石窟寺文物的數字化保護與利用

我國歷史悠久，有著豐富的文物資源，如何妥善保護文物、最大化發揮文物的價值，成為當前廣大文物工作者密切關注的話題。利用科學信息手段，將數字化技術運用到文物保護工作中，能夠打破傳統文物保護模式限制，提高文物保護效果，具有極高的利用價值。針對當前石窟寺文物數字化保護與利用工作中存在的問題，相關人員應具體問題具體分析，認清文物數字化保護對我國文化傳承的意義，切實提高文物數字化的質量與水平。

文物是文化的物質承載體，也是一種不可再生的文化資源，集藝術性、科學性、歷史性為一體。文物保護問題一直是困擾人們的難點問題，盡管人們已經采取了全方位的保護措施，但石窟風化問題仍然十分嚴重，運用現代技術，可以對石窟寺中的高浮雕、圓雕等進行掃描，生成圖像模型，同時精度較高。文章以近景攝影測量技術的應用為例，展開系統敘述。

文物數字化保護的概念

所謂文物數字化，即將文物本體形態、色彩、紋理等信息轉化為數字數據，實現高效存儲與管理，具有很強的智能化、靈活化特點。文物數字化具體可以分為以下兩個層次：一是文物本體的數字化，需要用專業設備進行拍攝、掃描，從而獲取高清圖像或立體模型；二是文物背后故事的數字化，深挖文物所處歷史社會背景、人文活動等信息，將其轉化為文字、視頻、圖片的形式，展現文物獨特魅力。

文物數字化保護的優勢與意義

文物見證了歷史的發展，也見證了滄海變桑田，具有深厚歷史底蘊，通過文物保護，可以有效延長文物的壽命，從文物外觀修復、文物文化價值利用等方面入手，滿足人們的科研、教育、審美等需要。然而，在實際文物保護工作中，面臨諸多困難，一方面是自然災害、風化等對文物的影響，另一方面是人為修復與管理不當造成的文物保存與活態傳承問題。

通過文物數字化技術，可以最大程度保護文物本體，實現高效率低成本的信息存儲，使文物能夠永久保存下來，具有現代化特點。同時，在數字化技術的支持下，可以為文物建立個體檔案，系統記錄文物發掘時間、文物本體信息等，實現線上分享，使更多人了解文物，感受歷史。此外，數字化技術能夠將破損文物進行擬態重建，重現文物本來的形態。例如，石窟壁畫因風化作用，出現字跡不清、色彩斑駁現象，通過數字化技術，可以生成三維模型，并提高亮度，展現文物的細節，更好地觀察文物。

數字化技術可以使信息檔案存儲更加便捷，便于文物展示、文物研究等活動的進行；數字化可以降低文物的損傷風險，減少碰觸，便于人們進行文物本體管理；數字化技術可以降低文物修復工作的困難度，其圖像資料能夠為文物修復人員提供參考，并在防災策略制定等方面發揮重要作用；在文物數字化的基礎上，衍生出一系列文化、教育場館，例如，通過動態模擬、情景在線等方式為參觀者營造出一種沉浸式的體驗環境，有著很高的教育意義。在數字博物館中，還可以將文物數字化與角色表演相銜接，拓寬文物利用渠道，提高文物經濟效益與社會效益，展現我國優秀傳統文化。

數字化在石窟寺文物保護中的作用

將數字化技術運用到石窟寺等不可移動文物保護工作中，可以全方位采集文物形態、環境等信息數據，形成統一的數據網絡，便于展示與傳播，弘揚文化。我國是世界上石窟寺數量最多的國家，與敦煌文化息息相關，同時石窟寺受破壞程度較高，需要進行搶救性數字化記錄。下文以近景攝影測量技術作用為例，展開系統闡述。

近景攝影測量技術的工作原理為依托近景攝影設備拍攝文物各角度照片，并通過特定軟件根據照片情況提取物體特征點，在信息化運算中，得出點的空間坐標與三維點云，與影像紋理相結合，得出科學化、精確化的三維模型圖（如圖1）。

為了進行精準的文物場景測量，過去常采用激光掃描的方式，在三維點云與三維模型的基礎上得出正射影像圖，在不斷完善下，得出石窟寺的方位、空間布置情況。然而，受到多種因素的影響，此類測量模型僅能進行表面化、淺層化的測量，忽略了文物色彩與質感的呈現，導致文物研究人員觀察受限。而采用近景攝影測量技術，則可以根據所拍照片得出文物的三維圖像與模型，利用合成的方式，賦予模型紋理材質，避免了三維激光掃描方式下的貼圖顯示差等問題，繪制方法更加科學、便利。文物數字化成果的存儲。所謂文物數字化成果的存儲，即建立文物檔案，按照文物的大小、面積、色彩、保存質量等進行信息分類填寫，降低保存風險。通過近景攝影測量技術，可以加快檔案建立速度，獲取文物各方面信息，形成數據網絡，又兼備高精度，實現高效化、高質量文物信息存儲。文物數字化成果的展示。隨著時代的發展與科學信息技術的進步，人們對文化遺產的繼承與發展提出了新方法，且具備較高現實性。例如，部分文物工作人員通過抖音、小紅書等新媒體平臺向公眾介紹文物的故事。站在文物研究者的角度，需要充分利用文物資源的價值，認清文物保護與利用之間的關系，使用近景攝影測量技術，能夠將所得出的文物三維模型呈現在數字屏幕上，文物介紹者可以通過動畫漫游的形式為人們講解文物信息，通過3D游戲的方式幫助人們了解文物，增強體驗感。

石窟寺文物數字化保護經典案例

云岡石窟第12窟是典型的音樂窟，也是保留北魏音樂資料最為豐富的一座石窟，該窟中的壁畫、雕塑作品人物形象鮮明，有著多種樂器形式，色彩明快，飽和度較高（如圖2）。因云岡石窟第12窟文物結構相對復雜，因此在該窟中開展數字化項目，需要格外注意。具體方法如下：做好前期勘測。使用信息化技術中的GPS，將設備信號與石窟外顯示設備相連，利用GPS中的擴大化功能，系統了解窟內情況，制定針對性考察方案，避免產生后續問題。在此過程中，應選擇像素較高的攝影設備，觀察石窟細節；使用全站儀獲得石窟文物坐標信息，在此基礎上得出三維點云，并采用特征點打點的方式確保數據的精確性，構建三維模型，便于相關人員近距離觀察；通過近景攝影測量技術，得出各文物本體影像，構建文物單體三維模型，并嚴格規范拍攝距離與拍攝像素。接下來將所測得的影像信息進行上傳，提高計算效率，進而達到文物信息保護與利用的目的。除此之外，還應重點關注GPS技術使用情況。例如，部分設備并無GPS航拍的功能，此時前期所保留的GPS圖像能夠發揮重要作用，實現數字文物模型的重建。

第7窟是響堂山石窟保存程度最完整的石窟，與云岡石窟第12窟最為明顯的不同之處為該窟為外景，石窟中含有大量仿木結構的石刻建筑元素。由于該石窟中各佛、菩薩等形象為石壁直接雕刻，因此避免了文物丟失。針對響堂山石窟第7窟的特點，在使用數字化技術時，需要運用高空無人機進行圖像拍攝、信息收集，外景光線效果更好，且受局限性小，通過高空無人機一方面自帶定位，另一方面無須使用GPS的擴大化功能，更加方便。在信息采集結束后，只需要將所拍攝圖像導入測量軟件，通過信息化計算獲得一個帶有GPS信息的文件。

當前數字化技術在文物保護傳承中的局限性及對未來的展望

在石窟寺文物數字化保護與利用過程中，存在諸多問題，具體體現在以下幾個方面。數字信息難以完全呈現出文物的真實感與空間感。盡管當前數字技術已經能夠將文物空間、色彩、紋理進行高效呈現與圖像還原，但在實際使用上，很難使觀眾感受到文物的歷史厚重感與質感。例如，在對石窟寺中的菩薩、佛像進行圖像放大時，無法呈現出石窟雕像的色彩變化，以及斑駁的文物狀態。同時，數字化技術無法展現出石窟中撲面而來的文物氣勢，結構效果不夠明顯，缺乏文物深度，層次感不足；文物數字化技術標準不規范。由于我國石窟數量較多，不同石窟情況所申請到的管理資金也各不相同，資金不足導致設備質量參差不齊，所拍攝文物圖片清晰度不足、信息獲取不及時不充分，導致數字化效果較差。部分文物保護相關行業人員認為，文物的數字化工作是一個復雜的過程，存在畏難心理，工作態度散漫，對數字化技術應用關注度不足，難以發揮文物價值。具體體現在未能及時更新文物信息、檢查維護文物本體情況、錯誤的人為操作等。還有部分設備老舊，功能性差，出現圖像信息與設備不兼容的現象，導致數字化技術運用受限；最后數字化人才短缺。文物數字化涉及知識面較廣，有著一定的專業性，該項目需要掌握如maya、3Dmax等視頻、設計軟件，涉及文物信息處理、圖像渲染等知識，需要有著豐富的文物知識儲備、高超的數字技術能力與靈活的頭腦。然而，受到文物保護專業的冷門性，報考學生數量少，導致實際文物從業人員多為歷史研究者、藝術學人士，技術水平有限。數字化質量的高低關系到我國文化的傳承與發展，導致創新不足，需要文物工作者加以重視。

在未來，科技的創新與數字化技術的發展，能夠為文物保護事業發展注入新鮮血液，提高科技力量，體現文化底蘊。具體可以從以下幾個方面努力：加強文物數字化技術研發。組建一支數字化技術研發隊伍，研究三維文物數據技術、虛實融合技術等，切實提高數據信息質量，挖掘數字化技術中的深層價值，提高科技化程度。同時，還應在現有數字化技術基礎上，建立文物數字資源庫、搭建文物研究與交流線上平臺，從數據采集、數據分析、圖像與模型應用等方面入手，兼顧研究的規范性與靈活性；深化文物數字化的內容與形式。文物數字化并不是單一地將文物進行虛擬化復制與呈現，而是更好地展現出文物背后的故事，具有極高的文化價值。在今后的文物保護與利用中，應系統梳理文物歷史、文物所表現出的當時的社會經濟發展狀況及自身的文化藝術、審美價值，在數字化技術的支持下，拓寬傳播與展示渠道。例如，文物保護人員可以根據石窟寺石窟保護情況，設計一款修復小游戲，觀眾在游戲的過程中可以隨時“掉落”文物信息，在潛移默化中加深觀眾文物知識記憶。又如，推出數字文化產品，制作石窟相關小程序，觀眾通過觀看小程序中的動畫作品，可以系統了解到石窟的形態特點與精神魅力，引發觀眾共鳴；做好人才培訓。高校應與文物保護部門攜手，開設文物數字化保護相關專業，由文物保護專業技術人員擔任教學顧問，向學生全方位講解數字化技術對文物保護工作的影響，以及如何達到文物的高效保護與利用。同時，結合國家人才扶持政策與行業規范，開設實訓課程，為學生提供實訓機會，使學生在實訓中運用所學知識，促進理論知識向實踐應用的轉變。為學生播放優秀的數字化文物保護案例，加強針對性教學，提高學生專業能力，取長補短；做好石窟寺數字化信息庫建設。進一步提高信息采集與使用的精確性。通過三維地理信息系統軟件，將各類信息功能集合起來，便于日常管理。

綜上所述，為了進一步提高石窟寺文物保護與利用效果，應合理利用數字化技術，發揮技術優勢，探尋未來石窟寺文物保護傳承的前進路線，實現石窟資料的統一管理與利用。針對當前石窟寺文物數字化現狀，文物保護相關人員應及時轉變傳統工作方式，明確數字化保護的優勢與意義，采用近景攝影測量等技術，加大科研力度，豐富技術內容與形式，培養高素質人才，更好地傳承文化、發展文化，實現對文物的常態化保護，提升我國文化影響力。

（作者單位：新疆維吾爾自治區克孜爾石窟研究所）