基于本体的文化遗产地文物健康知识库构建——以敦煌莫高窟为例

孙胜利，王小伟，张正模

（1. 敦煌研究院，甘肃 敦煌 736200；2. 国家古代壁画保护工程技术研究中心，甘肃 敦煌 736200）

“预防性保护”概念最早提出于20世纪30年代，但是在我国自20世纪90年代在建筑遗产保护领域才开始有所应用，随后历经30多年的进一步发展与演变，预防性保护已经贯穿至文物保护的各个方面[1]。就技术层面而言，预防性保护主要是通过对信息收集、风险识别、风险评估等来确定遗产所面临的风险因素，结合调查与监测进一步掌握遗产的衰变规律，有效降低并消除风险因素，使遗产处于安全状态的系统工程[2]。在我国，遗产保护的监测工作已相继在敦煌莫高窟、应县木塔、苏州园林、杭州西湖、京杭大运河、沈阳故宫、云冈石窟等多地展开，并取得了初步成绩。但同时监测数据的基础性工作薄弱、数据积累有限、信息有效性差，风险识别与评估工作尚存在诸多障碍，信息组织挖掘方面比较薄弱，难以为风险控制提供科学、可靠的决策支持。

自20世纪70年初起，敦煌研究院就着手对莫高窟进行专窟专档的建设工作。洞窟档案内容涉及营造时代、洞窟形制、窟内文物等多项信息[3]。档案形式包括：历史图片、文字资料等。随着计算机和网络的普及，档案的种类也日益丰富，内容也愈加翔实。这些工作为文物健康知识库的构建奠定可靠的基础。莫高窟在预防性保护方面一直进行着不断探索，特别是通过世界文化遗产地风险预控关键技术研究与示范项目的实施，在运用物联网技术对文物本体进行预防性保护方面取得了长足发展。同时如何从文物价值级别、风险级别，通过档案数据的积累，建立文物本体健康知识库，通过实时数据反映，形成快速反应机制，维持文物本体的健康状态，是目前预防性保护领域的重要研究课题之一。

1 文物本体档案组成及洞窟存在的主要病害类型

通过不同历史时期大量在档案信息对比，可以初步确定莫高窟洞窟状态是否稳定。以莫高窟文物本体档案为基础，按照洞窟现存病害的不同种类给洞窟赋予健康状态初始值。

1.1 文物本体档案主要内容

文物本体档案主要包括洞窟档案记录本、现状调查记录、修复方案、测绘图、照片档案等。通过对档案的整理，确定每个洞窟存在的主要病害，分布规律、病害机理、历史修复频率等，作为洞窟健康等级的基础。

1.2 病害类型

对洞窟内壁画和塑像病害进行分类，根据活跃度可分为相对稳定性病害和活动性病害。相对稳定性病害有脱落（地仗层、颜料层、底色层）、机械损伤、烟熏、历史加固等；活动性病害有起甲、酥碱、裂缝、空鼓等；活动性病害是处于正在发展过程当中的病害，其发展程度直接决定了洞窟的健康等级。

2 主要病害类型与健康赋值

本文主要是对目前文物保护修复工作中常见的起甲、酥碱、裂缝、空鼓进行病害权重和病害程度赋值。

2.1 病害权重

根据不同病害类型及其所受环境变化因素影响程度的不同，从轻到重分为4个等级，对应的病害分别为裂缝、空鼓、起甲、酥碱，其对应的基本扣分值为2、4、8、10分。

2.2 病害等级

对4种常见病害进行严重程度的等级分级。

起甲、酥碱病害可以根据其高度进行分级[4]（表1），裂缝根据宽度、空鼓根据面积，视病害的等级从轻到重分为4级，分别为1、2、3和4级。

表1 起甲病害的分级

根据4种主要活动病害对文物本体造成不同的损害程度依次分为裂缝＜空鼓＜起甲＜酥碱，病害应扣分值由病害程度和病害权重共同决定，即病害应扣分值等于该病害的基本扣分值乘以病害等级数[5]（表2）。

表2 病害的类型、等级及对应扣分表

当多种病害交叉存在于同一区域且无法确定其演变、劣化因素时，应结合现存状态进行综合分析，判断病害异常的原因，确定扣分病害及扣分值。但经过分析后仍无法确定病害异常原因时，在此建议选择最严重情况确定病害及扣分值[6]。根据赋值情况，按照满分100分减去应扣分，将洞窟分成正常（大于等于90）、注意（小于90大于等于75）、异常（小于75大于等于60）、严重（小于60）4个状态。

3 健康状态评级结果及对策

3.1 正常状态对策

正常状态是指洞窟健康状况良好，处于稳定状态。如莫高窟323窟，通过对比检查结果，没有明显的活动性病害。现状与档案证据显示现存的状况（裂缝与起甲）都是零星的。对于健康状况正常的洞窟主要是进行规律性的年度检查。最终对该类文物单体形成一个固定word表格。通过一个长周期（3～5年）的数据判断这种稳定的可持续性。

3.2 注意状态对策

建议进行规律性的年度检查、需要对病害区域进行监测、可能需要进一步研究来分析病害的情形与风险、制订保护计划。如莫高窟244窟有严重的裂缝，影响到前室南北两壁的地仗层与砂砾岩层。裂缝正在发展中。这种现象可能与修建的窟檐有关系。通过日常维护、管理和监测，在文物保护工作中起着非常重要的作用[7]。通过专人、定期的巡视和检查，及时发现继而排除文物本体存在的健康隐患[8]。

3.3 异常状态对策

建议进行规律性的年度检查、对病害区域进行监测、可能需要进一步研究以明了病害的情形与风险、可能需要制订保护计划。如莫高窟第85窟，进行过修复不久，但是现存足够的档案证据显示壁画受环境因素影响的病害特别脆弱。对于此类洞窟，在做好年度检查和日常巡查的基础上，进行定点监测与文物实时监测相结合。通过长期定点定时跟踪监测与实时监测数据相结合，从中发现病害发展规律，为保护修复研究提供依据。

3.4 严重状态对策

对于严重状态洞窟需要制订保护计划，如洞窟需重新开放或进行紧急修复，进一步研究以明确病害风险。如莫高窟第26窟，监测结果显示目前有很大问题，档案证据也表明，在以前修复的地方病害再次发生。对于这类洞窟在做好以上监测工作的基础上建立专项研究，进一步明确病害机理并提出保护方案；同时必须对每次所采集的监测值进行健康值调整，启动系统应急响应，对处理措施及处理结果进行日志管理，并最终归入档案库作为文物健康知识库基础数据。

4 文物健康状态控制

在对莫高窟以洞窟为单位的文物本体确定初始健康值后，其健康发展状况主要靠现有知识库和监测数据进行判断。

4.1 知识库的构成

知识库是存储完成任务所需要的各种知识，是专家知识和经验的集合[9]。如何将大量的专家经验转化成知识。如水分是莫高窟壁画产生变化的关键因素[10]，光照和湿度是影响壁画起甲的主要原因[11]等专家给出的定性结论，如何进行量化研究，是构建文物健康知识库的主要任务。

4.2 阈值管理

根据收集的环境监测数据，结合预设标准，判断现存环境是否有接近或超过所设阈值。如被称为壁画“癌症”的酥碱，是由于岩体内部存在的可溶盐随外界环境湿度变化，反复吸水-失水发生可溶盐溶解与结晶破坏所致。前期研究结果证明，窟内相对湿度62%是激活盐害的临界值[12]。因此，当监测数据中湿度超过这个数值时应发出预警，并降低洞窟健康值。

4.3 趋势管理

根据洞窟不同时期的状态监测数据，评估部分病害的活动性及其变化速率与趋势，预判病害后期的演变状态。如通过档案室现存历史图片与洞窟内部同一位置壁画的保存现状对比，进而确定出病害的活动类型及活动程度，例如：颜料层起甲与酥碱属于典型的活动性病害，进一步对其进行长期定时定点跟踪监测，了解病害发展规律，为后期保护提供科学的理论依据，同时有利于确定文物健康状况的稳定程度。

4.4 对比管理

根据特定洞窟不同时间、位置或同类洞窟的监测数据进行横、纵比较，判断其现存状态及发展规律。纵向对比：如通过对比历史照片中同一洞窟同一位置病害造成的壁画损失量确定该病害的发展速率。横向对比：如通过对同类型开放和未开放洞窟环境监测对比，正常情况下不开放洞窟相对湿度一般不超过60%，而开放洞窟经常会超过60%，当外界发生降水时，开放洞窟最高相对湿度可达70%[13]，存在激活可溶盐的可能。因此对洞窟环境数据的监测的重点应放在开放洞窟。

按照以上方法结合不同病害对文物的影响程度，可实现对洞窟内部病害劣化程度的有效评估与管理，在此基础上利用病害权重与劣化程度实现对洞窟保存现状的评分，确定洞窟本体及附属文物的健康状况的升级或降级。

5 结束语

建立符合文化遗产地性质特点的文物健康知识库，通过档案信息对比、监测数据挖掘、文物日常监测相结合等手段，为风险管理提供及时、准确和完备的信息支持。知识库同时提升了文化遗产地自身的保护与管理水平，为加强政府对文化遗产地的宏观管理能力提供了重要的思想理念和技术手段。另外，对于建立社会公众关注、参与、监督世界文化遗产地保护和享用世界文化遗产精神财富机制提供了重要的技术支撑平台。在不断探索发展文化遗产地的风险管理理论的同时，尽快完善文化遗产地保护与管理的基础性工作，为风险管理工作的开展提供必要的基础保障。通过莫高窟文物健康知识库的构建；一是为辨别文物本体与赋存环境的细微变化提供实物资料，有利于病害发展规律的有效评估与定量分析；二是进一步为世界遗产风险预控技术的研究提供科学的理论依据；三是为研究壁画病害与文物赋存环境之间的关系以及病害产生机理提供参考。