數(shù)字化技術(shù)在福建土樓文昌樓文物保護(hù)中的應(yīng)用

摘 要：福建土樓文昌樓是世界文化遺產(chǎn)，具有極高的歷史、文化和藝術(shù)價值。然而，隨著時間的推移，文昌樓面臨各種威脅。文昌樓作為福建土樓的代表，其保護(hù)和傳承一直是文物保護(hù)工作的重要內(nèi)容，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用為文昌樓的保護(hù)提供了新的思路和方法。文章對數(shù)字化技術(shù)在文昌樓文物保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；福建土樓；文昌樓；文物保護(hù)

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.05.008

福建土樓是中國傳統(tǒng)建筑的杰出代表，其以獨特的造型、宏大的規(guī)模和深厚的文化內(nèi)涵聞名于世。然而，隨著時間的推移和自然環(huán)境的變化，福建土樓面臨嚴(yán)重的保護(hù)挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)保護(hù)手段已難以滿足全面保護(hù)的需求，數(shù)字化保護(hù)技術(shù)成為重要的解決途徑。基于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，利用現(xiàn)代化數(shù)字手段對文物數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化采集，對文物的真實原貌和精確尺寸進(jìn)行信息化錄入，對文物的保護(hù)與傳承具有非常重要的作用，可以實現(xiàn)文物信息的永續(xù)利用，對于更好地實現(xiàn)文物保護(hù)具有重大意義。

1 文昌樓

位于福建省漳州市南靖縣書洋鎮(zhèn)上坂村田螺坑自然村的田螺坑土樓群（圖1），不僅是福建傳統(tǒng)民居建筑的杰出典范，更堪稱福建土樓文化的標(biāo)志性作品，其獨樹一幟，是中華建筑藝術(shù)寶庫中一顆璀璨的明珠。2001年5月，田螺坑土樓群被列為第五批全國重點文物保護(hù)單位。2003年11月，田螺坑村因其深厚的歷史文化底蘊，被列為中國首批歷史文化名村。2007年，田螺坑村被評為首批中國景觀村落。2008年7月，田螺坑土樓群以其獨特的建筑魅力和重要的文化價值，成功被列入《世界文化遺產(chǎn)名錄》，其中共有5座土樓，分別是方形的步云樓，圓形的和昌樓、振昌樓、瑞云樓，以及橢圓形的文昌樓。

文昌樓位于步云樓的西南側(cè)，由黃氏族人于1966年合資共同建造。文昌樓坐東北朝西南，占地128平方米。樓長徑45.7米，短徑34.5米，高3層11.8米。內(nèi)通廊式，每層32間，共96間，總建筑面積2210平方米，設(shè)2部樓梯、1個大門。樓外墻頂層有3個瞭望臺、4個射擊口。底層墻厚1.2米。內(nèi)院用亂毛石鋪地，有1口水井。土樓夯土墻墻腳用卵石干砌，以防止洪水浸泡，夯土墻以土為主要材料，墻厚從底層往上逐漸減薄，外皮略有收分，內(nèi)皮分層退臺遞收，一般每層減薄約10～17厘米，在結(jié)構(gòu)上更加穩(wěn)定，又減輕了墻身的自重（圖2）。為了增加墻身的整體性，土墻內(nèi)還配有墻筋，樓內(nèi)采用柔韌的杉木制作門窗，采用堅韌的松木制作樓板，并將杉木與松木結(jié)合使用制作樓梯，用土坯磚砌筑隔墻。

文昌樓的建筑風(fēng)格與其歷史背景密切相關(guān)。福建土樓起源于宋元時期，當(dāng)時福建地區(qū)社會動蕩，戰(zhàn)爭頻繁，民眾為了防御外敵入侵和自然災(zāi)害，開始建造土樓這種堅固耐用的建筑。文昌樓的選址極為嚴(yán)謹(jǐn)，充分考量了地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、水文條件的適宜性以及當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鳎_保樓體與自然環(huán)境的和諧共生。在建筑材料的選擇上，文昌樓展現(xiàn)了對本地資源的極大尊重與高效利用，大量采用當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的土、木、石等天然材料，不僅體現(xiàn)了就地取材的環(huán)保理念，還確保了材料的可循環(huán)性和可持續(xù)性。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，文昌樓更是將生土夯筑的堅固外墻與樓內(nèi)精巧的木構(gòu)架結(jié)構(gòu)完美融合，兩者相輔相成，既保證了建筑的整體穩(wěn)固性，又兼顧了居住空間的舒適性與宜居性，展現(xiàn)了高超的建筑技藝與人文關(guān)懷。

2 文昌樓數(shù)字化保護(hù)技術(shù)

2.1 文昌樓數(shù)字化的含義

文昌樓數(shù)字化是指利用計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像技術(shù)、傾斜攝影測量技術(shù)、三維掃描技術(shù)等手段，對文昌樓的歷史、文化、藝術(shù)等信息進(jìn)行數(shù)字化采集、處理、存儲、展示和應(yīng)用。文昌樓數(shù)字化保護(hù)中，主要是對文昌樓本體及周邊環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)字化采集和文昌樓相關(guān)信息的識別整理，并利用這些信息對文昌樓進(jìn)行保護(hù)和管理。

2.2 數(shù)字化保護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢

數(shù)字化保護(hù)技術(shù)是指利用數(shù)字化手段對文物進(jìn)行保護(hù)和管理，與傳統(tǒng)的文物保護(hù)方法相比，數(shù)字化保護(hù)技術(shù)具有以下優(yōu)勢。

2.2.1 提高文物保護(hù)的準(zhǔn)確性

運用數(shù)字化技術(shù)可以對文物進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)記錄和分析，并通過三維模型的形式對其結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、工藝等進(jìn)行詳細(xì)的展示、研究與應(yīng)用，從而提高文物保護(hù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

①高精度記錄和存檔。數(shù)字化技術(shù)可以通過激光掃描、攝影測量等方式，對文物數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度的記錄和存檔。這些數(shù)字化資料可以永久保存保留，為今后的保護(hù)、修復(fù)和研究工作提供準(zhǔn)確的參考。通過數(shù)字化記錄可以極大豐富文物的信息維度，對文物的外觀、結(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)乃至周邊環(huán)境等全方位、多角度的信息進(jìn)行全面記錄。這些數(shù)字化資料可以保存長久，避免了傳統(tǒng)紙質(zhì)或膠片記錄方式可能面臨的損壞、丟失等問題，確保了文物信息的永久留存。

②實時監(jiān)測和預(yù)警。數(shù)字化技術(shù)可以實時監(jiān)測文物的狀態(tài)，包括變形、裂縫、風(fēng)化程度等，及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題。通過數(shù)據(jù)分析，可以更加準(zhǔn)確地了解文物的狀況和變化趨勢，為保護(hù)工作提供準(zhǔn)確的預(yù)警和支持。

③虛擬修復(fù)和試驗。運用數(shù)字化技術(shù)可以在計算機(jī)上進(jìn)行虛擬修復(fù)和試驗，模擬不同保護(hù)方案的效果，為實際保護(hù)工作提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)和優(yōu)化。可以避免對文物造成不必要的損害，提高保護(hù)工作的準(zhǔn)確性和安全性。

2.2.2 提升文物保護(hù)工作效率

數(shù)字化技術(shù)可以節(jié)省人力和時間。傳統(tǒng)文物保護(hù)工作主要是通過水準(zhǔn)儀或鋼尺等工具開展測繪，容易受多種因素影響，降低數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，并且整個操作過程耗時、耗力。三維激光掃描技術(shù)呈現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)勢和作用，其不僅適用范圍較廣，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，還可以全面提高測繪質(zhì)量和效率，在短時間內(nèi)完成掃描測量作業(yè)，并得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。將數(shù)據(jù)信息錄入電腦系統(tǒng)，可以自動生成文物三維模型，為工作人員開展保護(hù)工作提供準(zhǔn)確、完整的參考依據(jù)。更重要的是，使用數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)σ恍┮呀?jīng)消失的古建筑進(jìn)行復(fù)原，其優(yōu)勢是傳統(tǒng)保護(hù)技術(shù)無法比擬的。數(shù)字化技術(shù)還可以使保護(hù)工作更加標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，減少人為因素對保護(hù)工作的影響。

數(shù)字化技術(shù)可以通過高速計算機(jī)運算和大容量的存儲設(shè)備來提升信息處理的效率。這使數(shù)字化技術(shù)可以更快地處理文物信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)作，不同的部門和機(jī)構(gòu)可以共同進(jìn)行文物保護(hù)工作，進(jìn)而提高文物保護(hù)工作的效率。

2.2.3 提升文物保護(hù)安全性

數(shù)字化保護(hù)可以實現(xiàn)文物的全面監(jiān)測和保護(hù)，包括文物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)境等，可以及時發(fā)現(xiàn)文物損壞和變形等問題。同時，數(shù)字化模擬修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，減少了人為不當(dāng)修復(fù)帶來的文物損壞。

2.2.4 提高文物保護(hù)的可視化程度

數(shù)字化技術(shù)可以將文物信息以圖像、視頻、三維模型等形式呈現(xiàn)出來，使文物保護(hù)工作更加直觀、生動，便于公眾和學(xué)者對文物進(jìn)行了解和研究。例如，利用虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實等技術(shù)，可以將文物建筑的原貌以逼真的方式展示給公眾，讓公眾仿佛置身于文物建筑之中，感受其獨特的魅力和深厚的文化底蘊。此外，數(shù)字化資料還可以通過互聯(lián)網(wǎng)、社交媒體等渠道進(jìn)行廣泛傳播。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，可以提高文物保護(hù)的可視化程度，使文物保護(hù)工作更加生動、直觀和便于公眾參與。

2.2.5 推動文物的持續(xù)利用和發(fā)展

數(shù)字化技術(shù)可以實現(xiàn)文物的數(shù)字化展示和宣傳，從而推動文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。數(shù)字化技術(shù)還可以推動文物保護(hù)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合，促進(jìn)文昌樓的文化傳承和發(fā)展，通過數(shù)字化存儲、備份和恢復(fù)技術(shù)，為文物提供長期的保存和備份，保障文物的可持續(xù)性和長期性，從而推動文物的持續(xù)利用和發(fā)展。

3 文昌樓數(shù)字化保護(hù)的意義

文昌樓數(shù)字化保護(hù)對于提升文物保護(hù)效率與精準(zhǔn)度、促進(jìn)文物信息永續(xù)利用、推動文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及提升文物保護(hù)能力等都具有重要意義。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，文物數(shù)字化保護(hù)工作將會取得更加顯著的成效。

3.1 建立完善的數(shù)字檔案

數(shù)字化技術(shù)可以全面記錄文昌樓的建筑結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、工藝、歷史、文化和藝術(shù)信息，為文昌樓的保護(hù)提供重要的資料和依據(jù)。數(shù)字化技術(shù)利用計算機(jī)的高速運算能力和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，大大提高了文物建筑資料的處理效率。建立數(shù)字化數(shù)據(jù)庫，可以方便地對文物建筑信息進(jìn)行分類、整理、檢索和調(diào)用，提高文物保護(hù)效率，為文物建筑保護(hù)、研究和展示工作提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。同時，數(shù)字化資料還可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享和傳播，促進(jìn)文物建筑保護(hù)事業(yè)的全球化合作與交流。

3.2 傳承文化遺產(chǎn)

文昌樓是世界文化遺產(chǎn)，具有極高的歷史、文化和藝術(shù)價值，數(shù)字化技術(shù)可以對文昌樓的文化、藝術(shù)以及營造技藝等信息進(jìn)行永久性保存，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行傳播和傳承。

3.3 推動旅游業(yè)發(fā)展

數(shù)字化技術(shù)可以結(jié)合文昌樓的建造歷史與當(dāng)?shù)厝宋沫h(huán)境，還原文昌樓的歷史樣貌與生活場景，也可以展現(xiàn)文昌樓的建造工藝及相關(guān)歷史背景，吸引更多的游客前來觀賞和學(xué)習(xí)，從而推動當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展。

4 數(shù)字化技術(shù)在文昌樓保護(hù)中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)在文昌樓保護(hù)中的應(yīng)用主要包括文昌樓信息采集和記錄、文昌樓三維數(shù)字化展示、文昌樓智能化監(jiān)測和文昌樓數(shù)字化保護(hù)管理等方面。

4.1 文昌樓信息采集和記錄

通過無人機(jī)、三維掃描儀、高清攝像頭、傳感器等對文昌樓進(jìn)行全面的信息采集和記錄，包括結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、工藝、歷史背景等信息。這些信息可以通過數(shù)字化手段進(jìn)行整理和分析，形成基礎(chǔ)的文昌樓數(shù)字資源，為文昌樓保護(hù)提供重要的參考依據(jù)。

4.2 文昌樓三維數(shù)字化展示

對運用數(shù)字化技術(shù)采集到的文昌樓信息數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，可以準(zhǔn)確構(gòu)建文昌樓三維立體模型。相對于傳統(tǒng)二維圖形而言，三維立體模型的信息更加豐富，與真實的生活空間更加接近，能夠為工作人員提供準(zhǔn)確、形象的信息，使其清楚掌握文昌樓的風(fēng)格、結(jié)構(gòu)、尺寸、外觀等實際情況。此外，數(shù)字化展示技術(shù)的應(yīng)用能夠增強(qiáng)文化傳承與教育效果，提高公眾對土樓文化的認(rèn)知和興趣，吸引更多人關(guān)注和參與到土樓保護(hù)事業(yè)中來（圖3）。

4.3 文昌樓智能化監(jiān)測

通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，對文昌樓進(jìn)行智能化監(jiān)測和分析，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，并提供相應(yīng)的保護(hù)建議。在文昌樓的關(guān)鍵部位部署傳感器，用于監(jiān)測文昌樓的狀態(tài)和環(huán)境因素。這些傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、裂隙傳感器、位移傳感器等，以滿足不同監(jiān)測需求。將傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過無線或有線的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲和處理，并利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取有用的信息，如文昌樓的變形、裂縫、風(fēng)化程度等。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)文昌樓出現(xiàn)異常情況時，及時發(fā)出預(yù)警或報警信息，提醒保護(hù)工作人員采取措施進(jìn)行干預(yù)。

通過智能化管理平臺對文昌樓的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化展示和查詢，提高文物保護(hù)的效率和智能化水平。還可以通過無人機(jī)、遙感等技術(shù)手段對文昌樓進(jìn)行全面的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)文昌樓安全隱患（圖4）。

4.4 文昌樓的數(shù)字化保護(hù)管理

建設(shè)文昌樓數(shù)字化和信息化平臺或系統(tǒng)，囊括文昌樓的病害、消防、安防、網(wǎng)格化、參觀人數(shù)、服務(wù)平臺等各種信息，促進(jìn)文昌樓的全方位管理保護(hù)。也可用于區(qū)域土樓群的保護(hù)中，即在區(qū)域范圍內(nèi)針對所有土樓或者建筑群建立一個完善的信息化系統(tǒng)，由相關(guān)部門或組織進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)整，整合土樓區(qū)域的保護(hù)力量，使文物保護(hù)工作變得井井有條。

5 數(shù)字化技術(shù)未來發(fā)展趨勢

文物數(shù)字化保護(hù)技術(shù)未來將會朝著智能化、多樣化和安全性方向發(fā)展。

5.1 智能化

未來的數(shù)字化保護(hù)技術(shù)將會更加智能化，可以根據(jù)文物的實際情況和需求，自動調(diào)整數(shù)字化保護(hù)方案，提高數(shù)字化保護(hù)效率和質(zhì)量。

5.2 多樣化

未來的數(shù)字化保護(hù)技術(shù)將會更加多樣化，可以實現(xiàn)文物的全面監(jiān)測和保護(hù)，包括文物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)境等方面，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決文物的損壞和變形等問題，并提出相對應(yīng)的保護(hù)措施。數(shù)字化技術(shù)將與多學(xué)科進(jìn)行跨界融合，包括歷史學(xué)、藝術(shù)學(xué)等，推動文物保護(hù)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，為文物的保護(hù)、傳承和發(fā)展提供更加全面的支持。

5.3 安全性

未來的數(shù)字化保護(hù)技術(shù)將會更加注重安全性，通過加密技術(shù)、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)技術(shù)等手段，保護(hù)文物數(shù)字化信息的安全性。

6 結(jié)論

數(shù)字化技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用，為文物保護(hù)工作提供了新的思路和更加全面、高效、安全的技術(shù)手段，提高了文物保護(hù)的效率、準(zhǔn)確性和可視化程度，也為文物的保護(hù)和傳承提供了更多的機(jī)會和平臺。數(shù)字化技術(shù)在福建土樓文昌樓文物保護(hù)中的應(yīng)用有效地保護(hù)了文昌樓的真實性、完整性和安全性，同時也更好地展示和傳承了福建土樓的文化價值。■

參考文獻(xiàn)

[1]劉陽.新時代信息化技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用研究[J].明日風(fēng)尚，2018（15）：310-311.

[2]秦建華.三維數(shù)字技術(shù)在文物保護(hù)中的作用[J].美術(shù)大觀，2014（7）：106.

[3]宋文瑤.數(shù)字化生存下的文化資源的文物保護(hù)與開發(fā)研究[J].才智，2016（12）：265.

[4]侯妙樂.文物三維模型虛擬修復(fù)研究進(jìn)展、挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢[J].遺產(chǎn)與保護(hù)研究，2018（10）：1-10.

[5]吳玉涵，周明全.三維掃描技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2009（9）：173-176.

[6]白成軍.三維激光掃描技術(shù)在古建筑測繪中的應(yīng)用及相關(guān)問題研究[D]天津：天津大學(xué)，2007.

[7]王茹.古建筑數(shù)字化及三維建模關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西安：西北大學(xué)，2010.

[8]王曉南，鄭順義.基于激光掃描和高分辨率影像的文物三維重建[J].測繪工程，2009（6）：53-55.

[9]齊揚，周偉強(qiáng)，薛燁，等.文物三維彩色數(shù)字化模型實現(xiàn)方式探討[J].文博，2009（6）：492-495.

[10]楊麗萍.面向文物的三維信息可視化關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：首都師范大學(xué)，2007.