基于本體的文化遺產(chǎn)地文物健康知識(shí)庫構(gòu)建
——以敦煌莫高窟為例

孫勝利，王小偉，張正模

（1. 敦煌研究院，甘肅 敦煌 736200；2. 國家古代壁畫保護(hù)工程技術(shù)研究中心，甘肅 敦煌 736200）

“預(yù)防性保護(hù)”概念最早提出于20世紀(jì)30年代，但是在我國自20世紀(jì)90年代在建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域才開始有所應(yīng)用，隨后歷經(jīng)30多年的進(jìn)一步發(fā)展與演變，預(yù)防性保護(hù)已經(jīng)貫穿至文物保護(hù)的各個(gè)方面[1]。就技術(shù)層面而言，預(yù)防性保護(hù)主要是通過對信息收集、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評估等來確定遺產(chǎn)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素，結(jié)合調(diào)查與監(jiān)測進(jìn)一步掌握遺產(chǎn)的衰變規(guī)律，有效降低并消除風(fēng)險(xiǎn)因素，使遺產(chǎn)處于安全狀態(tài)的系統(tǒng)工程[2]。在我國，遺產(chǎn)保護(hù)的監(jiān)測工作已相繼在敦煌莫高窟、應(yīng)縣木塔、蘇州園林、杭州西湖、京杭大運(yùn)河、沈陽故宮、云岡石窟等多地展開，并取得了初步成績。但同時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性工作薄弱、數(shù)據(jù)積累有限、信息有效性差，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評估工作尚存在諸多障礙，信息組織挖掘方面比較薄弱，難以為風(fēng)險(xiǎn)控制提供科學(xué)、可靠的決策支持。

自20世紀(jì)70年初起，敦煌研究院就著手對莫高窟進(jìn)行專窟專檔的建設(shè)工作。洞窟檔案內(nèi)容涉及營造時(shí)代、洞窟形制、窟內(nèi)文物等多項(xiàng)信息[3]。檔案形式包括：歷史圖片、文字資料等。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及，檔案的種類也日益豐富，內(nèi)容也愈加翔實(shí)。這些工作為文物健康知識(shí)庫的構(gòu)建奠定可靠的基礎(chǔ)。莫高窟在預(yù)防性保護(hù)方面一直進(jìn)行著不斷探索，特別是通過世界文化遺產(chǎn)地風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控關(guān)鍵技術(shù)研究與示范項(xiàng)目的實(shí)施，在運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對文物本體進(jìn)行預(yù)防性保護(hù)方面取得了長足發(fā)展。同時(shí)如何從文物價(jià)值級別、風(fēng)險(xiǎn)級別，通過檔案數(shù)據(jù)的積累，建立文物本體健康知識(shí)庫，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反映，形成快速反應(yīng)機(jī)制，維持文物本體的健康狀態(tài)，是目前預(yù)防性保護(hù)領(lǐng)域的重要研究課題之一。

1 文物本體檔案組成及洞窟存在的主要病害類型

通過不同歷史時(shí)期大量在檔案信息對比，可以初步確定莫高窟洞窟狀態(tài)是否穩(wěn)定。以莫高窟文物本體檔案為基礎(chǔ)，按照洞窟現(xiàn)存病害的不同種類給洞窟賦予健康狀態(tài)初始值。

1.1 文物本體檔案主要內(nèi)容

文物本體檔案主要包括洞窟檔案記錄本、現(xiàn)狀調(diào)查記錄、修復(fù)方案、測繪圖、照片檔案等。通過對檔案的整理，確定每個(gè)洞窟存在的主要病害，分布規(guī)律、病害機(jī)理、歷史修復(fù)頻率等，作為洞窟健康等級的基礎(chǔ)。

1.2 病害類型

對洞窟內(nèi)壁畫和塑像病害進(jìn)行分類，根據(jù)活躍度可分為相對穩(wěn)定性病害和活動(dòng)性病害。相對穩(wěn)定性病害有脫落（地仗層、顏料層、底色層）、機(jī)械損傷、煙熏、歷史加固等；活動(dòng)性病害有起甲、酥堿、裂縫、空鼓等；活動(dòng)性病害是處于正在發(fā)展過程當(dāng)中的病害，其發(fā)展程度直接決定了洞窟的健康等級。

2 主要病害類型與健康賦值

本文主要是對目前文物保護(hù)修復(fù)工作中常見的起甲、酥堿、裂縫、空鼓進(jìn)行病害權(quán)重和病害程度賦值。

2.1 病害權(quán)重

根據(jù)不同病害類型及其所受環(huán)境變化因素影響程度的不同，從輕到重分為4個(gè)等級，對應(yīng)的病害分別為裂縫、空鼓、起甲、酥堿，其對應(yīng)的基本扣分值為2、4、8、10分。

2.2 病害等級

對4種常見病害進(jìn)行嚴(yán)重程度的等級分級。

起甲、酥堿病害可以根據(jù)其高度進(jìn)行分級[4]（表1），裂縫根據(jù)寬度、空鼓根據(jù)面積，視病害的等級從輕到重分為4級，分別為1、2、3和4級。

表1 起甲病害的分級

根據(jù)4種主要活動(dòng)病害對文物本體造成不同的損害程度依次分為裂縫＜空鼓＜起甲＜酥堿，病害應(yīng)扣分值由病害程度和病害權(quán)重共同決定，即病害應(yīng)扣分值等于該病害的基本扣分值乘以病害等級數(shù)[5]（表2）。

表2 病害的類型、等級及對應(yīng)扣分表

當(dāng)多種病害交叉存在于同一區(qū)域且無法確定其演變、劣化因素時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)存狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，判斷病害異常的原因，確定扣分病害及扣分值。但經(jīng)過分析后仍無法確定病害異常原因時(shí)，在此建議選擇最嚴(yán)重情況確定病害及扣分值[6]。根據(jù)賦值情況，按照滿分100分減去應(yīng)扣分，將洞窟分成正常（大于等于90）、注意（小于90大于等于75）、異常（小于75大于等于60）、嚴(yán)重（小于60）4個(gè)狀態(tài)。

3 健康狀態(tài)評級結(jié)果及對策

3.1 正常狀態(tài)對策

正常狀態(tài)是指洞窟健康狀況良好，處于穩(wěn)定狀態(tài)。如莫高窟323窟，通過對比檢查結(jié)果，沒有明顯的活動(dòng)性病害。現(xiàn)狀與檔案證據(jù)顯示現(xiàn)存的狀況（裂縫與起甲）都是零星的。對于健康狀況正常的洞窟主要是進(jìn)行規(guī)律性的年度檢查。最終對該類文物單體形成一個(gè)固定word表格。通過一個(gè)長周期（3～5年）的數(shù)據(jù)判斷這種穩(wěn)定的可持續(xù)性。

3.2 注意狀態(tài)對策

建議進(jìn)行規(guī)律性的年度檢查、需要對病害區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測、可能需要進(jìn)一步研究來分析病害的情形與風(fēng)險(xiǎn)、制訂保護(hù)計(jì)劃。如莫高窟244窟有嚴(yán)重的裂縫，影響到前室南北兩壁的地仗層與砂礫巖層。裂縫正在發(fā)展中。這種現(xiàn)象可能與修建的窟檐有關(guān)系。通過日常維護(hù)、管理和監(jiān)測，在文物保護(hù)工作中起著非常重要的作用[7]。通過專人、定期的巡視和檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)繼而排除文物本體存在的健康隱患[8]。

3.3 異常狀態(tài)對策

建議進(jìn)行規(guī)律性的年度檢查、對病害區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測、可能需要進(jìn)一步研究以明了病害的情形與風(fēng)險(xiǎn)、可能需要制訂保護(hù)計(jì)劃。如莫高窟第85窟，進(jìn)行過修復(fù)不久，但是現(xiàn)存足夠的檔案證據(jù)顯示壁畫受環(huán)境因素影響的病害特別脆弱。對于此類洞窟，在做好年度檢查和日常巡查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測與文物實(shí)時(shí)監(jiān)測相結(jié)合。通過長期定點(diǎn)定時(shí)跟蹤監(jiān)測與實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，從中發(fā)現(xiàn)病害發(fā)展規(guī)律，為保護(hù)修復(fù)研究提供依據(jù)。

3.4 嚴(yán)重狀態(tài)對策

對于嚴(yán)重狀態(tài)洞窟需要制訂保護(hù)計(jì)劃，如洞窟需重新開放或進(jìn)行緊急修復(fù)，進(jìn)一步研究以明確病害風(fēng)險(xiǎn)。如莫高窟第26窟，監(jiān)測結(jié)果顯示目前有很大問題，檔案證據(jù)也表明，在以前修復(fù)的地方病害再次發(fā)生。對于這類洞窟在做好以上監(jiān)測工作的基礎(chǔ)上建立專項(xiàng)研究，進(jìn)一步明確病害機(jī)理并提出保護(hù)方案；同時(shí)必須對每次所采集的監(jiān)測值進(jìn)行健康值調(diào)整，啟動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)，對處理措施及處理結(jié)果進(jìn)行日志管理，并最終歸入檔案庫作為文物健康知識(shí)庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 文物健康狀態(tài)控制

在對莫高窟以洞窟為單位的文物本體確定初始健康值后，其健康發(fā)展?fàn)顩r主要靠現(xiàn)有知識(shí)庫和監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。

4.1 知識(shí)庫的構(gòu)成

知識(shí)庫是存儲(chǔ)完成任務(wù)所需要的各種知識(shí)，是專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的集合[9]。如何將大量的專家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成知識(shí)。如水分是莫高窟壁畫產(chǎn)生變化的關(guān)鍵因素[10]，光照和濕度是影響壁畫起甲的主要原因[11]等專家給出的定性結(jié)論，如何進(jìn)行量化研究，是構(gòu)建文物健康知識(shí)庫的主要任務(wù)。

4.2 閾值管理

根據(jù)收集的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，判斷現(xiàn)存環(huán)境是否有接近或超過所設(shè)閾值。如被稱為壁畫“癌癥”的酥堿，是由于巖體內(nèi)部存在的可溶鹽隨外界環(huán)境濕度變化，反復(fù)吸水-失水發(fā)生可溶鹽溶解與結(jié)晶破壞所致。前期研究結(jié)果證明，窟內(nèi)相對濕度62%是激活鹽害的臨界值[12]。因此，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)中濕度超過這個(gè)數(shù)值時(shí)應(yīng)發(fā)出預(yù)警，并降低洞窟健康值。

4.3 趨勢管理

根據(jù)洞窟不同時(shí)期的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，評估部分病害的活動(dòng)性及其變化速率與趨勢，預(yù)判病害后期的演變狀態(tài)。如通過檔案室現(xiàn)存歷史圖片與洞窟內(nèi)部同一位置壁畫的保存現(xiàn)狀對比，進(jìn)而確定出病害的活動(dòng)類型及活動(dòng)程度，例如：顏料層起甲與酥堿屬于典型的活動(dòng)性病害，進(jìn)一步對其進(jìn)行長期定時(shí)定點(diǎn)跟蹤監(jiān)測，了解病害發(fā)展規(guī)律，為后期保護(hù)提供科學(xué)的理論依據(jù)，同時(shí)有利于確定文物健康狀況的穩(wěn)定程度。

4.4 對比管理

根據(jù)特定洞窟不同時(shí)間、位置或同類洞窟的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行橫、縱比較，判斷其現(xiàn)存狀態(tài)及發(fā)展規(guī)律。縱向?qū)Ρ龋喝缤ㄟ^對比歷史照片中同一洞窟同一位置病害造成的壁畫損失量確定該病害的發(fā)展速率。橫向?qū)Ρ龋喝缤ㄟ^對同類型開放和未開放洞窟環(huán)境監(jiān)測對比，正常情況下不開放洞窟相對濕度一般不超過60%，而開放洞窟經(jīng)常會(huì)超過60%，當(dāng)外界發(fā)生降水時(shí)，開放洞窟最高相對濕度可達(dá)70%[13]，存在激活可溶鹽的可能。因此對洞窟環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測的重點(diǎn)應(yīng)放在開放洞窟。

按照以上方法結(jié)合不同病害對文物的影響程度，可實(shí)現(xiàn)對洞窟內(nèi)部病害劣化程度的有效評估與管理，在此基礎(chǔ)上利用病害權(quán)重與劣化程度實(shí)現(xiàn)對洞窟保存現(xiàn)狀的評分，確定洞窟本體及附屬文物的健康狀況的升級或降級。

5 結(jié)束語

建立符合文化遺產(chǎn)地性質(zhì)特點(diǎn)的文物健康知識(shí)庫，通過檔案信息對比、監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘、文物日常監(jiān)測相結(jié)合等手段，為風(fēng)險(xiǎn)管理提供及時(shí)、準(zhǔn)確和完備的信息支持。知識(shí)庫同時(shí)提升了文化遺產(chǎn)地自身的保護(hù)與管理水平，為加強(qiáng)政府對文化遺產(chǎn)地的宏觀管理能力提供了重要的思想理念和技術(shù)手段。另外，對于建立社會(huì)公眾關(guān)注、參與、監(jiān)督世界文化遺產(chǎn)地保護(hù)和享用世界文化遺產(chǎn)精神財(cái)富機(jī)制提供了重要的技術(shù)支撐平臺(tái)。在不斷探索發(fā)展文化遺產(chǎn)地的風(fēng)險(xiǎn)管理理論的同時(shí)，盡快完善文化遺產(chǎn)地保護(hù)與管理的基礎(chǔ)性工作，為風(fēng)險(xiǎn)管理工作的開展提供必要的基礎(chǔ)保障。通過莫高窟文物健康知識(shí)庫的構(gòu)建；一是為辨別文物本體與賦存環(huán)境的細(xì)微變化提供實(shí)物資料，有利于病害發(fā)展規(guī)律的有效評估與定量分析；二是進(jìn)一步為世界遺產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控技術(shù)的研究提供科學(xué)的理論依據(jù)；三是為研究壁畫病害與文物賦存環(huán)境之間的關(guān)系以及病害產(chǎn)生機(jī)理提供參考。