数字技术在文物保护与修缮中的运用

芦瀚

现如今，在科技的驱动下，数字技术的发展和应用获得了很大空间，各个领域都能看见数字技术的身影，可以说数字技术正在改变着世界。在残损文物保护性修复方面，数字技术更是发挥着重要作用，在不破坏原本含义的情况下进行修缮，让文物更具特点。其中，虚拟技术、三维数据采集等都能对文物进行数字化复原，将文物中的历史价值重新展现出来，这样极大解决了文物永久性保存的问题。文章将探讨数字技术在文物保护与修缮中的应用，要求相关单位一定要合理使用数字技术，充分发挥数字技术的价值。

数字技术在文物保护与修缮中应用的必要性

能够弥补传统文物修复、展示手段的不足。随着科技的快速发展，数字技术在文物保护与修缮中的应用正在改变相关单位对文物的认知和保护方式。相较于传统的文物修缮和展示手段，数字技术为文物的保护、修缮和展示提供了更多的可能性，同时也弥补了传统方法的诸多不足。数字技术在文物的记录和存档上展现出巨大的优势。传统的文物记录方式依赖于人工，不仅耗时而且容易出错，然而，利用数字相机和扫描设备，则可以轻松地获取文物的详细信息，包括形状、颜色、纹理等，并生成高精度的数字模型，这些数字信息可以长期存储，并且可以随时查阅和分享，极大地提高了文物的可访问性和可研究性。数字技术在文物的修复过程中也发挥了重要作用，通过使用增强现实和虚拟现实技术，能够模拟出文物的原始状态，为修复人员提供准确的参考。此外，利用3D打印技术，还可以制作出与文物1∶1大小的复制品，这不仅可以帮助相关单位更好地理解文物的原始形态，还可以在保护文物本身的同时，为公众提供更广泛的接触和了解文物的机会。数字技术改变了文物的展示方式。传统的文物展示方式主要依赖于实物展示，这种方式不仅对文物本身可能造成损害，而且受空间、环境等因素的影响较大。然而，数字技术能够把文物转化为虚拟对象，通过计算机或其他智能设备进行展示，这样，观众可以随时随地观察、研究文物，而且不会对文物本身造成任何损害。未来，期待数字技术能够在文物保护与修缮中发挥更大的作用，为人类的文化遗产保护和传承作出更大的贡献。

为文物保护与修缮提供新路径。通过数字技术，能够更好地记录、分析和呈现文物的原始状态，提高文物修复的准确性和效率，同时也为文物的保护和传承提供了更多的可能性。例如，三维扫描和快速成型技术可以用来获取文物的精确三维模型，这不仅可以记录文物的原始形态，还可以在修复过程中提供准确的参考；通过使用虚拟现实和增强现实技术，可以让公众更直观地了解文物的原始状态，增强公众对文物的认知和保护意识；云计算、大数据和人工智能等技术的应用，可以帮助相关单位更好地分析文物的历史背景、材质和结构等信息，为修复工作提供更多的技术支持。同时，这些技术也可以提高文物的存储和管理效率，为文物的长期保护和传承提供了便利。

数字技术本身优势突出。数字技术本身就具备非常突出的优势，包括数据采集、处理、存储、传输等，若将该技术应用到文物的保护与修缮工作中，能够对文物进行数字化处理和保护。这些优势主要表现在以下几个方面：

高精度与稳定性：数字技术能够实现高精度的数据采集和图像处理，使得文物信息的记录和还原更加准确和稳定。这不仅提高了文物的保护水平，同时也为文物的历史研究提供了更加可靠的数据支持。

保护原真性：数字技术可以通过对文物进行高精度的扫描和记录，将文物的原始状态进行数字化保存，从而在保护文物原真性的同时，也为后期的修缮工作提供了可靠的基础。

存储与传输便捷性：数字技术可以实现文物信息的海量存储和快速传输，这使得文物的保护和修缮工作更加便捷和高效。同时，数字化技术也能够更好地实现文物信息的共享和传承，提高了文物的社会价值。

可重复利用性：数字技术可以实现对文物信息的无限次复制和传输，这使得文物的保护和修缮工作可以实现多次重复利用，从而更好地实现了文物的可持续性保护。

实时更新与维护：数字技术可以实现文物的实时更新与维护，这使得文物的保护和修缮工作能够更好地适应时代的发展和变化。同时，数字化技术也能够实现文物的预防性保护，来延长文物的寿命。

文物保护和修缮中数字技术的具体应用

采集三维数据。在文物保护与修缮中，数字技术已经成为一种重要的工具，能够提供详细且精准的数据支持，以提升修缮工作的准确性和效率。首先，三维数据采集技术在文物保护中的应用是不可或缺的，这主要依赖于激光扫描、结构光扫描、摄影测量等先进技术，能够精确地捕捉文物的三维形态，形成详尽的数字模型。其中包括激光扫描：通过激光扫描仪器，可以精确地测量文物的形状、尺寸和表面纹理，获取高精度的三维数据，对于细节复杂的文物，如雕塑和建筑，尤其有效。结构光扫描：结构光扫描利用投射到物体表面的特殊光线，结合相机拍摄，能够获取物体的深度信息，对于获取文物表面的细微特征和纹理非常有用。摄影测量：摄影测量是通过拍摄照片并进行分析，获取文物的三维数据，此方式对于获取大面积、表面复杂的文物的数据时特别有效。一旦三维数据被采集，就可以在电脑中生成文物的数字模型，不仅可以提供文物在各个角度的详细视图，还可以进行虚拟修复和模拟保护实验。例如，可以在数字模型上进行虚拟的清除、修补或染色等操作，预测这些操作在实际中可能产生的效果，从而更好地规划和实施实际的修缮工作。此外，数字技术还可以用于文物的预防性保护，通过定期采集文物的三维数据来监测文物的微小变化，如裂痕、腐蚀或脱落等，这样可以在问题变得严重之前采取措施进行干预，防止文物进一步受损。

建立三维模型。随着数字技术的融入，发挥的作用也越来越重要，既能提高文物的修缮质量和效率，也能更好地保存和传承这些珍贵的文化遗产。其中，建立三维模型是数字技术在文物保护与修缮中的一项重要应用，三维模型是通过数字技术将文物进行详细的三维重建，以数字化的方式呈现文物的原貌。这种模型不仅可以在计算机上进行查看，还可以通过一些三维打印技术将其进行实体呈现。对此，在文物保护与修缮中，建立三维模型可以带来很多好处。首先，通过三维模型可以更加全面地了解文物的细节和结构，为修缮工作提供更加准确的数据支持。同时，三维模型还可以帮助文物保护者更好地发现文物的潜在损伤和缺陷，从而及时采取有效的保护措施。其次，三维模型还可以提高修缮工作的质量和效率。在传统的修缮工作中，文物保护者通常需要进行大量的测量和手工修复，这不仅需要耗费大量的时间和人力，还难以保证修复的质量和一致性。而通过三维模型，文物保护者可以更加精准地进行数字化修复，不仅提高了修复的效率和质量，还可以保证修复的一致性和可重复性。以故宫为例，故宫是我国著名的历史文化遗产，也是世界上最大的古建筑群之一。为了更好地保护和修缮故宫中的珍贵文物，我国采用了数字技术进行建模和修缮，通过高精度的三维扫描和重建技术，建立了故宮建筑群的三维模型，并将其进行了实体打印和虚拟展示。同时，这些模型还为故宫的修缮工作提供了准确的数据支持，保证了修缮的质量和效率。总之，数字技术在文物保护与修缮中的应用已经成为一种趋势，建立三维模型便是其中的一项重要应用，可以为文物保护工作提供更加全面、精准和便捷的支持。

VR虚拟修复。VR技术，又被称为虚拟现实技术，是近年来日益受到关注的一种方法。VR技术能够创造出高度逼真的虚拟环境，让用户仿佛身临其境，从而在修缮工作中提供更为准确、直观的指导。案例一：意大利锡耶纳大教堂的修缮。锡耶纳大教堂是一座著名的中世纪建筑，但是由于年代久远，教堂的壁画和雕塑都受到了严重的破坏。为了修复这些珍贵的艺术品，意大利文物保护机构采用了VR技术，首先使用激光扫描仪和高清相机对教堂进行全面的三维扫描，并收集大量的图像和数据，然后利用这些数据，创建了一个高精度的虚拟模型，在这个模型中，工作人员可以清晰地看到壁画和雕塑的每一个细节，甚至可以放大到毫米级别进行观察。另外，在虚拟环境中，文物保护专家可以进行“预修复”操作，尝试多种可能的修复方案，观察其效果，这种方法大大提高了修复工作的准确性和效率，且VR技术也能让公众更为深入地了解文物保护工作的过程和挑战，提高公众的文物保护意识。案例二：中国秦始皇陵兵马俑的修复。秦始皇陵兵马俑是中国最重要的考古发现之一，然而，这些珍贵的文物在长时间的埋藏中受到了严重的破坏。为了修复这些兵马俑，中国文物保护机构采用了VR技术和3D打印技术相结合的方法，首先使用激光扫描仪和高清相机对兵马俑进行全面的三维扫描，并收集大量的图像和数据，然后利用这些数据，创建了一个高精度的虚拟模型，在这个模型中，文物保护专家可以清晰地看到兵马俑的每一个细节，甚至可以放大到毫米级别进行观察，同时还使用3D打印技术制作出兵马俑的实物模型，这些模型不仅可以帮助文物保护专家更好地理解兵马俑的结构和材质，还可以为其提供更为直观的修复参考。经过对比实物模型和虚拟模型，文物保护专家能更为准确地判断出所需要修复的部分，并制定出更为精确的修复方案。通过这些案例可以看出，数字技术在文物保护与修缮中发挥着越来越重要的作用。在未来，随着技术的不断进步和应用方法的不断拓展，数字技术将在文物保护与修缮中发挥更大的作用，为人类的文化遗产保护事业带来新的可能和机遇。

AR技术，又被称为增强现实技术，为文物的保护与修缮带来了许多创新的可能性。增强现实技术可以在现实世界的基础上，叠加虚拟的信息，使得用户能够通过感官体验获得更丰富的信息。对于文物保护而言，AR技术可以将文物的原始状态、历史背景、修缮过程等信息以生动、立体的方式展示出来，不仅加深了公众对文物的了解和认识，还有助于文物保护意识的提升。在修缮过程中，AR技术也可发挥其独特的优势，比如，通过捕捉文物的3D模型，可以存储并分析文物的原始形态和材质，为修缮工作提供精确的数据支持。不仅如此，AR技术还可以在虚拟环境中模拟文物的修缮过程，预测并评估修缮效果，从而在实施修缮之前，就对可能出现的问题进行预测和防范。以故宫博物院为例，主要运用AR技术进行文物的数字化保护和修缮工作，通过对故宫内的重要文物进行高精度的3D扫描和信息记录，建立起了完整的文物数据档案，而在这些数据的基础上，可以通过AR技术在不同的时间和空间中，对文物进行虚拟的复原和修缮，且公众也可以通过AR眼镜观看到文物的历史背景、修缮过程等信息，大大增强了参观体验。总之，AR技术在文物保护与修缮中的应用优势已经越来越明显，进一步推动了文物保护意识的提升。

综上所述，数字技术在文物保护与修缮中的运用，不仅为文物的复原和保护提供了强大的技术支持，也让相关单位准确理解了文物的历史和文化价值。通过数字化扫描和建模，能够精确地记录文物的每一个细节，为以后的修缮工作提供依据。同时，数字技术也让相关单位有能力对文物进行虚拟修复，在不损害文物本身的情况下，预见并测试不同的修复方案。然而，数字技术并非万能，其虽然可以提供详尽的文物信息，但并不能替代传统的修复方法，因此在修缮过程中，仍需要文物保护专家的经验和专业知识，將自身经验与数字技术相结合，形成一个完整的文物保护与修缮体系，给文物保护工作起到保障作用。

（作者单位：山西蓝胜古建筑设计有限公司）