文物数字化保护工作发展及展望

秦杰 白广珍

（山东省文物保护修复中心，山东 济南 250109）

文物也称物质文化遗产，是先人们遗留或流传下来的具有历史、艺术、科学价值的遗物和遗迹，是历史的实物见证。作为文物保护工作者，我们要承担历史的职责，通过技术手段尽可能地让文物“延年益寿”，让子孙后代能继承优秀的文化遗产。但是，也要知道文物的构成物质属于自然界，它们也遵守自然规律，必定会走向消亡。

就可移动文物而言，无机质类文物是从自然界矿产中通过各种物理化学反应等提炼、组合、合成和转化而成，有机质文物是从各种动植物生命体中提取纤维、蛋白等有机物质组成。根据热力学第二定律，所有的自然过程总是朝着分子热运动无序度增加的方向进行，或者所有的自然物质都朝着无序度（混乱度）增加的方向进行。人类创造的世间的一切，从一定意义上说则是“逆规律”行事。比如人类从地球上已经稳定存在短则数千万年长则数亿年的铜矿中（孔雀石、蓝铜矿等）提取出了单质铜，辅以铅、锡，浇铸为青铜器①。青铜器亦称吉金，浇铸制成时金光闪闪，纹饰或有红色填涂，成为贵族阶层的使用器或礼器②。然经历千年后，青铜器表面大多覆盖绿色（部分蓝色）的锈蚀，将这些锈蚀进行科学分析，绿色锈蚀为孔雀石，蓝色锈蚀为蓝铜矿③④。其腐蚀过程就反映出青铜器遵守了热力学定律，它在回归本源，回归它所构成的物质最稳定的状态。其他文物也是如此，自诞生之日起，受自然规律支配，自然地朝无序的方向发展，构成文物的物质不断转化，不断趋向更稳定的自然态，也就是我们所说的“老化”。最终结果就是文物的形态结构将被掩盖、混淆和崩塌，人为添加给文物的珍贵历史艺术科学信息将消失殆尽。

现在我们可以采取涂刷防腐和封护材料等技术保护修复手段⑤，还可以提供恒温恒湿、隔绝氧气的存放环境等预防性保护手段⑥，来尽可能地减少外界因素对文物的伤害，从而维持它们材质和外观结构的稳定，延长寿命。除了客观规律的老化，各种风险因素也严重影响文物安全，比如盗窃、自然灾害等。近几年文物安全事故频现，2018年，巴西国家博物馆火灾，馆藏2000万件文物90%“丧身火海”，损失巨大。所以，文物保护工作是紧迫的，需要多管齐下，采取更多的技术手段把文物保护好，起码要把文物所携带的珍贵信息尽可能地长久保留下来，目前有效的手段就是文物数字化保护。

1 工作内容

文物数字化保护工作内容相当丰富，具体可参见《国家文物局办公室关于加强可移动文物预防性保护和数字化保护利用工作的通知》。该文件明确了数字化保护工作内容，对文物数字化保护研究和实践具有很高的指导意义。概括来说，可分为采集、管理和利用三个内容维度。

1.1 采集是基础

具体来说是把文物所携带的珍贵信息进行数字化转化，转化成计算机信息技术可处理、储存和利用的数据资源。具体手段有文物摄影、高清三维扫描、仪器分析检测等，这些手段可深入探究和有效保护文物信息，弥补一般观察的不足。对于文物摄影，光线的运用至关重要，合理地利用光线可以更好地反映出文物的时代特征和艺术美感⑦。为了弥补普通光源摄影的局限性，还可以采用红外、X射线等进行摄影。红外摄影对于简牍、烟熏壁画等方面文字画面等信息提取有奇特效果⑧⑨。X射线照相又称X射线探伤，可穿透金属等文物内部，对研究文物结构、制作工艺、病害分布、纹饰等方面有很大补充作用⑩。三维扫描技术则脱胎于机械设计，现在普遍运用于各质地文物、古建筑、古遗址信息的提取方面⑪。三维扫描通过光的反射，对点云数据进行处理、建模、贴图，得到的计算机模型在造型、尺寸等方面与真实文物保存一致，纹饰、病害等可以1∶1高精度还原。而仪器分析检测是为了获取与文物产地、制作年代、制作工艺、腐蚀老化等相关的物理、化学信息，并在文物保护修复新材料、新工艺效果评价的实验研究上起重要作用。对于文物实践工作，优先选择无损检测、微损检测，并采取各种不同分析方法联用⑫。

采集是当前急需工作，尤其针对濒危文物而言，尽早把它们所携带的历史、艺术和科学信息进行深入完整提取是非常有必要且有重大意义的。另外，文物本身安装RFID（无线射频识别技术）制作文物电子身份证，也属于文物数字化采集范畴，为下一步搭建数字化信息管理系统打好基础。

1.2 管理是保证

文物工作的信息化管理，包括展厅、库房、藏品、考古现场、文物交接运输以及成果数据等文物管理各工作场景要素的信息化管理。利用计算机技术进行规范化管理、大数据分析、科学统筹和风险感知预警控制，最终实现万物互联的智慧文博。

信息化管理，一是充分利用信息系统和大数据分析，科学统计文物数据和整合文物档案信息；二是推进绿色低碳办公，实现标准化流程，减少人为因素对文物工作的不利干扰。随着我国现代信息技术和装备制造的快速发展，当前推进文物工作信息化管理恰逢其时。通过实现文物的信息化管理，达到文物管理的科学化、制度化、数字化，让资源共享，也是落实习近平总书记要求加强治理体系和治理能力现代化建设的基本要求。

1.3 利用是目的

将采集的数据、搭建的信息系统进行有效的使用，是我们文物数字化保护工作的最终目的。对于文博单位内部，可辅助文物保护修复和研究工作，比如可以实现虚拟修复复原、辅助修复、无损检测分析、3D打印、数字化拓片、仿真书画复制等。对于社会外部，可以利用触摸屏等方式实现文物多维度信息展示，AR、VR技术及全景漫游等虚拟现实展示，以及博物馆新媒体传播、移动终端传播导览、数字化文化创意产品开发等创新工作，提高展览体验和传播效果。另外在群众服务上如智慧讲解、文创产品等方面进行大数据分析和信息化管理，不断提高服务质量，也可以采用文物知识动漫与益智游戏、“互联网+云服务”（数字化流动博物馆），增加传播维度。

2 发展脉络

文物数字化保护的概念是谁最先提出的、在什么时间提出的或许很难查证。在国内范围，使用知网引擎搜索“文物数字化保护”主题，采用计量可视化分析来看，自2009—2021年共发表139项相关成果（2021年为预测量）。2009年德国巴伐利亚州文物保护局与秦始皇兵马俑博物馆首先联合发文《虚拟现实—秦兵马俑遗址与文物的数字化保护与展示》⑬，测试了虚拟现实技术用于秦始皇兵马俑坑和兵马俑文物的数字化展示。总体来说，发布机构以大学、文博单位为主，应用研究、技术研究占比大，开发研究相对较少。

2014年相关研究工作成果爆发，发表8篇论文，这与国家文物局等文物行业主管部门对于文物数字化保护工作的重视和资金扶持关系重大。2011年，国家文物局批复了武汉大学承担的“考古工地的数字化管理及重要遗迹数字信息采集系统研究”，并列入2011年度文化遗产保护科学和技术研究课题计划。2012年，国家文物局批复了《麦积山石窟数字化线描图制作方案》，并建议先从部分洞窟入手进行实践，待成果进行有效评估后再全面展开。到了2013年，数字化保护工作在全国迅速普及。大运河成果数字化应用与展示、重庆市馆藏文物数字化保护方案、崇福寺彩塑壁画数字化勘察记录等20项文物数字化保护相关项目立项或方案获得批复。

2019年，财政部、国家文物局联合发布《关于印发《国家文物保护专项资金管理办法》的通知，规范国家文物保护专项资金管理，对于可移动文物保护，明确提出资金扶持范围包括国有文物收藏单位馆藏一、二、三级珍贵文物的预防性保护、技术保护（含文物本体修复）和数字化保护等。国家层级的专项资金及各省市专项资金的扶持，极大促进了文物数字化保护工作的开展。2021年山东省通过了省内38项数字化保护方案立项审批，可见数字化保护热度正旺。

从文物数字化保护的工作内容来看，文物摄影、文物分析检测工作本身就是传统文物保护工作的流程内容，而像三维扫描、虚拟现实展示、智慧导览、大数据共享等内容则是近年来随着信息技术的不断发展而引入的。在需求切合、交流碰撞、研究实践中，这些新的信息技术创新点不断取得可喜成果，得到了业内认同。文物数字化保护工作范畴不断明晰，概念不断强化，应用范围也不断扩大。截至目前，数字化保护涵盖可移动文物、古建筑石窟寺等不可移动文物、考古发掘现场和非物质文化遗产等文化类工作对象。

国内在文物数字化保护工作方面做得较好的文博单位有敦煌研究院、秦始皇帝陵博物院和故宫博物院等，大学研究机构有浙江大学、武汉大学等。从1997年开始，浙江大学潘云鹤等就对敦煌石窟及壁画文物数字化工作开展探索研究，其中有壁画色彩虚拟还原以及以三维和交互式的方式设计虚拟洞窟场景漫游等。敦煌研究院与浙江大学、武汉大学等经过10多年合作，总结出一套壁画文物数字化流程、工作规范和实施标准，并取得丰硕成果。2006年敦煌研究院成立数字中心，成功实现数字化成果的转化利用。如今，游客可在数字中心的3D虚拟环境中，观赏高清还原的敦煌壁画和彩塑，观看到普通游赏无法观看的细节。20世纪90年代末，秦始皇帝陵博物院就与日本合作使用CGI、VR和多媒体来研究在出土兵马俑的颜色恢复，通过计算机重建对象，并恢复表面颜色和纹理。2018年，秦始皇帝陵博物院与西北大学联合共建虚拟考古实验室，集中开展秦始皇陵大遗址的数字化、基于数字化资源的秦始皇陵考古研究、兵马俑虚拟修复、虚拟现实展示项目等示范应用工作。

近几年，腾讯、华为等互联网头部企业也积极涉足文博行业，在数字化采集整合、虚拟现实、大数据分析、人工智能等技术领域进行实验。腾讯与敦煌研究院合作，利用微信小程序推广传播敦煌文化，用AI技术助力文物修复，建立数字化藏经洞等。腾讯与故宫博物院合作，通过数字化、云计算和AI技术，在文物数字化采集与文化研究等领域深入助力“数字故宫”建设。华为与敦煌研究院合作，联合成立文化遗产人工智能和数据保护联合创新实验室，探索双方在文化遗产领域关于人工智能和数据保护技术应用与推广模式，孵化新的应用场景。在大数据中心建设、联合创新、专业人才培养等领域，推进科技与艺术融合的深入研究和实践，共同探索文物保护创新之路。

3 未来展望

文物数字化保护方兴未艾，十多年来取得不少成绩，但也暴露了不少问题：一是数字化保护工作核心内容认识不清。文物工作者往往缺乏现代信息技术知识，将媒体平台传播、数字化与“互联网+”、智慧博物馆、大数据、云计算等概念混成一团，在开展工作时分不清主次。其实文物数字化从狭义讲就是利用数字技术手段对可移动文物的相关信息进行全方位采集。二是缺乏有效的利用手段。现实中，一些单位重采集轻管理使用，投入大量人力物力大张旗鼓搞文物信息采集，之后便存在电脑中无人问津，这样的数字化和沉睡在库房里的文物无异。三是缺乏自己的数字信息化人才。往往是请企业公司来做数字化保护方案，不清楚当前技术能实现多少功能，缺乏数字化保护工作规划和解决方案，无法根据自身实力、资源、受众等进行精准设计和实施。同时企业公司缺乏对各个博物馆的深入了解，或为节省成本，存在使用一个解决方案套用到N家博物馆的情况，在数字化保护工作方面形成新的“千馆一面”的现象。要解决这些问题，我们还有不少工作要做。

在提高认识方面：我们要坚持文物数字化保护工作不放松。像巴黎圣母院火灾，不幸中万幸的是十多年前法国曾发起一个项目，对众多法国哥特建筑进行数字化保存，在其网站仍可看到完好无损的巴黎圣母院全景图、细节图以及建筑机构剖面图等，且今后想要修复损毁建筑，这份数字化图集便是可供依靠的原始资料。

在具体实践方面：一是不断加强数字化保护研究开发。从成果对比来看，同样使用知网引擎搜索“文物修复”“文物分析研究”“文物预防性保护”主题，学术成果数量分别为2946、961、272项。这个结果也反映了文物保护行业各个门类的发展状况，文物数字化保护成果较少，但也具备较大的发展潜力。随着新技术、新设备的加入，采集技术不断提升，技术难度不断下沉，可进一步提高采集数据的精度。随着传感器、屏幕、VI、AI、机器视觉、人工智能算法等信息技术软硬件的不断提升，尤其是作为“互联网的未来”和“人类数字化生存的高级形态”的元宇宙概念的提出，文物数字化保护利用工作会迎来越来越大的发展空间。二是加强文物数字化保护专业知识普及和人才培养。只有这样各大博物馆才有能力，根据自身特点选择适合自身的数字化保护利用解决方案，建立短期和长期发展建设思路和规划。三是加强数字化采集成果的管理和利用。加强数字化信息的安全存储和备份，同时要把数据交给上级文物部门，方便建立大的云平台，统一调配使用。四是拓宽传播渠道，除了加强博物馆自身展览形式的优化、云化、人工智能化外，不断拓宽在其他行业人群的推广普及，比如教育行业已经有了有益的尝试和探索。

在行业管理方面：一是加强行业管理，要着手文物数字化保护标准体系及关键标准研究，建立行业标准，规范行业行为、淘汰落后技术，扶持鼓励创新。二是拓宽资金渠道。目前除了故宫博物院、敦煌研究院等具备显著优势的单位能获得社会资金和力量支持外，其他文博单位则基本依靠政府专项文物保护资金。应解放思想，优化改革事业单位创新机制，吸引社会资本积极广泛地介入文物数字化保护利用行业，通过文物知识产权、各类文创开发等形式，用市场的手段解决大众文化需求才是可持续发展之路。三是行业发展方向上，要坚持走群众路线。目前数字化成果利用手段五花八门，各种技术设备层出不穷。对数字化保护开发者来说，应认清文物数字化保护的核心内容，加强文物数字化保护相关技术和装备研发。数字化成果最大受众就是广大人民群众，人们需要什么，人们想从中学到什么，我们就去提供什么。最贵的技术和设备不一定是最好的，群众想学、爱学和能学会的历史优秀文化信息内容才是关键。切合保护、传承优秀传统文化主旨，打造广大人民群众喜闻乐见的数字化保护利用新愿景是我们的追求目标。

4 小结

我国是一个有着悠久历史和灿烂文化的文明古国，文化遗产是我们祖先留下的价值不可估量的珍贵财富，是观察和了解历史发展的窗口和媒介，有助于我们和子孙后代更好地应对未来。通过文物数字化保护的创新发展，不断增强的数字化保护利用手段，会让中华悠久且优秀的历史真正“照进”现实。要加强文化化人，用优秀的传统文化熏陶人、教育人、感染人、提升人，通过多种手段和方式，让人民群众在文化的熏陶中成长。作为文物保护工作者，我们要主动承担起神圣职责，加强文物保护利用工作，任重而道远。

注释

①陈树祥.大冶铜绿山古铜矿始采年代及相关问题研究[J].湖北理工学院学报（人文社会科学版），2014，31（2）：1-11，26.

②董逸岩，苏荣誉.商周青铜器呈色新探：三星堆青铜尊纹饰填朱复原例[J].南方文物，2021（3）：235-242.

③钟博超，龚德才.山西博物院馆藏青铜器的锈蚀产物分析[J].表面技术，2017，46（8）：226-233.

④罗武干，秦颍，黄凤春，等.湖北省出土的若干青铜器锈蚀产物研究[J].腐蚀科学与防护技术，2007（3）：157-161.

⑤梁宏刚.试谈青铜器的去锈防腐[J].文物季刊，1995（4）：71-75.

⑥黄河，吴来明.馆藏文物保存环境研究的发展与现状[J].文物保护与考古科学，2012，24（S1）：13-19.

⑦周汭聪.文物摄影用光刍议[J].大观（论坛），2020（5）：19-20.

⑧萧圣中.用红外线成像系统拍摄楚简的初步收获[J].江汉考古，2005（1）：92-94，18.

⑨张遥，李博，郑宇，等.应用红外摄影研究木梯寺烟熏壁画[J].光谱学与光谱分析，2020，40（11）：3628-3632.

⑩郭少禹.X光射线探伤在文物修复中的作用及防护[J].文物修复研究，2018（00）：722-726.

⑪吴玉涵，周明全.三维扫描技术在文物保护中的应用[J].计算机技术与发展，2009，19（9）：173-176.

⑫李斌.现代分析技术在文物保护中的应用[N].中国文物报，2014-09-19（006）.

⑬霍笑游，孟中元，杨琦.虚拟现实：秦兵马俑遗址与文物的数字化保护与展示[J].东南文化，2009（4）：98-102.