文物保護工作中的信息化技術應用方式與策略

摘 要：隨著信息化技術的迅速發展，文物保護領域迎來了全新的技術變革。文章圍繞信息化技術在文物保護工作中的應用方式與策略展開了深入研究，探討三維掃描、高光譜成像、物聯網監測及虛擬現實技術的具體實施路徑，結合數據采集標準化、數字檔案建設及人才培養體系構建，全面分析了信息化技術的實際應用過程。信息化技術的綜合應用能夠在精準記錄、智能管理和社會傳播方面提供有效解決方案，為文物保護工作的現代化、系統化和國際化發展奠定技術基礎。

關鍵詞：文物保護；信息化技術；虛擬現實技術；數據采集

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.16.009

信息化技術的發展為文物保護工作提供了全新的方式與手段。在傳統保護模式的基礎上，信息化技術可以實現對文物的全面記錄與動態監測。三維掃描、數字建模、物聯網監控等先進技術的應用，推動了文物保護向智能化和系統化的轉變。信息化技術在提升公眾參與度、實現文物數據共享方面也發揮著重要作用。本文將探討信息化技術在文物保護工作中的實際應用，分析其優勢與挑戰，旨在為文物保護領域的技術創新提供借鑒和思路。

1 信息化技術在文物保護工作中應用的必要性

1.1 精準記錄，科學分析

文物保護工作中，文物的記錄與分析是基礎性工作，其精確程度直接影響后續保護、修復和研究的效果。傳統的記錄手段受限于技術條件，存在數據不全面、易損毀和更新困難的問題，而信息化技術的應用能徹底改變這一狀況。借助三維掃描、高光譜成像等技術，能夠全面捕捉文物的外部形態和內部結構信息，為文物修復和研究提供精細的數據支持。大數據技術能夠整合和分析多源異構數據，揭示文物的物理、化學特性變化規律，從而為文物保護提供科學依據。隨著氣候變化、環境污染等問題的加劇，文物所處的環境條件日益復雜，動態監測和實時分析的需求愈發迫切。信息化技術能夠幫助文物保護工作者全面掌握文物狀態，制定更具針對性的保護方案，為科學保護奠定堅實基礎。

1.2 高效管理，資源整合

文物保護涉及龐大的管理體系和復雜的資源調配需求，傳統管理模式難以滿足現代社會對于效率和全面性的要求。信息化技術賦予文物管理全新的操作模式，使檔案數字化、資源共享和協同管理成為可能。以云計算和區塊鏈技術為例，其能夠實現海量文物數據的高效存儲與管理，并保證數據的真實性和安全性，為文物的生命周期管理提供保障。文物保護工作需要跨部門、跨領域協同合作，信息化技術打破了信息孤島，建立起多方協作的橋梁。在當前全球化的背景下，文物保護逐漸走向國際化，資源整合能力的提升使各國能夠共享經驗與技術，推動文物保護事業邁向更高水平。

1.3 普及教育，社會參與

文物保護不僅是專家學者的職責，也是社會公眾共同關注的事業。在數字化的推動下，信息化技術成為普及文物知識、激發社會參與的重要手段。通過虛擬現實（VR）、增強現實（AR）和全息投影等技術，文物可以以全新的方式呈現在公眾面前，為公眾提供更加生動、沉浸式的體驗，提升公眾對文物保護的認識和興趣。在現代文化傳播環境中，文物的數字化展示還為教育機構提供了優質資源，培養年輕一代對歷史文化的熱愛。在文化全球化的背景下，信息化技術也讓不同地區的文物得以跨越時空，進入更廣闊的國際視野，形成文化認同感與保護意識的共振。社會參與度的提升為文物保護事業注入更多活力，確保保護工作在全社會的共同努力下持續推進。

2 信息化技術在文物保護工作中的應用方式

2.1 三維掃描技術

三維掃描技術在文物保護中的應用需要科學的實施流程和嚴謹的操作技術。首先需根據文物的類型和具體保護需求選擇合適的掃描設備。如激光掃描儀適用于復雜表面和微小細節的采集，而結構光掃描設備適合大范圍和高分辨率建模需求。操作時，應根據文物表面材質和光反射特性調整掃描設備的參數，確保數據采集的精度和完整性。在獲取點云數據后，利用專用軟件進行數據預處理，包括降噪、對齊、網格生成和紋理貼圖，最終生成高質量的三維數字模型。在大規模遺址保護項目中，三維掃描技術需要與無人機搭載的激光雷達結合，實現廣域掃描和高空區域的數據采集。無人機配合地面掃描設備能夠覆蓋遺址的所有區域，包括復雜地形和無法直接觸及的高空結構。使用全站儀進行定位校準，可以提高掃描數據的地理精度。為適應現場文物保護的特殊要求，可采用便攜式三維掃描設備，如手持式激光掃描儀或光學掃描儀。這些設備能夠在保護現場快速完成掃描工作，避免文物搬運導致的風險。為提升數據處理效率和精度，可引入人工智能算法進行點云數據的自動化分析，檢測文物表面微小裂紋、孔洞等隱患，并生成三維可視化報告，為后續修復決策提供依據。在文物保護的長期監測中，三維掃描技術還需與周期性動態掃描計劃結合，采集多期三維數據，并利用軟件對比不同時間點的模型，識別文物表面的細微變化趨勢。在數字化建模完成后，應采用多重備份存儲機制，確保數據的安全性和長期可用性，并支持檔案系統的在線訪問，以便多方協作和遠程評估。

2.2 高光譜成像技術

高光譜成像技術在文物保護工作中的應用主要集中在材質分析和隱匿信息挖掘兩個方面，其操作流程以精密設備和專業算法為基礎。在實施過程中，首先需使用高光譜相機采集文物表面的光譜數據，選擇合適的光譜范圍，以匹配文物材質的特性。通常使用400～2500納米波段的高光譜儀對文物進行全面掃描，生成每個像素點的光譜數據立方體，這些數據包含了文物表面每個微小區域的光譜特征。在掃描階段，為減少環境光對采集結果的干擾，通常會在暗室或特制的光照條件下進行，并對設備進行波長校準以確保數據準確性。針對壁畫、書畫等精細類文物的檢測工作，需結合影像處理軟件對采集到的高光譜數據進行去噪和重建處理，以獲得清晰的細節特征。在算法選擇上，采用主成分分析（PCA）或獨立成分分析（ICA）等降維技術，突出文物表面可能隱藏的圖案或顏色變化。在出土文物的材質分析中，可將光譜數據與已知材質光譜數據庫進行匹配，利用反射光譜特性精準識別陶瓷、金屬、織物等材料的化學成分和老化特征。在數據后處理階段，借助高光譜分析軟件將光譜信號可視化，生成高分辨率的光譜圖像，并根據文物的具體需求生成材料分布圖或成分分析報告。為滿足數字化存檔和復原需求，可將高光譜圖像與三維建模數據整合，生成具有材質信息的三維模型。應設計標準化采集流程，明確光譜儀的校準、掃描路徑及數據處理步驟，并結合自動化設備提升檢測的穩定性和可重復性。

2.3 物聯網監測技術

物聯網監測技術的集成部署是文物保護中的關鍵實施環節，主要涉及傳感器布設、數據傳輸、分析處理等技術環節。具體操作中，首先在文物保護現場部署多種傳感器設備，包括溫濕度傳感器、光照強度傳感器、振動傳感器和氣體成分傳感器等，確保覆蓋環境影響的主要維度。這些傳感器通過無線通信協議，如LoRa、Zigbee或NB-IoT，與中央數據管理系統建立穩定的實時連接。為提升數據采集的全面性與準確性，在大范圍文物遺址中引入無線傳感器網絡（WSN），各傳感節點間形成協作關系，構建高密度監測網格，實現區域內無盲點監控。數據傳輸至中央系統后，結合云計算平臺進行動態處理，實時更新監測結果并存儲歷史數據，便于長期趨勢分析和事件溯源。同時，開發支持移動端操作的管理應用程序，讓保護人員通過智能設備隨時查看關鍵數據并接收異常警報，減少響應時間。在無人值守區域部署智能巡檢機器人或無人機設備，與物聯網監測系統協作，定期檢查傳感器狀態并填補固定傳感器難以覆蓋的區域。在數據分析階段，引入人工智能算法模型，對實時數據進行處理，預測潛在環境威脅，生成風險評估報告。要制訂詳細的設備維護計劃，定期校準傳感器，并預留備份設備以應對突發損壞，并設置分級訪問權限，共享監測網絡數據，提高整體保護效率與技術集成度。

2.4 虛擬現實技術

虛擬現實技術在文物保護中的應用集中于展示與復原兩個方面，操作過程中通常以三維模型和高精度數據為基礎。具體而言，先利用三維掃描和圖像建模技術生成文物的數字化模型，隨后將模型導入VR系統。利用程序設計，用戶可以在虛擬空間中以沉浸式視角觀看文物，與虛擬文物進行交互操作。對于一些破損嚴重或已無法搬運的文物，VR技術還可模擬修復后的場景，幫助專家在虛擬環境中試驗修復方案。對于考古遺址的虛擬再現，利用航拍影像與地理信息系統數據構建全景模型，并結合歷史文獻和考古記錄補充細節。在文化教育領域，VR技術提供了可交互的虛擬場景，增強觀眾對文物歷史價值的感知力，同時也實現了文化傳播方式的創新升級。

3 信息化技術在文物保護工作中的應用策略

3.1 建設標準化數據采集體系

數據采集體系的標準化實施需要嚴格遵循統一的技術規范，以確保數據采集的高效性和一致性。具體措施包括明確數據采集的分辨率要求、光譜范圍和設備性能指標，制訂采集設備的操作規程和校準方法，確保采集過程中數據的精確性和一致性。在設備選擇上，應廣泛應用三維掃描儀、高光譜成像設備以及地理信息系統（GIS）技術，對文物進行多維度的精細記錄，涵蓋外觀形態、材質特征以及周邊環境數據。為提升大范圍遺址和古建筑群的采集效率，采用無人機搭載激光雷達技術進行快速掃描，能夠獲取高精度的地形數據和建筑結構模型，覆蓋傳統手段難以接觸的區域。在微觀層面的信息采集中，使用電子顯微鏡對文物的表面結構進行深入分析，并結合X射線熒光光譜儀檢測化學成分，準確捕捉文物的材質信息和老化狀態。對于特別珍貴的文物，在采集前制訂專門的保護方案，確保采集過程安全無損。在數據的管理與存儲方面，要同步設計分布式存儲和備份策略，將采集數據上傳至云計算平臺，設置多重加密機制以保障數據安全。定期進行數據更新與校驗，保持數據的有效性與時效性，同時開發數據采集管理系統，實現采集任務的調度、記錄和追蹤，形成完整的工作閉環。

3.2 全面建設數字檔案平臺

構建系統化的文物數字檔案平臺需從標準化設計入手，制訂統一的數字化存檔格式，明確文物信息的采集和存儲規范，包括文字描述、高清圖片、三維模型、光譜數據、多媒體文件等多維度數據類型。在平臺架構上，采用分布式數據庫技術，以提升存儲和處理能力，確保平臺能夠滿足海量數據的管理需求。在云計算環境中部署數字檔案平臺，利用其高效的計算與存儲性能實現文物數據的快速存取與跨區域共享。在用戶管理方面，設置多角色權限控制，保護數據的安全性和私密性，不同用戶依據其權限可訪問、編輯或更新特定的檔案內容。平臺應配備智能化的檢索工具，結合大數據分析算法設計功能模塊，支持基于關鍵詞、時間范圍、材料種類等維度的精準搜索，幫助研究人員快速定位所需數據。平臺需具備動態更新功能，隨時錄入新的文物信息和研究成果，形成實時更新的檔案體系。為擴大文物信息的全球共享范圍，應開發支持多語言的國際化版本，接入國際文物保護數據網絡，推動跨區域的數據互通與協作。在技術安全方面，平臺需采用區塊鏈技術記錄檔案操作日志，建立數據溯源機制，防止數據被篡改或丟失，確保檔案管理的長期可靠性與安全性。

3.3 集成化部署智能監測網絡

智能監測網絡的部署需全面覆蓋文物保護現場的關鍵區域，采用物聯網技術構建多層次的傳感器網絡。部署時，應根據文物類型和環境特點選擇適配的傳感器類型。包括溫濕度傳感器用于監測環境氣候條件、振動傳感器用于感知外部擾動、光照強度傳感器用于記錄光照條件變化，以及氣體檢測傳感器以追蹤有害氣體濃度。所有傳感器需與中央數據管理系統連接，采用LoRa或Zigbee等低功耗無線通信協議，確保數據傳輸的穩定性和廣域覆蓋。數據管理中心需配備高性能計算設備和人工智能算法系統，實時接收并分析傳感器網絡上傳的數據。數據分析系統應具備自動識別異常變化并生成預警的能力，同時支持多維度數據的長周期趨勢分析，輔助文物保護決策。對于大型文物遺址或分布廣泛的保護區域，可采用無人機搭載高分辨率攝像頭和多光譜傳感器，定期對監測盲區進行巡查拍攝，將捕獲的圖像和數據集成到監測網絡中，形成全覆蓋的監測系統。為確保監測網絡的長期運行，應制定詳細的設備維護計劃，包括傳感器的定期校準、更換與數據傳輸系統的故障診斷和修復。針對復雜監測區域，可建立分布式網絡架構，將數據分節點處理后匯總到中央系統，提高整體效率。需制定應急響應方案，在監測網絡出現問題時迅速排除故障，確保數據流暢運行，保障文物保護工作的持續性和可靠性。

3.4 體系化培養信息化人才

信息化保護人才的培養需要構建完善的教育與實踐體系，以全面提升專業技能和實踐能力。首先，在高校設置文物保護與信息化技術的交叉學科課程，內容需覆蓋三維建模、高光譜成像、物聯網應用、編程算法及數據分析等關鍵領域。課程設計應注重理論與實踐相結合，在實驗室設置相關技術設備，為學生提供動手操作的機會。應建立校內外實習基地，安排學生參與文物數字化采集、監測網絡部署等項目，積累實踐經驗。其次，針對現有從業人員，需制訂系統化的繼續教育計劃，開設專題培訓課程，涵蓋最新技術設備操作、監測系統維護、數據管理平臺應用等內容，提升其技術水平。再次，應與高科技企業和科研機構建立合作機制，開展校企聯合培養計劃。企業可提供前沿技術與真實場景，支持學術研究和技術培訓的深度結合，同時推動科研成果轉化為實際應用。最后，為實現學習資源的廣泛覆蓋，開發基于互聯網的在線學習平臺，提供靈活多樣的課程模塊。平臺課程需涵蓋基礎理論、技術操作視頻和案例分析，并引入虛擬仿真技術，增強互動性與實用性。設置在線考試與技能認證體系，激勵學習者不斷提升技術水平。建立動態更新機制，確保課程內容始終與最新技術趨勢保持同步，構建長期有效的人才培養體系。

4 結束語

綜上所述，信息化技術在文物保護中的應用，為傳統保護方法注入了新的活力，從精準的數據采集到智能的管理平臺，從實時的監測網絡到創新的人才培養體系，推動了文物保護向更科學化、系統化的方向邁進。然而，在廣泛應用的同時也面臨著技術成本、數據安全以及跨學科融合等諸多挑戰。隨著信息化技術的不斷進步，文物保護領域將迎來更多創新的可能性。加強國際合作、完善技術規范、深化社會參與，將是推動文物保護事業持續發展的重要方向。通過不懈努力，我們有理由相信，文物這一人類文明的珍貴瑰寶將在信息化技術的支持下得以更好地傳承與延續。

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