數字化助力石窟文物資料保護的路徑探析

亓艷芝

（河南省文物建筑保護研究院，河南 鄭州 450002）

1 數字化建設對于文物資料保護的意義

1.1 借助數字化文物信息數據庫保護文物資料

傳統的博物館或石窟等文物場所一旦發生火災、地震、洪水和其他重大自然災害，造成文物的損失是無法修復的，造成的文化遺產損失更是無法估量的。為此，如何有效地保存文化遺產，最大程度上減少其破壞和損失，已成為當前世界各國文物保護工作者共同關注的問題。借助現代化的文物數字化保護技術，可以實現數字化陳列展覽，實現展陳文物和珍貴文物的圖文采集，并借助三維信息等數據及深加工技術，如360全景、三維掃描和三維建模等，構建文物的數字化資源數據庫，并由此構建具有永久性和保存齊全等特點的文物數字化檔案，能夠確保文物信息的綜合性、全面性和精確性，這樣才能進一步完善文物及資料安全保護與數字化管理。

1.2 構建文物資源共享平臺，助力文物資料保護

傳統的博物館及石窟等文物展示場所因為受到場地、環境、時間等因素的影響，展示效果和參觀人數具有極大的限制，觀眾往往只能親自去目的地才能實現對珍貴文物的參觀。對于文物研究者也是如此，同樣會受到時間和空間的限制。同時，一些特殊的館藏珍品或是瀕臨保護困境的石窟文物也無法及時地呈現給世人。借助數字化手段，可以更好地實現文物資料的整理、收藏和信息存儲，同時還可以借助信息交互平臺以及三維虛擬技術，依托移動互聯網的技術支持，實現珍貴或無法展出文物的三維模型交互展示和全球共享。為此可以實現世界各地的互聯網用戶的線上文物參觀和研究，由此構建一個開放、互聯、共享的虛擬展示平臺，實現文物資源的保護和共享。與此同時，該信息資源庫的建立也為文博工作者的研究工作提供了很大便利。

1.3 利用數字化優化保護文物資料

加強文物保管和保護工作，同時還要積極探索數字化文物保護路徑，利用文物數字化的優勢，借助數字化復制和3D數據保存技術，實現文物藏品的完整化存檔和永久保存。

1.4 有助于提升文物還原與修復工作效率

傳承千年的歷史遺跡，歷經歲月與風霜，大多會變得斑駁殘損，尤其是石窟文物。隨著文博熱和旅游熱潮的到來，更是讓古老的石窟文物保護面臨著巨大挑戰。借助數碼相機或者攝像機對文物進行全方位的影像獲取，并借助精密計算，獲得各測點的三維坐標，進而實現對每一幅文物圖像的高精度重構。然后將這些數據輸入計算機中，即可對被拍攝對象進行三維動畫模擬。與此同時，還可以采用三維技術拍攝，避免二維拍攝帶來的機變問題，并且借助三維模型的深度能高精度地再現文物細節的特性，從而達到復原文物的目的。由此可以實現文物資料和實體的保存和復制，極為有效地緩解文物隨著時間流逝不可避免的損毀問題。

此外，借助文物數字化保護技術，不僅可以實現對文物的還原和文化遺址的重構，而且能實現對文物的虛擬修復。通過對本體及損毀部分進行掃描，可以重新構建出兩種數字模型，并借助計算機虛擬技術實現拼接修復，同時還能對殘缺之處進行模擬修補，從而達到對文物進行復原的目的。

2 數字化石窟文物資料保護的實施策略

2.1 加強數字化文物資料保護人才培養

石窟文物資料數字化保護工作的推進，迫切需要一批掌握數字化技術和專業文物資料保護知識的高素質人才隊伍的支撐，也是促進石窟文物資料保護工作數字化發展的重中之重。目前石窟文物資料保護人才隊伍逐漸向年輕化、專業化、高學歷化方向發展，并初步建立起一支新型研究隊伍。但是在人才隊伍建設與培養中還存在著不少問題，老一代專業性人才較少且已退休，具備專業技術的高學歷中年人才無法留下來，而學歷較高的青年人才則工作經驗不足，從而造成了石窟文物資料保護工作的人才斷層。

因此，要想加快推動石窟文物資料保護的數字化發展，首先要強化現有工作人員的信息素質培訓，尤其要加強對文物資源庫信息技術、網絡技術、數據分析技術等專業領域的培養和教育，提升整體人才的數字化水平。

其次，要改善石窟文物保護地區的整體生活環境，提高生活水平，改進和提升后勤服務，幫助解決職工的住房問題、孩子上學等后顧之憂。同時要嚴格規范員工福利，提高薪酬待遇，優化績效考核機制和晉升渠道等，充分調動科研人員參與石窟文物資源庫數字化研究與應用的積極性，以確保其在科研創新上取得突破。對現有人才給予足夠的尊重，加大人才存留工作力度，充分發揮現有的人才優勢。

最后，還需引進一批能夠駕馭數字化開發與運行管理、維護等方面的專業人才，以及懂得知識產權的專業人員，針對石窟文物資源庫實行數字化改造、信息化發展和網絡化管理，強化數字化發展的人才保障后盾。唯有如此，才能保證石窟文物資源庫數字化建設的健康可持續發展，提升石窟文物資源保護水平。

2.2 推動石窟文物資源數據庫建設

目前，我國的石窟文物資源保護數字化發展和建設尚處在轉型探索時期。在數字時代，傳統的石窟文物資源保護和管理方法無法滿足文物保護工作的需要。如何將石窟中寶貴的文化遺產永久有效地保存下來，并根據不同的主題構建專題性的文物資料數據庫，科學利用計算機的編程原理實現文物資源系統的順利運行，同時借助數字化的方式實現文物資源的收集和加工、儲存、陳列展示等功能，也是擺在石窟文物資料保護工作者面前的重要課題。

為了最大程度地適應整個文博行業對館藏資源和網上資源的存取要求，石窟文物資源數據庫建設還要采用較為先進并且易于即時擴展、維護的數字化技術及產品，同時要建立先進的計算機網絡系統及柔性的結構化布線系統，給石窟文物資料保護的未來數字化建設留下足夠的發展空間。此外，要想實現數字化石窟文物資料保護，還應該構建以現代高新技術為支撐的數字化系統工程，并充分運用信息技術集成及數字化文物數據庫建設理論，根據石窟文物資源數據庫的數據應用背景，構建以客戶應用服務器、資源庫服務器和對象服務器信息傳遞模式為核心的數字資源庫平臺。此外，還要借助先進的數據庫技術、網絡技術、多媒體信息處理技術，以及大數據和分析處理技術、信息提取技術，以內容為中心的檢索技術、自然語言理解技術等多樣性技術的綜合加工，實現石窟文物資源數據庫的傳輸。

從事數字化文物資料保護工作的相關研究者應該學習借鑒數字化文物資料保護的相關原則與方法，實現數字化關鍵性技術的突破，為建立石窟文物保護的數字資源庫構建堅實的技術屏障。在此基礎上，要進一步加強對數字化文化遺產信息傳播途徑與手段的探索。

此外，石窟文物資料保護工作作為文博業信息化工程中的重要組成部分，在數字資源庫平臺構建過程中還要按照文博業整體性規劃和標準化發展的原則，實現因地制宜，按科學謀劃、精準定位、各具特色、分步實施的步驟才能實現石窟文物資料數字化的可持續發展。

2.3 加強三維數字技術在文物資料管理、保護等領域的綜合應用

在三維數字化技術的推動下，能有效實現對石窟文物資料保護、研究、展示等方面的綜合應用。在三維掃描技術的推動下，文物數據獲取質量越來越高，數據量也越來越大，單純的空間數據管理方法已經無法適應對文物的科研需求。因此，需要采用文件管理系統和空間數據庫系統相結合的數據管理方式。以龍門石窟的文物資料管理為例，在前期收集的數據量較小的情況下，利用文件系統進行數據管理，在三維數據越來越多的情況下，則利用空間數據庫來實施數據資料管理。

同時，依托石窟文物資源數據庫平臺，龍門石窟還充分結合三維數據、正射影像資料、文物數字文獻資料、文物檢測等方面的數據特點，構建了一整套完善的文物資料保護的數據管理方案。并特別重視構建不同種類、不同形式和不同架構文物數據間的聯系，為整合數據資源提供科學依據，為構建直觀的關聯檢索、空間地理信息、造像風格關聯性、碑刻題記與歷史文獻關聯性、地質病害信息匹配對比等功能提供重要的信息支持和科學依據。依托構建的新型數據庫平臺，對大量數據進行功能性的小數據分解，然后根據文物工作者的工作需要，進行局部定向的研究，不僅極大地提升了文物研究工作效率，而且為多門學科的交叉研究和關聯化研究的實現提供了便捷途徑。

另外，還可以將三維數字化技術廣泛運用于石窟文物資料保護工作中。例如，在龍門石窟的文物資料保護應用中，主要利用數字化測繪工作，對三維模型進行信息標注，開展數字化虛擬拼接與修補工作，實現虛擬現實體驗及展示等方面。以此實現石窟文物資料的數字化保護、研究、傳承展示等多個學科的深度融合發展。例如，利用GIS技術和無人機航拍，可以實現對石窟群全方位地形地貌的構建，并將其運用于文物保護分析及預防性保護等工作范疇；還可以使用精確的空間數據及紋理數據對原洞窟進行1∶1三維復制，使無法近距離觀賞洞窟的受眾產生身臨其境之感，同時也避免了人流量過大損壞石窟文物，因此實現石窟文物資料的傳承性保護。

2.4 加強數字技術對石窟文物資料保護方面的應用

石窟文物資料保護工作是文物管理工作的核心。以敦煌莫高窟為例，這一石窟文化已存在了近兩千年，殘存的歷代壁畫的面積達到四萬五千余平方米，彩色塑像有兩千多尊，屬于世所罕見，也顯得珍貴無比。但隨著時間的流逝，壁畫和雕塑等文物的保護工作也顯得極為緊迫。數字化技術的運用為石窟內珍貴壁畫的保護提供了有力手段，大大提升了壁畫等文物資料的保護效果。

第一，實現對壁畫資料的信息保護。數字化技術的應用，既實現了敦煌壁畫原始信息的妥善保存，又能借助高清攝像功能反映出壁畫的保護狀況，為之后的壁畫保護與恢復工作提供原始資料，也為制訂科學可行的壁畫保護措施和研究其變化因素提供可靠的資料依據，還為文物保存與研究提供了基礎資料，也為壁畫保護系統工程的開展提供了重要的檔案資料。

第二，在數字化技術的輔助下，還可以對石窟壁畫的保護現狀進行深入調查。依托數字化技術，可以在制作高精度壁畫原始圖像的基礎上，實現對壁畫資料的深度解讀和實地調查，并借助數字技術繪制出各個洞窟的壁畫保存現狀及病害狀況等綜合性的壁畫保護現狀調查圖，然后依據相關洞窟的微環境監測及壁畫樣本分析等資料，實現對洞窟壁畫保護調查現狀等基本信息的素材整合，進而為洞窟壁畫保護工作的開展提供可追溯的客觀且科學基礎資料。

第三，利用數字技術可以實現對壁畫資料保護措施的跟蹤，進而高效收集壁畫修復前后的圖像信息，構建出完整的對比研究數據，以此實現對保護措施的科學評估，進而實現對文物資料保護方法的歸納總結，具有重大的實際意義。

第四，借助數字化技術實現對石窟壁畫及雕塑修復的保護和研究模擬。以數字化圖像制作為基礎，對石窟壁畫進行計算機模擬，能為修復工作提供形象、直觀的變化過程，呈現出修復的整個過程，為具體修復策略的制定提供科學對照依據，有效降低對壁畫的破壞概率。

2.5 破解數字化文物資料保護關鍵技術及難題

由于數字化文物資料保護工作是一項復雜而細致的工程，目前，在石窟文物資料的數字化保護工作進程中，受技術條件的限制，一些保護工作無法順利推進。因此，在文物的數字化內容的復制或者恢復時，要考慮到目前的技術是否能成功將文物（如雕塑，壁畫，古籍，建筑）按照一定的技術標準進行全維度、高保真、高精度的數字化修復或復原。例如，在數字化保護過程中，由于計算機識別技術的精確度或識別能力有限，無法對原始文物資源進行精確性識別，這也導致數字技術所產生的文獻資料與原文獻信息之間產生出入，并存在較大的出錯率。因此，要求文物工作人員不僅要熟練運用計算機，還要具備高度專業的文物知識和技能。例如，在研究所輸錄電子文本麥積山石窟洞窟檔案及明代寫本《報恩科儀》過程中，就需要邊輸入邊校對或注釋，對于一些計算機無法準確識別的古代題記、榜書異體字、生僻字等，還需要進行人工校對和注釋。此外，在對石窟壁畫的顏色、線條圖案的數字化復制和還原時，還要確保特殊資源數字化技術具有可行性，如此才能保證壁畫資料的清晰、精確和不失真，同時也確保雕塑及其他不同材料的文物樣貌能忠于原物，否則數字化保護技術的運用將導致文物保護價值的喪失。

因此，數字化文物資料保護相關科研人員還要加強研究，加快突破特殊性技術問題的資源載體解決方案。如針對一些超高分辨率的文獻資源，以及顏色辨識度非常關鍵的原始資源、超大規格的雕塑等文物資源、三維形態和易讀性極差的資源等，都要確保文物保護的數字化應用技術有極高的精確度和極為強大的三維還原能力。特別是對文物的數字化保存資料進行研究時，需要1∶1地重建復原實物依據，要確保文物在整個層面上都能達到高保真樣貌。唯有如此，才能真正實現文物保護的數字化價值，才能讓數字化技術真正為石窟文物資源庫建設和文物科研貢獻價值。

此外，數字化文物文獻資料庫的安全性尤為關鍵，除了要具備計算機網絡系統所具有的管理功能，還要加強對各類訪問用戶權限的管理，加強文物保護資料的安全性管理。運用科學的監管手段來保證文物文獻研究結果的版權資源，避免出現盜版，實現對文物資源相關研究資料和知識產權的保護。確保在石窟文物資源的數字化保護和建設之初就遵循標準化、規范化、法制化原則，確保文物保護數字化的健康可持續運作。

3 結論

總之，隨著數字時代的到來，數字技術被廣泛應用于石窟寺保護、石窟管理的各個方面，如石窟文物信息保護、保護現狀調查、保護研究跟蹤、保護技術數字模擬以及洞窟虛擬實景漫游、石窟展覽和旅游品開發等，其最終目的是借助數字化技術，實現石窟遺址保護和文物開發及利用等的數字化建設，進而實現石窟文化的傳承和廣泛傳播、發展。為此，本文結合這一主題，重點對數字化助力石窟文物資料保護的路徑進行了探索，并提出了具體的實施策略，主要包括：推動石窟文物資源數據庫建設，加強數字化文物保護人才隊伍培養，破解數字化關鍵技術限制及難題，推動三維數字技術在文物資料研究、保護中的綜合應用，加強數字技術對石窟壁畫文物的保護應用。希望以此推動石窟遺址文物保護和開發利用的飛躍，逐步提升我國石窟文物資料保護水平，實現優秀傳統文化的傳承和弘揚。