世界文化遗产数字化保护与建设初探——以西藏罗布林卡古建筑为例

泽 金

(西藏罗布林卡管理处，西藏拉萨 850001)

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世界文化遗产数字化保护与建设初探
——以西藏罗布林卡古建筑为例

泽 金

(西藏罗布林卡管理处，西藏拉萨 850001)

随着计算机及相关技术的迅猛发展，以数字近景摄影测量、三维激光扫描测量、虚拟现实等技术为基础的数字化保护与复原开始在古建筑保护中扮演重要的角色。但由于经费短缺，人员匮乏，制约了文化遗产数字化保护与利用的发展。为了更好地保护和利用好罗布林卡，应提高认识数字化保护建设，增强危机感。建立完整的罗布林卡古建筑数字化保护与展示技术，形成一套集建筑表征、内部结构、周围环境影响因素于一体的档案系统，利用数字平台打造综合性的罗布林卡文化遗产展示与推广平台。

罗布林卡；虚拟现实；文化遗产数字化；价值阐释

0 引 言

罗布林卡作为历代达赖喇嘛的夏宫，始建于18世纪中叶，距今已有两百多年的历史。罗布林卡具有文物保护单位、宗教活动场所、旅游胜地等多种身份，集园林建筑、宫殿建筑、高原动植物、民族民俗文物于一身。其中6个宫殿(达旦明久颇章、金色颇章、格桑颇章、准赠颇章、格桑德吉颇章、夏殿拉康)对外开放，依旧保留并展示了达赖喇嘛的日常生活、藏族的风俗习惯等，集中展示了西藏独有的历史、人文、自然等风貌，是全人类珍贵的文化遗产。

如何在保护世界文化遗产的同时更好地为公众服务，解决文化遗产保护领域中开发利用与保护的矛盾，一直是罗布林卡不断探索的问题。

近年来数字技术的发展为文化遗产保护注入了新的活力，带来了全新的可能。《国家文物事业发展“十二五”规划》也提出要加强现代信息技术特别是物联网技术在文物博物馆行业中的推广应用，提高文物博物馆领域信息化水平；建设国家文物资源基础数据库、文物预防性保护信息平台、文物博物馆公共服务平台和文物安全监测平台，开发文物地理信息系统；建设文物保护、考古发掘、陈列展示、监测预警、安全防范、公共服务、动态管理与辅助决策的信息技术支持系统，推动文物博物馆重要信息系统的互联互通、资源共享和业务协同；推进数字博物馆工程，加强电子政务建设，加强文物信息的社会化服务和传播普及工作。通过结合数字化采集及展示技术，结合罗布林卡实际情况，系统、分步骤地推进罗布林卡世界文化遗产的信息留取，以及留取后的信息应用——即价值阐释工作。通过数字化保护及展示手段，为后续罗布林卡文物保护系统的建设以及提升公众服务水平奠定良好的基础。

罗布林卡作为世界文化遗产名录之一，作为西藏规模最大集自然与人文景观为一体的宫廷式建筑群，应通过数字化保护，建立系统的古建筑数据库、图片、影像资料，更好的传承和展示藏文化遗产。

1 罗布林卡概况

罗布林卡为藏文音译，意为“宝贝园林”，是历代达赖喇嘛的夏宫。始建于18世纪中叶7世达赖喇嘛格桑嘉措执政时期，后经几代达赖喇嘛的扩建，20世纪初形成了现有的规模，占地面积40公顷。主要建筑由格桑颇章、金色颇章、格桑德吉颇章、准增颇章、夏典拉康、达旦明久颇章等组成，其建筑包含有藏区、内地及欧洲等多个地方的元素。各殿堂内有大量的壁画，琳琅满目，堪称18～20世纪西藏壁画之精华，主题包括西藏人类进化、历史演进、佛教典故和传说故事，反映了西藏民族传统的艺术和文化特色，集中体现了西藏地区绘画风格，是藏族绘画艺术宝库中的奇葩。馆藏文物约3万件，其中一、二级文物约千余件，如佛象、唐卡、银器、玉器、珍宝、绸缎古籍和陈设用品等，另有数以千计的历代瓷器、诏书、封印，其中有不少为中央皇帝的御赐之物，是世界上海拔最高、规模最大、保存最完整的园林建筑。在低压、缺氧的3650米高度，是氧气相对丰富，风景优美，环境宜人的一处大规模人工绿地和人与自然相结合的佳作，具有鲜明的高原风光特色和宗教色彩，又是一座集园林建筑、宫殿建筑、高原动植物、民族民俗文物于一身的多学科、多门类的博物馆，在中国古代建筑史上占有重要地位，具有极高的历史、科学、艺术价值，值得永久保护。

1988年1月，罗布林卡被国务院公布为全国重点文物保护单位；2001年12月它同布达拉宫、大昭寺三位一体，被联合国教科文组织列入世界文化遗产名录。2002年1月，被国家旅游局评定为4A级国家旅游景区。

2 古建筑信息留取的必要性

古建筑群是世界文化遗产罗布林卡最重要、最核心的文化遗产之一，无论是从研究、保护或是公众传播角度，这些宫殿式建筑群落都是了解和展示罗布林卡价值最直接和最重要的窗口。

图1是罗布林卡总体平面图和主要建筑群落分布情况。以格桑颇章为主体的建筑群，位于第二重围墙内南院的东南部。以措吉颇章(湖心亭)为主体的建筑群，位于格桑颇章西北约120米处，是罗布林卡中最美的景区。以金色颇章为主体的建筑群，位于罗布林卡西部。各组建筑均以木、石为主要材料建成，规划整齐，具有明显的藏式建筑风格。

在建筑造型上，罗布林卡吸收了汉民族坡面屋顶的歇山﹑攒尖等形式，但整个园林的气氛仍然表现出浓厚的藏式园林建筑风格。如湖心宫的设计，在水池正中的小岛上，是一座三间歇山顶的汉式建筑殿宇，平面方形，前有宽阔的廊廡， 下有高大台基和四围栏干衬托。建筑体量虽然不大，却显得稳重。殿顶饰以金色神像和金幢筒，同样表现了汉藏建筑艺术相结合的特色。在水池北面的方形小岛上建有一座方形三间周迴廊亭殿，重檐四角攒尖顶，铜瓦﹑金脊饰，檐下施斗棋，屋顶飞檐翘角，汉藏建筑艺术结合得非常融洽。

图1 罗布林卡平面图以及主要建筑群落的分布

主要殿堂内的墙壁上则绘有精美的壁画(图2)，荟萃了自18世纪以来西藏众多名家作品之精华。除将图案绘制于墙壁上，还在殿堂的梁、柱，甚至在所有藏柜、藏桌之上绘有佛传、八大药师佛、清朝婴戏图、奇花异草、灵禽益兽等图案，可谓一处壁画王国。

图2 斯喜堆古殿壁画“文成公主进藏”(局部)

对于不可移动文物——古建筑来说，它是一个民族文化信息载体，独一无二不可代替，历经岁月洗礼，成为了人类文明的艺术瑰宝。所以对古建筑进行有效保护是我们义不容辞的责任。古建筑大多是木质结构，容易受当地气候条件，突发的自然灾害和人为因素等造成的损坏，古建筑安全受到严重威胁。古建筑中很多考究的工艺细节，给现代建筑设计提供了丰富的民族建筑素材。信息留取即传统意义上的“古建筑测绘”，它同样是一切研究和保护工作的重中之重，没有科学记录档案的古建筑就不可能得到真正的保护。古建筑的信息留取，首先是为了抢救珍贵的古建筑文物信息，使之得以永久真实地保存；同时为古建筑研究提供准确详细的信息资料；并可通过留取的信息转化为多形态的展示方式，供游客欣赏参观体验，为缓解古建筑开放的压力、保护古建筑内的壁画提供技术保障。

可见，为罗布林卡古建筑群建立数字化记录档案是目前核心内容之一，信息留取可获得文物的具体数据和相关信息，本身是保护工作的最基本环节。如果没有信息记录，任何研究工作都是不可想像的，而科学有效地管理也无从谈起。

3 信息留取的可行性

3.1 信息留取手段——数字化采集

随着计算机及相关技术的迅猛发展，以数字近景摄影测量、三维激光扫描、虚拟现实等技术为基础的数字化保护与复原开始在古建筑保护中扮演重要的角色。

信息留取的主要内容是罗布林卡古建筑外观及内部场景，利用数字化手段进行信息采集，并建立完整的数据库，形成古建筑内外部数字化信息档案。

如何合理利用数字化技术手段，实现不可移动文物全方位精细信息留取是文化遗产数字化保护与价值阐释的重要基础工作。

3.2 数字化采集的优势

古建筑数字化及三维重建研究的起点是数据的获取。古建筑基础数据获取，传统的方法是组织人力进行现场采集测量。以直尺、角尺和垂球等工具直接量取建筑物及其构件的尺寸，通过人工或计算机辅助制图绘制古建筑工程测绘图纸和记录文档资料。对于较高的建筑只好爬上去测量，不但不精确，而且损坏了古建筑，遇到复杂建筑，如雕塑，只好束手无策。

这种方式存在着人力、时间成本极高、效率低、数据不准确、使用不方便等问题。随着数字技术的发展和广泛使用，当前的古建筑测绘正在发生着更深刻的变革，数字技术使其内涵更加丰富(图3和4)。

与传统做法相比，目前数据采集的人力、时间成本、难度可以大大降低，人工测量产生的数据误差也能大幅降低，采集所得数据的内涵获得极大地扩展。随着摄影技术、三维激光扫描技术的不断发展和完善，对古建筑进行非接触式摄影和扫描，获取古建筑表面的三维点云数据(即三维坐标信息)已成为重要数据源(图5和6)。

图3 罗布林卡湖心宫

图4 罗布林卡湖心宫三维模型

图5 数字化采集技术获取的古建筑三维效果图例

图6 传统古建筑测绘计算机辅助结构三维效果图

同时，数字化采集除常规的测量和制图外，还包括建立测绘数据和信息的数据库、地理信息管理系统等内容；由于遥感技术、地理信息系统、全球定位系统技术、数字摄影测量、三维激光扫描技术等测量技术以及计算机、网络信息技术的发展和运用，使古建筑测绘成果形式和应用范围更为丰富。

总的来说，数字化采集主要有以下优势：

1) 高精度。采集图像精度高达1mm，准确记录古建筑的任何一点细微变化。

2) 高保真。高分辨率和高逼真度的数据获取，可以逼真还原古建筑表面纹理以及颜色，确保高保真。

3) 高效便捷。设备体积小、应用操作简单方便，不受应用场地及空间限制。

4) 安全性高。数据的获取采取非接触式操作，激光强度在安全范围内，对古建筑不造成任何的损伤。

5) 成果丰富。系统可提供的数据成果包括线画图、影像、点云和表面纹理数据。数据处理后可输出DEM、三维模型、图纸等丰富多样的成果。

4 古建筑数据库系统

4.1 古建筑数据库系统及检索平台建设

古建筑信息是空间位置信息与属性信息的有机结合，一个完善的古建筑数据库必须以这两种信息源为基础，建立空间数据库和属性数据库。

4.1.1 古建筑空间数据库 主要由栅格数据和矢量数据组成。栅格数据主要包括古建筑影像等。矢量数据主要包括由激光扫描得到的点云数据、建筑平面图、三维模型等。

4.1.2 古建筑属性数据库 根据古建筑文物保护工作的实际需要，古建筑属性数据既包括与空间数据相应的属性信息，如点云属性、建筑面积、几何构成、材质、构件类型和尺寸等；又包括其他的属性信息，如文献资料信息、历史文化信息等。

建立古建筑空间数据与属性数据库，为古建筑测量以及修复提供更加精确更加完善的数据，同时通过检索平台的建设，方便和促进古建筑保护、研究与展示的创新与进步(图7)。

图7 古建筑数据库系统

4.2 古建筑壁画数据库

包含罗布林卡所有开放及未开放宫殿内的壁画高精度图像采集，并对壁画数量、面积、具体内容、残损情况做详细统计和记录。同时，建立相应的壁画数据库。

5 成果应用

古建筑的数字化采集，首先能抢救珍贵的古建筑文物信息，使之得以永久真实地保存；同时为古建筑研究提供准确详细的信息资料；并可制作成数字展示方式供游客欣赏参观体验，为缓解古建筑开放的压力、保护古建筑内的壁画提供技术保障。采集的数据可根据具体使用需求存档为不同精度的数据文件资料。

5.1 数据支撑与修复保障

采集的数据将以数字的形式保存在数据平台库内，同时为了保证数据的安全性，将以备份方式储藏在私有云中。另外数字化的技术为动态地文物保护提供了高效率与低成本的可行性。通过每个阶段定期的数据采集，可以将不同时点相同位置的文物数据进行对比，从而精确地定位文物材质产生裂化的位置与程度，为文物的修复节约了大量的前期的排查的重复劳动与成本，并且为修复工作提供了丰富指导材料，提升了修复的准确性。

5.2 数据分析及挖掘

基于每个时间段采集的文物数据，结合大数据分析技术，使得文物的主动干预性保护这个难题有了创造性的解决方案。在收集的文物数据基础上，通过利用传感器技术，可以对天气、湿度、温度等环境温度数据进行采集与对比，并基于大数据分析与挖掘，可以精确地了解文物材质变化的过程与环境变化之间的关系，从而可以根据环境变化准确地预测出文物材质变化，并作出对应的预防措施。使得文物材质变化的速度得到缓解，从而做到主动干预，即预防性保护。整个过程是在采集的文物数据、智能感知技术和无损检测技术的基础上，对博物馆文物的健康状况和影响因素进行定量监控分析，在文物损坏前掌握其各项特征，实现文物的预防性保护，并形成一套完整的“监测—评估—预警—调控”预防性保护流程。

5.3 古建筑修复

通过对古建筑进行量测和三维重构，可以对细部和装饰残缺的或已经破坏的古建筑进行复原。利用形状匹配技术，通过空间曲面轮廓线的提取，并根据轮廓线的匹配结果可实现残损建筑部分的拼接复原。主要由曲面模型的匹配拼接、三维曲面模型的融合和曲面的三维编辑，构造自动拼接与手工调整相结合的文物复原过程模型。最后将三维计算机模型送入快速成型设备复原微缩建筑进行实体检查，为文物研究及文物保护提供准确的科学数据。

同时经过每个时间段检测的数据变化为古建筑修复提供数据支撑，能较好地保障数字化模拟修复，为文物的修复提供支撑指导，使得在计算机上对文物进行3D虚拟复原，并在此基础上进行虚拟修复成为可能。

5.4 数据信息用于学术研究

数字化模型不可以代替建筑实物，但基础检测数据可作为参考修复的技术范畴，用于古建筑价值的研究。因为数据模型包含了所有相关信息包括工程数据、材料数据、工艺数据等，而这些数据是古建筑研究的基础，可以供研究人员研究古建筑随环境发生的变化数据信息，使研究人员可作为参考的数值，为古建筑的保护目的，比如，对台基、石雕、门窗、柱、柱础、屋檐、斗拱、梁、檩、屋顶等典型建筑构件进行分析、建模，可以动态演示其剖视、搭建过程的演示。

5.5 普通精度用于公众展示

文物保护与公众展示的矛盾催生新的公众展示方式，数字化的三维建筑模型使得可以用于展示的信息范围得以极大地扩展。结合丰富的数字化展示的手段，公众将能通过更便捷的途径，获得更全面、更丰富、更生动、有互动性的多元文化体验，更好地了解罗布林卡的历史文化价值。

6 价值阐释

文物的价值阐释是指通过对文物本身的研究，梳理文物本身以及与其关联的历史文化艺术价值，通过多元的展示方式呈现出来。

脱离了价值阐释的文物信息留取，只能使文物价值局限于文物存档、管理或专业研究领域，文物本身的价值无法向广大公众传递，便丧失了对历史文化遗产传播和传承的重要作用。习近平总书记曾在不同场合多次要求，要系统梳理传统文化资源，让收藏在禁宫里的文物、陈列在广阔大地上的遗产、书写在古籍里的文字都活起来。文物只有通过展示，才能与广大观众见面，只有通过高质量的展示，让观众喜闻乐见，达到“活起来”的目的。可见文物展示对于文物价值的传递有着举足轻重的作用。

20世纪90年代以来，新的数字技术得到长足的发展，它在保护文化遗产方面显露了引人注目的效果，也给文物的价值阐释带来更多的可能性。基于数字采集留存的文物数据信息，借助多媒体集成、数字摄影、虚拟现实等数字技术展示给公众，不仅能让公众更好地理解文物背后的历史文化价值，还能够调动、激发起社会的力量共同来补充、完善展示内容、保护展示文物，使文物保护和展示成为社会力量共建的对象，从而赋予文物保护蓬勃的生命力。

具体来说数字化展示有以下特点：

1) 突破空间界限。在数字展厅中，游客不用进入建筑，也能清晰地看到甚至摸到古建筑，仿佛置身于古建筑中，同时也能在虚拟世界里进入各个古建筑，领略罗布林卡各宫殿内部丰富多彩的装饰艺术，感受“真实又虚拟”的观展体验。

2) 突破时间界限。通过现代科技观众可以了解其发展、演变历史，“穿越”时间长廊，充分了解文物、古建筑所代表的历史、政治、文化和社会生活的背景。

3) 突破单向传递信息界限。数字化的展示与互动中，观众通过思想和肢体的参与，更便于人们获取历史、文化、政治故事背景，达到教育的目的。

4) 突破传播速度与容量界限。未来数字化的展示应用于互联网，对罗布林卡感兴趣的国内外公众无论何时何地都能虚拟访问园区，其传播速度快和信息包含量大的优势，扩大了罗布林卡文化价值传播的范围，扩大了文化的生存和发展空间。文化传播和发展的空间增大，必将促进文化的多元发展以及文化的相互融合。

在数据基础上进行数字化展示，是文物保护发展过程中的一个新的里程碑，具有保护理念上的前瞻性和保护与传播并重的实用性，将最大限度地发挥文化遗产的当代价值。目前出于文物保护的目的，罗布林卡的宫殿不可能全部向公众开放，也不可能容纳太多观众，公众可以了解的信息十分有限，因而无法从内心产生对罗布林卡的共鸣与保护的意愿。而通过现代数字技术，即便不到达现场，公众也能通过多种数字展示和传播手段，来体验和感受精美的建筑文化和民族文化，甚至可以结合听觉、触觉，以及形体、手势或口令，身临其境般地参与到虚拟的建筑环境中，公众能从不同角度欣赏罗布林卡建筑全景及细部特征。同时通过对罗布林卡建筑、历史、文化的展示，向更广阔的范围传递罗布林卡的价值所在，让更多人参与到对罗布林卡的保护中来。

保护罗布林卡历史建筑的同时传递世界文化遗产价值是罗布林卡的责任和使命。在对现存的古建筑与文物现状进行更为有效的保护，并建立长期管理与日常维护机制。推动文物保护与利用的可持续发展的同时，基于罗布林卡古建筑宫殿建筑的数字化档案信息，进一步开发文物的现有价值。选取其中重点、丰富的、互动式多媒体的数字化展示手段，用易于公众理解和接受的方式、媒介传递给公众，从而为公众提供更好的文化展示服务，吸引更多公众积极、主动参与到文化的传播与发展中来，更好地做好文化的传承工作。同时也为今后建立起适合当代传播手段的国际化、多元化展示体系，提升文化软实力打下基础。

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(责任编辑 潘小伦)

Digital protection and construction of world cultural heritage objects: taking as an example,ancient buildings at Norbulingkain Tibet

ZE Jin

(TibetNorbulingkaManagementOffice,Lhasa850001,China)

With the rapid development of computer and related technologies, and the restoration using photogrammetry and 3D laser scanning, virtual reality technology has begun to play an important role in the protection of ancient buildings.However, the shortage of funds and lack of personnel has restricted development and utilization of digital methods for protection of cultural heritage objects. In order to better protect and make good use of the Norbulingka complex, it is necessary to improve the understanding of methods of digital protection and reconstruction, to enhance the sense of crisis, and to establish a complete digital record of the ancient architecture at Norbulingkain order to assure its protection. A digital file is needed on the characteristics of the building, its internal structure and its impact on the surrounding environment. It is necessary to create a comprehensive digital platform for the promotion and exhibition of Norbulingka as a cultural heritage site.

Norbulingka； Virtual reality； Cultural heritage site digitization； Value interpretation

2016- 09- 29；

2017- 03- 06

泽 金(1981—)，女，2005年毕业于陕西省西藏民族学院文博专业，研究方向为文物保护，E- mail： 78170060@qq.com

1005- 1538(2017)04- 0115- 08

K874;TP391

A