新时代信息化技术在文物保护中的应用探讨

摘要：随着时代的进步，科技的发展，我國的综合国力在潜移默化间得到了不断地提升，对于文物保护方面来说，新时代信息化技术的应用走进了大众视野。总的来说，信息化技术是通过计算机的操作将实体的文物资料实施数字化的转换，从而建立相应的完善的信息库，对文物数据展开行之有效的管理，也可以理解为云平台。由于信息化技术在文物保护中的应用过于广泛，因此本文就数字图像修复技术、三维激光扫描技术以及BIM技术等三个方面展开了相应的探讨。

关键词：新时代;信息化技术;文物保护;应用探讨

前言：

文物这个词汇带有浓厚的历史气息与沧桑感，甚至见证了某个王朝的兴衰和更替。文物保护信息化主可分为遗产保存、学术研究以及文化传播这三个方面，信息化技术的使用不仅是将文物本身的具体资料数据化，而是通过数据库与通用网络平台将其信息资料汇总，进而建立出一套完整的虚拟文物博物馆体系。如此一来，大众便可根据索引、检索技术等极其便捷的寻找到相应文物信息，数字化的管理形式，可以在最大程度上实现网络存储、资源共享、多样展示以及智能管理的效果。

一、数字图像修复技术

1.1数字图像修复保护文物的方法

欧洲文艺复兴时期便已经开始运用图像修复技术，是一门十分古老的艺术，早期的图像修复是不可逆的手工操作，因此在进行修复时，技术人员必须保持高度的精神集中并且要具有高超的专业技术，才能可以保障原有作品的真实度。这种情况持续了很久，直至计算机技术发展起来，数字图像修复技术由此被提上日程，众多的优秀科研人员对其展开了探讨研究，极大推动了此项技术的进步。近些年来，随着数字图像修复技术的演变，技术也逐渐趋于稳定成熟，对于缺失信息的文物，数字图像可以完美的修复出其原本特点。具体的操作方法为：先通过数字图像采集技术将文物进行分类，形成初步的文物原始数字图像，而后针对文物数字图像的缺失部分采取不同技术算法展开虚拟修复，争取还原出真真实的文物面貌，最后对文物的虚拟修复效果实施评估讨论，以便在最大程度上展现其价值。

1.2数字图像修复在文物保护中的运用

古代文明是一个十分复杂庞大的体系，他们在日常生活中使用的金属、泥塑、纸质、木竹等物质丰富度几乎超出我们的想象，也就间接导致了如今复杂多样的文物形态，不同物质材料的文物经过了多年风霜洗礼，以各式各样的形态留存下来，使得大众对其的原本面貌更是好奇之至，好在随着计算机技术的繁衍，数字图像从数字角度依据文物损伤程度进行分类修复，完美的解决了这个问题。对于损坏较小的文物来说，可以采取基于变分PDE模型的算法，修复效果好、效率高，而损坏较大的文物则运用基于样本的图像修复算法，修复后的效果比较自然。不过需要注意的是，对于文物已经丢失的信息，不能主观臆断，例如一个花瓶，左边有一个把手，但是右边遭到损害，那么在修复时不可以想当然的认为右边有一个一模一样的把手，计算机虚拟修复更是如此，修复时要通过人为输入指令，给予相应的标记，如此一来，便可以有效避免计算机错误运行。虽然数字图像修复技术在文物虚拟修复方面的应用较晚，但凭借其风险较低、成本低廉、效果显著等特点，得到了文物保护工作者的一致认可。数字图像修复技术利用相关算法，弥补了传统修复技术的不足，在实际文物虚拟修复过程中，针对已经缺失的破损部分，修复人员不能凭借主观方法去随意修复，必须根据修复软件的算法指令来标记所要修复或提取的区域，以此保证文物的正常修复效果.

二、三维激光扫描技术

2.1三维激光扫描技术保护文物的方法

三维激光扫描是一种以激光测距作为基本原理的动态测量系统，工作器具包括激光扫描仪、装有相机和 GNSS/IMU 组合测量装置的数据采集传感器、专门展开数据处理的计算机、支架、靶标等。具体的操作方法为：扫描仪向着文物所在方向发射激光脉冲，到达指定位置后产生漫反射，而后扫描仪接收依照原路径返回的反射激光，由时间差算出二者间的距离。接着运用扫描仪的测角系统与坐标系，求出文物的三维坐标，再根据激光的反射强度形成的点云建立初步的三维几何模型，最后通过色彩、纹理贴图，最后形成完整的数字三维模型。三维激光扫描按照测距原理可分为脉冲、相位差、光学三角测量式这三种类型，就脉冲式而言，适合用在测量几百、几千米的远距离文物，也由于其距离较远，所以精度为厘米级;其次是相位差式扫描仪，其相位测量的方式能够扫描出几十米的距离，精度为毫米级;而最后的光学三角测量是一类较为先进的技术，适用于扫描几米之内的文物，精度为亚毫米级，工业测量和与逆向工程方面常常用到。总而言之，三维激光扫描分为三个数据采集、预处理、三维建模、应用四个方面。

2.2三维激光扫描技术在文物保护中的运用

上世纪中期年代发明的激光技术是三维激光扫描技术的前身，随着此项技术的不断完善，其逐渐应用到了建筑、医学、刑侦甚至是影视方面，几乎各行各业都有它的身影。由于三维激光扫描技术兴起于国外，因此部分发达国家对其的研究更为透彻，在文物保护领域的应用也更为广泛。不过随着我国综合国力的与日俱增，近些年国内众多文物保护单位启动了文物数字化项目，并逐渐将三维激光扫描技术运用在其中。以北京故宫博物院为例，其与日本合作的故宫数字建模项目中，便将三维图形技术与虚拟现实技术极好的联合在了一起，形成了完美壮大的故宫建筑群三维数据库[1]。除此之外，陕西的秦始皇兵马俑博物馆亦自21世纪初期就已经对二号兵马俑坑实施了此项技术，并得到了三维模型，直接为大型文物遗址的数字化存储提供了可行借鉴，为我国文物的数字保护提供了极大的参考意义。

三、BIM技术

3.1 BIM技术保护文物的方法

针对部分文物在采集信息时的局限性，数字图像、三维扫描等都不能进行很好的修复，因此为解决此类问题，BIM技术被提上日程。BIM，即建筑信息模型化技术，此项技术在采集文物建筑信息方面具有其他方式比不上的优势。具体的操作方法为：在掌握古文物建筑信息资料后，用计算机软件模拟三维形状且记录其实际尺寸。就目前发展情况来看，国外发达国家对于建筑信息模型化技术的应用较为成熟，我国仍处于初级探索阶段，不过由于我国人民与生俱来的坚毅学习精神，对于国外在建筑信息模型化技术方面先进的应用思想和理论知识，我们秉持着“取其精华，去其糟粕”的原则，极大的推进了我国古文物建筑保护传承度。此外，由于古文物建筑长年暴露在自然环境中，受人为因素影响较大，不规则的空间尺度，使无论是二维模型还是三维建模，都不能完全展示出文物建筑的特点，而BIM 技术的运用，能够依照其实际真实尺寸，以1：1的比例再现仿真模型并向大众展示出其承载的丰富历史底蕴。BIM技术与现代各种电子信息化技术手段的融合，实现了各类古文物建筑的数字化保护，扩大了相关人员的传承研究数据平台，为我国科研人员的对古文物建筑的保护管理提供了最新最全的获取数据。

3.2 BIM技术在文物保护中的运用

简单来说，BIM技术在文物保护中的运用可分为信息采集，模型构建以及属性信息录入三大方面。就信息采集而言，分为实体空间与历史文化两大类。空间信息指古文物建筑的形状、大小、方位等，通过电子技术手段，也就是上文所述的三维激光扫描仪快速建立古文物建筑的表面点云数据，而后展开信息集成处理，取得精确的三维模型;历史文化包括古文物建筑本身的建造背景、建造方式、所需材料、所用工艺、时代特征、人文价值等，因此，此方面信息的获取就较为繁琐，通常经过实地考察、翻阅文献等方式进行人工整理，从而进一步得出属性信息。模型构建则是通过BIM、GIS等技术，取得古文物建筑内部结构、尺寸等信息，而后输入关键参数，建立三维模型后对此类古文物建筑所需的关键参数展开总结，进而做到举一反三，最终形成系统数据库，便于工作人员对古文物建筑实施保护[2]。最后由于古文物建筑模型包含的信息过于繁复，因此在录入的属性信息要涵盖到方方面面。进行属性信息录入时，系统会按照用户输入信息对古文物建筑进行备注，且由于录入信息与之前存储信息处于同一数据库中，因此信息之间相互关联，换句话说，即修改一处，其他地方也会自动展开相应修改，对文物保护有着积极意义。

结语

本文就新时代信息化技术在文物保护中的应用对数字图像修复技术、三维激光扫描技术以及BIM技术等三个方面展开了相应的探讨。总的来说，信息技术的发展促进了我国综合国力的提升，也有效的保护了我国的文化遗产。

参考文献：

[1]王 金.基于三维扫描技术的计算机辅助陶器类型学研究[D].北京：北京科技大学，2017.

[2]石力文，侯妙乐，胡云岗，李爱群，解琳琳.基于点云数据与BIM的古建筑三维信息表达方法研究[J].遗产与保护研究，2018 （7）.

作者简介：蒋晨骁（1990.7）男;民族：汉;籍贯：上海市，学历：本科;职称：初级;研究方向：文物保护工程;从事的工作：文物保护工程管理。