数字化技术在博物馆文物保护工作中的思考

□ 张宝圣

一、引 言

习总书记说，“让收藏在博物馆里的文物、陈列在广阔大地上的遗产、书写在古籍里的文字都活起来”，这就说明博物馆不能仅是作为物的保险箱，更是一个为人、为社会生活服务的公共文化机构，它与人们生活的联系也越来越密切。

在“互联网+”思维的影响下，人们已经日益习惯于数字化给生活学习带来的便利，我们在考虑博物馆建设和发展时，也必须接受互联网思维。

博物馆数字化建设不仅可以提高工作效率，辅助陈列展览，而且可以改变博物馆原有的意识形态和工作方式。博物馆中传统的各项工作，如收藏、管理、研究、展示、教育等，都将会因为文物数字化建设而再次被注入活力，博物馆的大多数业务工作也将借力数字化建设实现升级转型。博物馆运行模式和工作方法改变，也会刺激人类社会创新思维活跃和产生。

博物馆也将在数字化建设的进程中，实现对博物馆原有内涵和外延的扩展，与外界重新建立生态关系，在多学科交叉汇通的情况下，积极参与、协同创新，开拓出新的生存领域。

由于文物藏品本身独特的稀缺性和不可再生性，如果我们没有对其进行精确、完整、原始的数据信息采集，一旦遭遇某些意外或灾难时，比如水患、火灾、盗窃，甚至于地震的时候，文物藏品就难免会发生被损毁或灭失的情况。没有精确的信息记录，对文物藏品进行修复或还原将会非常艰难。如2018年10月9日巴西国家博物馆因一场大火而使无数价值连城的文物遭受毁灭，其损失难以衡量。可以说，文物保护工作是与时间赛跑的工作，有助于我们记录更多的信息。

传统的文物保护手段通常以手工操作为主，并使用拍照、拓片等辅助技术手段，这些方法难免会遗漏掉诸多信息，有的还需要直接接触文物，对文物造成了一定程度的损害。文物数字化可以使文物在数字领域中无限接近文物当时的准确信息，既真实、直观又不会对文物造成损伤。同时，还可以增强人们对现存文物的关注度，并激发人们的文物保护意识。

二、文物数字化相关问题

随着文物保护的重要性越来越受重视，客观上要求从业者不能像从前那样局限于单一专业领域。文物数字化应运而生。文物数字化，是利用数字技术完整记录文物信息，持续监测文物状态，支持本体保护、科学认知、价值发掘与创新传承。

文物数字化主要以计算机科学技术为基础，并结合其他学科相关先进技术对文物实现数字化。要想掌握基本的文物数字化技能，就必须重视文、理、工多学科的交叉和多技术针对性的综合应用，比如计算机相关技术（数据库技术、计算机辅助三维建模、计算机图形处理等）、颜色科学（文物在色彩管理，色彩校准等方面的问题）、摄影技术（大量的图片数据都必须通过摄影拍照来获得）、人工智能（利用领先的人工智能算法对采集到的多形态数据进行分析、处理以及虚拟重建，为后续的修缮、维护提供指导）、测绘技术（倾斜摄像技术、PPK相机，无人机对大遗址航拍实现三维实景遗址重建）等的相互融通合作。

大体而言，文物数字化需要注意以下几个方面：（1）文物数字化要求把严谨的考古理论方法同精准的数字化技术结合起来，尽力获取详细的数据，以实现对文物的保护、管理、研究和利用。以尽力永久地保存并传承文化遗产的信息数据为目标，将先进的数字技术应用到文化遗产的保护、研究等领域，保障并促进文化遗产事业的健康蓬勃发展。（2）文物数字化是一个系统工程，需要多专业的人才合作，团队分工要明确，分工要专业，专业的事情由专业的人来干。分工不明确，专业不对口，必然会影响最终的数字化结果，项目失败可以重新做，但是延误的时间对于文物保护来说是无法弥补的，因此，前期进行文物数字化方案设计和规划是非常必要的。（3）不同类别的文物实现数字化的方法也不同，同样类别的文物，因所处的地理位置和自然环境不同所需要的数字方法也不同，这就需要在文物保护大框架下，依据具体的文物来制定具体的数字化方案。（4）文物数字化的价值，不仅在于文物保护研究本身，而应该对公众和社会有用，其能否给人类社会的发展和进步带来积极的启示，这一点很重要，也是难点。现在文博界对文物数字化的海量数据，力不从心，不知道怎么去用，甚至根本不用，让这些数据直接沉睡在硬盘中，这就要求文物数字化工作者必须发挥主观能动性，让数字化数据尽可能活起来，为文博事业的健康发展做出应有的贡献。

建立文物数字化档案具有多方面的意义：（1）为文物藏品、文化遗产和历史遗迹等建立准确、完整、原始的信息数据库档案。（2）利用文物数字化记录的原始数据，为文物藏品保护工作提供检测、分析和修复依据，然后在构建的数字模型的基础上重建已经被损坏、甚至被毁坏的文物藏品。另外对于历史遗迹而言，我们通过数字化技术可以准确、真实地记录考古发掘原始场景，再现考古现场发掘前后的遗址原貌。（3）建立虚拟数字博物馆，以虚拟展览、人机交互的方式为专业研究人员和社会公众提供尽可能全方位的研究和鉴赏视角。（4）根据已经建立的文物藏品数字模型，利用现代数控技术和3D打印，可以制作出尽可能接近文物藏品原貌的复制品和文物文化创意产品，同时为降低和延缓文物藏品损耗，对于一些珍贵稀有，因某些因素需要特别保护而不适合进行原物展陈的文物藏品，可以用高度精准的复制品来替代展陈，以使公众能够欣赏到珍贵的文物藏品资源。

文物数字化修复方案的优势主要体现在以下几个方面：（1）全程可控，比如在3D扫描、数字建模、3D打印等环节，与原物都是非接触的，不会对原物造成任何损害。（2）精确。无论是三维扫描，还是3D打印，精度可以在0.02～0.1毫米以内，保证最终成品的修复效果。（3）操作相对简单。传统文物修复技术对于手工操作的要求非常高，而专业的修复技师又比较紧缺，导致大量的文物得不到及时修复。现在借助先进的3D扫描仪和3D打印技术，可以使文物在修复之前就介入，尽早记录最原始、最准确的数据，为后期文物保护和修复做好准备工作，同时可以大幅降低对于手工操作的依赖程度，且更加快捷、高效。

三、山西博物院的数字化工作

山西博物院作为国家级博物馆，馆藏文物资源丰富，但是从对文物资源的保护、管理和利用等方面来看，山西博物院和故宫博物院、上海博物馆、南京博物院等还有比较大的差距。之所以有这么大的差距，其中一个很重要的原因是文物数字化方面人才短缺，技术比较落后。建立山西博物院文物数字化技术专业团队，决策层在对各类文物进行保护、管理和利用方面做出决策时，可以根据文物数字化的采集数据及成果支持，做出科学、严谨、有效的决策。

山西博物院近几年的文物数字化工作，主要包括山西忻州九原岗北朝壁画墓壁画的数字化采集和山西博物院馆藏精品文物的数字化等，通过实例运用文物数字化方法，按照文物数字化的工作流程，对不可移动文物和可移动文物制定不同的数字采集方案，校准色卡、对采集图片进行色彩管理、确定拍摄精度和拍摄扫描方法等，使用文物采集设备、激光三维扫描仪，高精度高保真扫描等相关硬件设备进行数据采集，通过计算机专业图形软件和数字三维建模软件等对壁画和文物的多图像数据进行分析计算，最终生成完整详实的数字化文物数据。

其中山西忻州九原岗北朝壁画墓壁画的数字化采集非常不易，尤其各种自然环境的因素，比如户外、白天黑夜、灯光、温度、湿度等这些人力不可控的因素，对户外大型文物的数字化采集影响很大，客观上要求制定更完善的数字化采集方案。

三维激光扫描技术的出现，为文物保护工作开辟了新的方式与途径。三维激光扫描技术具有非接触式、快速、高精度、高分辨率的成像效果等诸多优势，可系统、精确采集文物的各种信息，尺寸、纹理、细节等等，全面、系统化的数字信息采集与记录，最终将建立基于文保修复和科研使用、并具有数字展示能力的数码档案库，再通过相关的技术设备可以发现很多肉眼无法分辨的信息，为文物的修缮保护、虚拟展示、监测及进一步研究提供精确的数据支持。

通过三维激光扫描技术获取到的文物全息影像，再结合运用虚拟现实技术、计算机网络技术、立体显示系统、互动娱乐技术、特种视效技术，还可将现实存在的实体博物馆以三维立体的方式完整呈现于网络上，增强数字博物馆的建设，把枯燥的数据变成鲜活的模型，引领博物馆进入公众可参与交互的新时代。使大众可以近距离、全方位、深层次进行艺术欣赏和体验，使不可移动的文物突破物理空间和时间限制，通过互联网和移动终端实现资源共享，激发大众对文物的欣赏热情，培养人们对文化遗产保护的意识。

四、小 结

数字化技术可以长远安全地对文物提供保护。从理论上说，即使保护技术再先进，随着时间增长，文物还是会发生变化或损坏，这是一个必然的进程，我们只能延缓这个过程，并不能阻止这个过程，文物数字化工作就是尽可能延缓文物消亡的过程。利用现代计算机数字信息采集与处理技术，可以更精准地采集文物的数字信息，通过对这些文物数字信息进行整理、分析、处理等，构建出文物的数字模型等等来实现对文物最原始的信息保存，相对于传统意义上的文物保护方法，数字化保护是安全和长久地保护珍稀文物的另一种有效方式。某种意义上，文物数字化保护是为传统文物保护提供原始依据，为其修复方案的设计与确定提供决策服务，同时在文物的展览方面也可达到让人惊喜的展陈效果。

数字化技术可以更好地宣传文物保护。在文物的文化传播宣传功能方面，文物数字化保护相对于传统文物保护，在计算机网络技术的支持下，其传播速度更快、传播范围更广，强大的辐射效应突破了时间和空间上的限制，可以在最短的时间内使文物历史文化传遍世界。同时文物数字化还可以把文物更深层的内涵展现出来，使公众可以得到更精深的文物文化知识。

数字化技术可以增强社会公众的文物保护意识。一方面，数字化技术的应用使社会公众突破传统空间地理位置的限制，通过互联网就能走近文物，欣赏文物，以前社会公众参观文物受时间、财力、体力等因素的影响较大，而现在公众欣赏文物变得更加容易，大量文物资源被盘活，成为活起来的文物，成为大众的文物。另一方面，数字信息的网络传播及现代软件技术的应用使社会公众愿意主动了解、认识和探索文物，激发和培养公众的文物保护意识，增强公众保护文物的行动力。

数字化技术可以节约文物保护成本。传统的文物保护，比如文物实物修复、文化遗址复原与重建需要耗费大量木材、石材等自然资源，对自然生态环境资源有一定的破坏和浪费。而文物数字化保护虽然也需要大量的人力和财力投入，但通过数字技术来修复、复原文物，不用消耗林木石材等自然环保资源，这种可持续发展的资源使用方式也代表着人类社会未来资源利用发展的方向。