数字化技术在不可移动文物保护中的应用

摘 要：文章以宁德市文物保护实践为例进行深入分析，探讨数字化技术在不可移动文物保护领域的应用及其效果。文章首先介绍了数字化技术的应用意义，随后详细阐述了数字化技术在宁德市文物保护中的具体应用。通过对宁德市文物保护中数字化技术优势与挑战的剖析，提出了相应的对策建议。

关键词：数字化技术；不可移动文物；文物保护；宁德市

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.16.012

不可移动文物是历史文化的载体，记录着人类文明的发展历程。然而，由于自然和人为因素的影响，这些珍贵的文物面临着严重的破坏和损失风险。为了有效保护这些不可移动文物，数字化技术被广泛应用于文物保护领域。本文以宁德市文物保护为例，探讨数字化技术在不可移动文物保护中的应用。

1 数字化技术的应用

1.1 数字化建档与信息管理

通过采用无人机航拍、三维激光扫描等先进技术，对不可移动文物进行高精度、高效率的数据采集，这些数字化数据不仅可以为文物建立详细的三维模型，还可以为文物制定保护方案提供科学依据。同时，建立文物数字化档案，实现对文物信息的集中管理和查询，为文物保护和研究提供便捷的信息支持。

1.2 虚拟修复与展示

利用数字化技术，可以对受损的不可移动文物进行虚拟修复。通过采集文物的残片、痕迹等信息，运用图像处理、三维建模等技术手段，进行文物修复的数字模拟。不仅可以为修复工作提供参考，还可以让观众通过虚拟现实技术，在虚拟空间中观赏到修复后的文物全貌。

1.3 风险监测与预警

通过安装传感器、监测设备等，可对不可移动文物进行实时监测。利用数字化技术可以实现对文物状态数据的实时采集、传输和处理。通过分析这些数据，可以及时发现文物可能存在的安全隐患，为文物保护工作提供及时、准确的预警信息。

2 案例分析

2.1 宁德市文物保护单位视频监测预警系统平台

宁德市文物保护单位视频监测预警系统平台，集文物保护、监控、报警、监管和巡查等功能于一体，是文物保护领域的高效能系统。通过针对性的系统开发，如火灾监测预警系统、视频监控系统、设备管理系统等，该平台实现了文物保护信息的在线督查、安全资源的汇集共享、文物安全巡查以及文物GIS一张图等功能，构建了文物安全的大防控体系。

相较于传统的防护模式，宁德市文物保护单位视频监测预警平台有以下显著优势：首先，它能够进行全天候的实时监测，并实时响应处置各类安全隐患。通过接入多种先进设备，如热成像双光谱筒型摄像机、网络红外球机、AI融合巡检超脑等，平台能够全面观测文物单位及周边环境，实现人、车、行为、事件的智能识别分析，并将报警信息及时传输至平台进行处理。这解决了传统方式下信息孤立、监测范围有限、响应处置慢等问题。

其次，该平台大大提高了应急处置能力，减少了灾后损失。它能根据视频监控结果自动生成不同级别的响应，并通过多种方式迅速通知各级管理员。管理员可通过平台系统全程跟踪处置响应情况，从而提高了文物部门的应急响应速度和处置效率。

最后，通过统一防控，该平台提升了整体的文物防控水平。它整合了文物单位的基础档案数据、安全人员数据以及安防、消防系统等信息，形成了全面的文物安全信息管理体系。这为研判文物安全形势、制订保护措施提供了有力的数据支持。

2.2 《宁德文物》智慧云小程序

2.2.1 项目目标

通过科技赋能，将宁德文物保护成果通过数字化科技应用，推动传统文化保护传承和创新发展，通过多元化的展现形式，实现文化遗产云共享，打造永不落幕的文物数字化传播。

2.2.2 项目内容

“宁德文物”智慧云平台小程序以多媒体、网络化、数字化技术为手段，建立“宁德文物基因库”，打造融合“5G+数字文物+智慧地图+线上VR全景+3D模型+线下实景”的新展示形式。该小程序还能定制专属个性呈现内容，在体验互动中获得知识，随时随地拥有一个“触手可及”的线上宁德文物。

2.2.3 创新应用的运行机制

①创新文保理念，文物信息数字化“宁德文物”智慧云平台通过对宁德文物信息资料分析、综合、归纳，采用摄影摄像、图文扫描、VR全景等现代技术进行数字化采集，对其种类和所体现的地域文化特征等予以鉴别论证，设计科学的检索和管理方式更为便捷、真实、系统和全面记录文物保护单位。

②提升数字传播，实现文保共享制从智慧文物、文物资源、革命文物、全景文物、数字文物库、文物场馆、文物精粹、文物史迹、红色之旅、文物普法等10个角度全方面展示近千个宁德市不可移动、可移动的文物资源，线上线下相结合的数字化文化新体验，通过微信小程序、PC端网页、移动手机端、二维码等多渠道浏览，打破距离与时间局限，让用户自由点击任意观看，实现“一键打包文物”。

③打造云游文物，探索文旅新路径通过小程序“红色之旅”模块，建立“宁德市文物保护单位地图”“宁德市革命文物地图”，以数字智慧科技赋能的新机遇，聚焦文旅服务效能，从供给侧和需求两端共同发力，实现全市文保资源以图文、搜索、县市、类型、等级优先、距离最近、智能导航等功能，为驾乘旅游者提供方便、快捷、精确搜索到具体内容点位的贴心服务，促进文保迈向更广阔的“智慧文旅”。

④持续创新应用，助力文旅数字化通过小程序“全景文物”模块，以“文物+VR全景+5G”数字智慧技术创新应用，摆脱时间空间的限制，加强文化“沉浸式”“互动式”体验服务，安全、有效、全面地发挥文保单位在承载文化应用的技术上。

2.3 宁德市木拱廊桥数字化保护

2.3.1 项目背景

木拱廊桥是我国木结构建筑的瑰宝，其以独特的桥梁结构解决了木结构大尺度无柱跨越的问题，成为中国木结构桥梁中最具创造性和技术性的桥梁形式，代表着中国乃至世界木拱桥营造技术最高水平，是一项宝贵的文化遗产。宁德市是全国现存木拱廊桥最多的区域，现存建筑历史在60年以上的木拱廊桥有52座，其中寿宁县19座、屏南县13座、周宁县7座、古田县5座、福安市4座、柘荣县2座、福鼎市1座、霞浦县1座。目前，宁德市52座木拱廊桥均已列入各级文物保护单位，有11座木拱廊桥列入全国重点文物保护单位，9座木拱廊桥列入省级文物保护单位，32座木拱廊桥被列入县级文物保护单位名录。2009年，由宁德市牵头申报的“中国木拱桥传统营造技艺”被联合国教科文组织正式列入《急需保护的非物质文化遗产名录》。2012年，闽浙两省七县22座“闽浙木拱廊桥”被列入《中国世界文化遗产预备名单》，其中宁德市有9座木拱廊桥列入，分别是寿宁鸾峰桥、杨梅州桥、大宝桥、屏南广利桥、广福桥、千乘桥、龙津桥、万安桥、周宁三仙桥。

宁德市高度重视廊桥保护工作，积极响应《中共中央宣传部、文化和旅游部、国家文物局关于开展廊桥保护三年行动的通知》精神，以综合保护、信息采集、展示利用为重点，开展宁德市木拱廊桥数字化保护工作。本项目的实施不仅丰富了木拱廊桥信息留存并多源数据展示宁德木拱廊桥特色，为开展预防性保护“岁修”提供基础数据支持。同时，拟适当扩大到其他廊桥、古建筑等文物建筑，通过本项目的实施，将文物保护利用成果数字化转化，运用3D虚拟现实技术建立集成若干个文物信息内容，以互联网数字化手段的新展示形式在线上、线下、移动端互动传播，激活文物的持久生命力，融入时代发展，增强文物数字化保存、数字化展示、数字化传播，让宁德文物“活”起来。

2.3.2 建设内容

根据《廊桥保护三年行动计划》，为丰富文物信息留存并多源数据展示宁德木拱廊桥特色，以及为预防性保护“岁修”提供基础数据，本项目主要建设内容为：宁德木拱廊桥测绘与高清影像获取，廊桥测绘图纸档案数据库建立和图册编制；宁德木拱廊桥精细化三维模型制作；宁德木拱廊桥地面与空中360°全景制作。

①廊桥图册。为宣传宁德木拱廊桥地方特色，促进宁德市旅游业长远、高质量发展，以及更好地让当地政府、群众参与保护木拱廊桥，基于本项目成果制作宁德木拱廊桥图册，主要包括历史沿革、营造技艺、实景照片、保护范围、具有历史文化保护价值的附属文物介绍等。本项内容待资料收集、现场访谈后补充完善。

②高精度三维激光点云制作。利用地面三维激光扫描仪对木拱廊桥开展高精度三维激光点云数据的信息获取，获取木拱廊桥的点云数据和彩色数码影像，经过数据处理后能构建出木拱廊桥的三维点云效果模型和绘制木拱廊桥结构图件（图1），亦可实现木拱廊桥的三维可视化，能够将现实的信息快速地转换成计算机可以处理的数据，真正做到原样复制，为木拱廊桥建立最为详细的数字档案，实现木拱廊桥的永久保存。

③精细化模型制作。利用无人机低空数码倾斜航空摄影技术手段，完成木拱廊桥范围优于0.03米地面分辨率的无人机倾斜摄影测量数据获取、像控测量及三维建模工作。使用多旋翼无人机携带五相机倾斜摄影系统获取待建模区的多角度照片，使用配套软件全自动生成精细化三维模型（图2），并对模型中的瑕疵进行修饰。精细化三维模型数据为宁德木拱廊桥修旧如旧、景观改造与规划提供基础数据。

④空中与地面360°全景。应用数字高清摄影测量技术对木拱廊桥内外进行数字化全景信息采集，运用的设备主要有全画幅数码单反相机、一体化全景摄像设备、全景云台等专业设备、采用360°的多图像拍摄来完成，采集木拱廊桥内外360全景图（图3、图4），更好实现木拱廊桥实景展览。

3 宁德市文物保护中数字化技术的优势与挑战

3.1 数字化技术在文物保护中的优势

3.1.1 高效性与精确性

数字化技术如3D扫描、无人机航拍等可以快速、准确地获取文物的三维数据，避免了传统手工测量中的误差和耗时。

3.1.2 非接触性与无损性

数字化采集通常不需要直接接触文物，因此可以减少对文物的物理损伤。同时，数字化技术可以在不破坏文物的前提下获取其内部结构和信息。

3.1.3 可复制性与可传播性

数字化数据可以方便地进行复制和传播，使更多人能接触到文物信息，促进文化遗产的传承和普及。

3.1.4 可视化与交互性

通过数字化技术，可以将文物以三维模型的形式呈现在计算机或移动设备上，用户可以通过交互操作来观察和研究文物，增强了用户体验感。

3.2 数字化技术在文物保护中面临的挑战

3.2.1 技术成本

虽然数字化技术具有诸多优势，但其设备和软件成本通常较高，对于一些经费有限的文物保护单位来说可能构成一定的经济压力。

3.2.2 技术更新与培训

随着数字化技术的不断发展，需要不断更新设备和软件以适应新的需求。同时，对相关人员进行技术培训也是一项重要任务，以确保他们能够熟练掌握新技术。

3.2.3 数据安全与隐私保护

数字化技术涉及大量的数据存储和传输，如何确保这些数据的安全性和隐私性成为一个亟待解决的问题。此外，还需要防止数据被非法获取和滥用。

3.2.4 文物数字化与真实性的平衡

虽然数字化技术可以还原文物的真实面貌，但也可能导致文物信息的失真或过度美化。因此，在数字化过程中需要保持与文物真实性的平衡，确保所获取的数字化信息能够真实反映文物的历史和文化价值。

3.3 对策分析

3.3.1 技术成本对策

经费筹措：寻求政府、企业和社会各界的资金支持，设立专项基金用于文物的数字化保护工作。

资源共享：建立文物数字化资源共享平台，实现设备、软件和数据的共享，降低单个单位的成本负担。

优先级评估：对文物进行价值评估，优先对具有重要历史和文化价值的文物进行数字化保护，确保有限的经费能够用在刀刃上。

3.3.2 技术更新与培训对策

持续培训：定期组织相关人员进行数字化技术的培训和学习，提高他们的技术水平和应用能力。

选择合作伙伴：与专业的数字化技术公司或机构建立合作关系，获取最新的技术支持和解决方案。

建立激励机制：设立奖励机制，鼓励相关人员在数字化技术创新和应用方面做出突出贡献。

3.3.3 数据安全与隐私保护对策

数据加密：采用先进的加密技术对文物数字化数据进行保护，防止数据在存储和传输过程中被非法获取。

访问控制：建立严格的访问控制机制，确保只有授权人员才能访问和修改文物数字化数据。

数据备份与恢复：定期对文物数字化数据进行备份，并建立快速恢复机制，以应对可能的数据丢失或损坏情况。

3.3.4 文物数字化与真实性平衡对策

真实性原则：在文物数字化过程中始终坚持真实性原则，确保所获取的数字化信息能够真实反映文物的原貌和历史信息。

监督与审核：建立文物数字化成果的监督和审核机制，对数字化成果进行质量评估和真实性验证。

标注与说明：对文物数字化成果进行详细的标注和说明，包括文物的历史背景、制作工艺等信息，以帮助观众更好地理解和欣赏文物。同时，这也有助于保持文物数字化与真实性之间的平衡。

4 结论

数字化技术在不可移动文物保护中的应用，为文物保护工作提供了有力支持。通过数字化建档与信息管理、虚拟修复与展示以及风险监测与预警等手段，可以实现对文物的全面保护和管理。同时，数字化技术还可以提高文物保护工作的效率和准确性，为文物研究和传承提供有力保障。因此，在文物保护领域中，应进一步推广和应用数字化技术，为不可移动文物的保护贡献更多力量。