数字化助力石窟文物资料保护的路径探析

亓艳芝

（河南省文物建筑保护研究院，河南 郑州 450002）

1 数字化建设对于文物资料保护的意义

1.1 借助数字化文物信息数据库保护文物资料

传统的博物馆或石窟等文物场所一旦发生火灾、地震、洪水和其他重大自然灾害，造成文物的损失是无法修复的，造成的文化遗产损失更是无法估量的。为此，如何有效地保存文化遗产，最大程度上减少其破坏和损失，已成为当前世界各国文物保护工作者共同关注的问题。借助现代化的文物数字化保护技术，可以实现数字化陈列展览，实现展陈文物和珍贵文物的图文采集，并借助三维信息等数据及深加工技术，如360全景、三维扫描和三维建模等，构建文物的数字化资源数据库，并由此构建具有永久性和保存齐全等特点的文物数字化档案，能够确保文物信息的综合性、全面性和精确性，这样才能进一步完善文物及资料安全保护与数字化管理。

1.2 构建文物资源共享平台，助力文物资料保护

传统的博物馆及石窟等文物展示场所因为受到场地、环境、时间等因素的影响，展示效果和参观人数具有极大的限制，观众往往只能亲自去目的地才能实现对珍贵文物的参观。对于文物研究者也是如此，同样会受到时间和空间的限制。同时，一些特殊的馆藏珍品或是濒临保护困境的石窟文物也无法及时地呈现给世人。借助数字化手段，可以更好地实现文物资料的整理、收藏和信息存储，同时还可以借助信息交互平台以及三维虚拟技术，依托移动互联网的技术支持，实现珍贵或无法展出文物的三维模型交互展示和全球共享。为此可以实现世界各地的互联网用户的线上文物参观和研究，由此构建一个开放、互联、共享的虚拟展示平台，实现文物资源的保护和共享。与此同时，该信息资源库的建立也为文博工作者的研究工作提供了很大便利。

1.3 利用数字化优化保护文物资料

加强文物保管和保护工作，同时还要积极探索数字化文物保护路径，利用文物数字化的优势，借助数字化复制和3D数据保存技术，实现文物藏品的完整化存档和永久保存。

1.4 有助于提升文物还原与修复工作效率

传承千年的历史遗迹，历经岁月与风霜，大多会变得斑驳残损，尤其是石窟文物。随着文博热和旅游热潮的到来，更是让古老的石窟文物保护面临着巨大挑战。借助数码相机或者摄像机对文物进行全方位的影像获取，并借助精密计算，获得各测点的三维坐标，进而实现对每一幅文物图像的高精度重构。然后将这些数据输入计算机中，即可对被拍摄对象进行三维动画模拟。与此同时，还可以采用三维技术拍摄，避免二维拍摄带来的机变问题，并且借助三维模型的深度能高精度地再现文物细节的特性，从而达到复原文物的目的。由此可以实现文物资料和实体的保存和复制，极为有效地缓解文物随着时间流逝不可避免的损毁问题。

此外，借助文物数字化保护技术，不仅可以实现对文物的还原和文化遗址的重构，而且能实现对文物的虚拟修复。通过对本体及损毁部分进行扫描，可以重新构建出两种数字模型，并借助计算机虚拟技术实现拼接修复，同时还能对残缺之处进行模拟修补，从而达到对文物进行复原的目的。

2 数字化石窟文物资料保护的实施策略

2.1 加强数字化文物资料保护人才培养

石窟文物资料数字化保护工作的推进，迫切需要一批掌握数字化技术和专业文物资料保护知识的高素质人才队伍的支撑，也是促进石窟文物资料保护工作数字化发展的重中之重。目前石窟文物资料保护人才队伍逐渐向年轻化、专业化、高学历化方向发展，并初步建立起一支新型研究队伍。但是在人才队伍建设与培养中还存在着不少问题，老一代专业性人才较少且已退休，具备专业技术的高学历中年人才无法留下来，而学历较高的青年人才则工作经验不足，从而造成了石窟文物资料保护工作的人才断层。

因此，要想加快推动石窟文物资料保护的数字化发展，首先要强化现有工作人员的信息素质培训，尤其要加强对文物资源库信息技术、网络技术、数据分析技术等专业领域的培养和教育，提升整体人才的数字化水平。

其次，要改善石窟文物保护地区的整体生活环境，提高生活水平，改进和提升后勤服务，帮助解决职工的住房问题、孩子上学等后顾之忧。同时要严格规范员工福利，提高薪酬待遇，优化绩效考核机制和晋升渠道等，充分调动科研人员参与石窟文物资源库数字化研究与应用的积极性，以确保其在科研创新上取得突破。对现有人才给予足够的尊重，加大人才存留工作力度，充分发挥现有的人才优势。

最后，还需引进一批能够驾驭数字化开发与运行管理、维护等方面的专业人才，以及懂得知识产权的专业人员，针对石窟文物资源库实行数字化改造、信息化发展和网络化管理，强化数字化发展的人才保障后盾。唯有如此，才能保证石窟文物资源库数字化建设的健康可持续发展，提升石窟文物资源保护水平。

2.2 推动石窟文物资源数据库建设

目前，我国的石窟文物资源保护数字化发展和建设尚处在转型探索时期。在数字时代，传统的石窟文物资源保护和管理方法无法满足文物保护工作的需要。如何将石窟中宝贵的文化遗产永久有效地保存下来，并根据不同的主题构建专题性的文物资料数据库，科学利用计算机的编程原理实现文物资源系统的顺利运行，同时借助数字化的方式实现文物资源的收集和加工、储存、陈列展示等功能，也是摆在石窟文物资料保护工作者面前的重要课题。

为了最大程度地适应整个文博行业对馆藏资源和网上资源的存取要求，石窟文物资源数据库建设还要采用较为先进并且易于即时扩展、维护的数字化技术及产品，同时要建立先进的计算机网络系统及柔性的结构化布线系统，给石窟文物资料保护的未来数字化建设留下足够的发展空间。此外，要想实现数字化石窟文物资料保护，还应该构建以现代高新技术为支撑的数字化系统工程，并充分运用信息技术集成及数字化文物数据库建设理论，根据石窟文物资源数据库的数据应用背景，构建以客户应用服务器、资源库服务器和对象服务器信息传递模式为核心的数字资源库平台。此外，还要借助先进的数据库技术、网络技术、多媒体信息处理技术，以及大数据和分析处理技术、信息提取技术，以内容为中心的检索技术、自然语言理解技术等多样性技术的综合加工，实现石窟文物资源数据库的传输。

从事数字化文物资料保护工作的相关研究者应该学习借鉴数字化文物资料保护的相关原则与方法，实现数字化关键性技术的突破，为建立石窟文物保护的数字资源库构建坚实的技术屏障。在此基础上，要进一步加强对数字化文化遗产信息传播途径与手段的探索。

此外，石窟文物资料保护工作作为文博业信息化工程中的重要组成部分，在数字资源库平台构建过程中还要按照文博业整体性规划和标准化发展的原则，实现因地制宜，按科学谋划、精准定位、各具特色、分步实施的步骤才能实现石窟文物资料数字化的可持续发展。

2.3 加强三维数字技术在文物资料管理、保护等领域的综合应用

在三维数字化技术的推动下，能有效实现对石窟文物资料保护、研究、展示等方面的综合应用。在三维扫描技术的推动下，文物数据获取质量越来越高，数据量也越来越大，单纯的空间数据管理方法已经无法适应对文物的科研需求。因此，需要采用文件管理系统和空间数据库系统相结合的数据管理方式。以龙门石窟的文物资料管理为例，在前期收集的数据量较小的情况下，利用文件系统进行数据管理，在三维数据越来越多的情况下，则利用空间数据库来实施数据资料管理。

同时，依托石窟文物资源数据库平台，龙门石窟还充分结合三维数据、正射影像资料、文物数字文献资料、文物检测等方面的数据特点，构建了一整套完善的文物资料保护的数据管理方案。并特别重视构建不同种类、不同形式和不同架构文物数据间的联系，为整合数据资源提供科学依据，为构建直观的关联检索、空间地理信息、造像风格关联性、碑刻题记与历史文献关联性、地质病害信息匹配对比等功能提供重要的信息支持和科学依据。依托构建的新型数据库平台，对大量数据进行功能性的小数据分解，然后根据文物工作者的工作需要，进行局部定向的研究，不仅极大地提升了文物研究工作效率，而且为多门学科的交叉研究和关联化研究的实现提供了便捷途径。

另外，还可以将三维数字化技术广泛运用于石窟文物资料保护工作中。例如，在龙门石窟的文物资料保护应用中，主要利用数字化测绘工作，对三维模型进行信息标注，开展数字化虚拟拼接与修补工作，实现虚拟现实体验及展示等方面。以此实现石窟文物资料的数字化保护、研究、传承展示等多个学科的深度融合发展。例如，利用GIS技术和无人机航拍，可以实现对石窟群全方位地形地貌的构建，并将其运用于文物保护分析及预防性保护等工作范畴；还可以使用精确的空间数据及纹理数据对原洞窟进行1∶1三维复制，使无法近距离观赏洞窟的受众产生身临其境之感，同时也避免了人流量过大损坏石窟文物，因此实现石窟文物资料的传承性保护。

2.4 加强数字技术对石窟文物资料保护方面的应用

石窟文物资料保护工作是文物管理工作的核心。以敦煌莫高窟为例，这一石窟文化已存在了近两千年，残存的历代壁画的面积达到四万五千余平方米，彩色塑像有两千多尊，属于世所罕见，也显得珍贵无比。但随着时间的流逝，壁画和雕塑等文物的保护工作也显得极为紧迫。数字化技术的运用为石窟内珍贵壁画的保护提供了有力手段，大大提升了壁画等文物资料的保护效果。

第一，实现对壁画资料的信息保护。数字化技术的应用，既实现了敦煌壁画原始信息的妥善保存，又能借助高清摄像功能反映出壁画的保护状况，为之后的壁画保护与恢复工作提供原始资料，也为制订科学可行的壁画保护措施和研究其变化因素提供可靠的资料依据，还为文物保存与研究提供了基础资料，也为壁画保护系统工程的开展提供了重要的档案资料。

第二，在数字化技术的辅助下，还可以对石窟壁画的保护现状进行深入调查。依托数字化技术，可以在制作高精度壁画原始图像的基础上，实现对壁画资料的深度解读和实地调查，并借助数字技术绘制出各个洞窟的壁画保存现状及病害状况等综合性的壁画保护现状调查图，然后依据相关洞窟的微环境监测及壁画样本分析等资料，实现对洞窟壁画保护调查现状等基本信息的素材整合，进而为洞窟壁画保护工作的开展提供可追溯的客观且科学基础资料。

第三，利用数字技术可以实现对壁画资料保护措施的跟踪，进而高效收集壁画修复前后的图像信息，构建出完整的对比研究数据，以此实现对保护措施的科学评估，进而实现对文物资料保护方法的归纳总结，具有重大的实际意义。

第四，借助数字化技术实现对石窟壁画及雕塑修复的保护和研究模拟。以数字化图像制作为基础，对石窟壁画进行计算机模拟，能为修复工作提供形象、直观的变化过程，呈现出修复的整个过程，为具体修复策略的制定提供科学对照依据，有效降低对壁画的破坏概率。

2.5 破解数字化文物资料保护关键技术及难题

由于数字化文物资料保护工作是一项复杂而细致的工程，目前，在石窟文物资料的数字化保护工作进程中，受技术条件的限制，一些保护工作无法顺利推进。因此，在文物的数字化内容的复制或者恢复时，要考虑到目前的技术是否能成功将文物（如雕塑，壁画，古籍，建筑）按照一定的技术标准进行全维度、高保真、高精度的数字化修复或复原。例如，在数字化保护过程中，由于计算机识别技术的精确度或识别能力有限，无法对原始文物资源进行精确性识别，这也导致数字技术所产生的文献资料与原文献信息之间产生出入，并存在较大的出错率。因此，要求文物工作人员不仅要熟练运用计算机，还要具备高度专业的文物知识和技能。例如，在研究所输录电子文本麦积山石窟洞窟档案及明代写本《报恩科仪》过程中，就需要边输入边校对或注释，对于一些计算机无法准确识别的古代题记、榜书异体字、生僻字等，还需要进行人工校对和注释。此外，在对石窟壁画的颜色、线条图案的数字化复制和还原时，还要确保特殊资源数字化技术具有可行性，如此才能保证壁画资料的清晰、精确和不失真，同时也确保雕塑及其他不同材料的文物样貌能忠于原物，否则数字化保护技术的运用将导致文物保护价值的丧失。

因此，数字化文物资料保护相关科研人员还要加强研究，加快突破特殊性技术问题的资源载体解决方案。如针对一些超高分辨率的文献资源，以及颜色辨识度非常关键的原始资源、超大规格的雕塑等文物资源、三维形态和易读性极差的资源等，都要确保文物保护的数字化应用技术有极高的精确度和极为强大的三维还原能力。特别是对文物的数字化保存资料进行研究时，需要1∶1地重建复原实物依据，要确保文物在整个层面上都能达到高保真样貌。唯有如此，才能真正实现文物保护的数字化价值，才能让数字化技术真正为石窟文物资源库建设和文物科研贡献价值。

此外，数字化文物文献资料库的安全性尤为关键，除了要具备计算机网络系统所具有的管理功能，还要加强对各类访问用户权限的管理，加强文物保护资料的安全性管理。运用科学的监管手段来保证文物文献研究结果的版权资源，避免出现盗版，实现对文物资源相关研究资料和知识产权的保护。确保在石窟文物资源的数字化保护和建设之初就遵循标准化、规范化、法制化原则，确保文物保护数字化的健康可持续运作。

3 结论

总之，随着数字时代的到来，数字技术被广泛应用于石窟寺保护、石窟管理的各个方面，如石窟文物信息保护、保护现状调查、保护研究跟踪、保护技术数字模拟以及洞窟虚拟实景漫游、石窟展览和旅游品开发等，其最终目的是借助数字化技术，实现石窟遗址保护和文物开发及利用等的数字化建设，进而实现石窟文化的传承和广泛传播、发展。为此，本文结合这一主题，重点对数字化助力石窟文物资料保护的路径进行了探索，并提出了具体的实施策略，主要包括：推动石窟文物资源数据库建设，加强数字化文物保护人才队伍培养，破解数字化关键技术限制及难题，推动三维数字技术在文物资料研究、保护中的综合应用，加强数字技术对石窟壁画文物的保护应用。希望以此推动石窟遗址文物保护和开发利用的飞跃，逐步提升我国石窟文物资料保护水平，实现优秀传统文化的传承和弘扬。