發展到對巖畫和周邊環境的聯系的記錄；對巖畫信息數據采集的手段從單獨對巖畫內容進行復制，發展到傳統技藝與數字技術的結合；對巖畫信息數據采集的成果從單一的紙質媒介發展到多媒體共存的新局面。相信推動更多新型巖畫數據采集技術從理論實驗走向實踐應用，吸引更多專業領域的人員加入巖畫記錄工作，向公眾傳達正確的巖畫保護觀念與更豐富的巖畫內容，將成為我國巖畫事業未來發展的主要方向。

基金項目

本文系2016年河套學院科學技術研究項目“基于三維掃描的陰山巖畫數字化研究”（項目編號：HYZQ201629）的階段性研究成果。

作者簡介

王競敏，1983年生，女，內蒙古巴彥淖爾人，講師，內蒙古大學研究生，研究方向為計算機應用、控制工程、物聯網。

馬岳，1983年生，男，內蒙古巴彥淖爾人，館員，本科，研究方向為文物保護、文物展陳。

參考文獻

[1]王巨山.中國文化遺產保護與發展實踐[M].沈陽：遼寧教育出版社，2016.

[2]叢桂芹.價值建構與闡釋[D].北京：清華大學，2013.

[3]楊超.圣壇之石[M].廣州：世界圖書出版廣東有限公司，2013.

[4]王婕.基于新公共管理理論的陰山巖刻保護研究[D].北京：北京郵電大學，2015.

[5]閆四海.文物的圖像線圖繪制研究和數字化管理系統實現[D].西安：西北大學，2014.

[6]王新春.中國西北科學考查團考古學史研究[D].蘭州：蘭州大學，2012.

[7]東平.歷史遺珍—《教育部藝術文物考察團西北攝影集選（1940—1944）》的發現[J].文博，1992（5）：2，40-44.

[8]朱根雄，張俐萍.寧明花山巖畫近景攝影測量的技術方法[C].廣州：中國測繪學會.經天緯地—全國測繪科技信息網中南分網第十九次學術交流會優秀論文選編，2005.

[9]黃玉琴.三維激光掃描技術在花山巖畫保護中應用[J].中國文物科學研究，2012（1）：63-66.