運用數字化系統賦能提升博物館功能的發揮

王超　袁強亮

摘 要：保護和傳承中華文化，講好歷史故事，是博物館的歷史責任與時代使命。隨著數字技術的普及，數字化工作越來越多地深入到文物保護工作中，基于南京朝天宮古建筑群數字化實踐，為文物數字化的整體性架構提供參考和建議，運用數字化賦能提升博物館的管理和服務，為文物保護數字化建設注入源源不斷的動力。應深入挖掘館藏文物價值，在文物歷史與觀眾之間架起多元便捷的溝通橋梁，不斷擴大博物館影響力和感染力，為傳承弘揚中華優秀傳統文化作出應有的貢獻，讓博物館中的歷史文化遺產不僅生動述說著過去，也深刻影響著當下和未來。

關鍵詞：文物保護；數字化；南京朝天宮

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.06.012

第19屆國際古跡遺址理事會（ICOMOS）全體會議將“數字賦權時代的文化遺址保護和闡釋”作為會議四大核心議題之一，文化遺產的數字化保護實踐成為當今重要的研究領域。隨著數字技術不斷發展更新，為傳統文化遺產的管理和保護提供了全新的思路和技術手段。2021年8月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于在城鄉建設中加強歷史文化保護傳承的意見》，提出“保護文物本體及周邊環境，大力實施原址保護，加強預防性保護、日常保養和保護修繕。保護不同時期、不同類型的歷史建筑，重點保護體現其核心價值的外觀、結構和構件等”。但現階段文物建筑數字化成果主要作為存檔使用，作為展示應用使用的較少，各步驟間缺乏關聯性，亟須對各個步驟進行宏觀規劃，增加其關聯性，減少由于缺少系統性思維而造成的資源浪費與信息缺失。以朝天宮古建筑群數字化保護為例，在該理念的指導下，首先對朝天宮建筑群利用三維激光掃描和建模、數碼攝影、BIM建模等數字化手段，采集、加工、存儲朝天宮建筑群的基本信息，建立朝天宮古建筑群文物數據庫；利用數字化技術對數字化建設的成果進行展示，立體再現文化遺產的原貌，更好地促進對文化遺產的研究和展示；探索新的表現形式和展示方式，全方位推進數字技術在館藏文物中的綜合應用。

1 系統視野下的文物建筑數字化理念

在對文物建筑進行數字化工作準備階段就將系統性思維作為重要指導理念并使其貫穿于工作的全過程，以保證數字化工作邏輯清晰、采集內容完整、成果使用便利、資源應用多元的良好效果。

1.1 系統化的數字化采集

經過多年的科技發展，以三維激光掃描、近景攝影測量等為代表的數字化采集技術在文物建筑信息采集上的應用已日趨成熟，但往往對于文物建筑數字化的采集對象沒有較為統一的標準，在實際工作中只注重建筑主體部分信息的采集，對于其中蘊含的大量人文歷史信息未能得到系統全面的保存。這無疑不是在提醒我們，在面對文物建筑時，不能使所采集的對象脫離其賦存環境；并要對其建筑歷史、修繕記錄、建造技藝包括原有紙質檔案等資料進行采集與記錄；同時對于現狀的采集要能夠全面翔實地記錄，正如上海市政府在歷史建筑檔案管理工作中提出的要求“一座歷史建筑，為了更好地進行保護和管理，并更好地發揮他的作用，必須有計劃地建立起完整的科學技術檔案。要求做到萬一這座建筑全部被毀，也能根據這些檔案資料加以復原的程度”，完成文物建筑的數字化采集工作。

1.2 系統化的數字化加工

在數字化采集資源加工階段，系統性思維首先體現在對建筑本體、建筑賦存環境、建筑附屬文物等不同類型要采用不同的加工方式，以建筑本體而言，制作BIM模型和三維模型能夠較清楚、立體、直觀地對建筑概貌、建筑技術等進行記錄和展示；對于賦存環境，720°全景拍攝、正射影像等能夠全面、真實地記錄建筑所處環境，并進行大面積的保存記錄；對賦存文物根據其具有特色的歷史價值采用不同的加工方式，彩畫類著重顯示顏色、紋飾；碑刻類利用數字拓片等技術還原筆鋒等細節。其次，系統性思維還體現在統一資源建設成果的格式問題上，現有的文物建筑數字化成果格式繁復多樣，建設成果往往需要對應的專業軟件才能夠打開使用，對于非相關專業的技術人員及管理者往往需要學習大量的軟件使用方法，大大降低了工作效率，如果能夠在加工提交階段預先設想到這個問題，就能盡可能地在現有技術水平下約束建設資源的提交格式，建立不同類型的文物建筑數據資料的標準規范，從數據源頭進行控制，保證數據的規范性和統一性，實現數據的無縫對接與轉換，同時能夠為數據采集方式、內容以及采集設備的選擇提供規范性指導，有效保證建設資源數據的標準化與規范化，減少軟件和管理系統的冗余，降低資源的使用門檻，提高資源的利用率。

1.3 系統化的數字化應用

文物建筑數字化成果現階段還大量停留在為文物提供基礎資料的階段，往往只是作為檔案進行存儲，以期在建筑需要修復時作為原狀資料進行使用，在現階段展示利用的形式和頻率還遠遠不足，一方面是上文提到的成果格式問題，另一方面是現有展示手段和設備的單一與分散阻礙了資源的利用，不可忽視的是，有許多資源由于知識產權等問題，管理者往往無法界定其是否適于公開傳播，也是阻擋資源傳播應用的原因。在此基礎上，能否搭建專業的數字化綜合信息管理平臺，對現有的數字資源加以整合，并進行統一的管理，不僅僅是單一類別資源的簡單堆砌，也是從系統性視野對其進行分類梳理了管理資源可否公開，使用何種手段進行展示利用，是否能夠進行專業性研究等，以量變引領質變，更好地滿足管理、教育、展示傳播的多維業務需求，推進數字檔案的利用和共享，為古建筑的保護和應用提供更好的支撐。

1.4 系統化的數字化檔案存儲

數字化技術大潮奔騰涌動，為賦能千行百業轉型升級創造了新機遇。同樣也為古建筑檔案的存儲和應用提供了新的方式，注入了新的動力。一方面要根據數字化檔案長期保存的需求，做好存儲設備的升級換代工作，提升數字檔案的可讀性和長期保存的可靠性。另一方面，要加強技術研發，確保數字檔案的保密性和安全性，嚴防惡意攻擊、病毒感染、系統故障等損毀檔案數據的風險發生，同時做好檔案數據的備份，真正在文物保護、利用、研究的實踐中發揮數字化檔案的積極作用。

1.5 系統化的數字化檔案工作者應具備基本素質—蘭臺精神

要在系統化視角下考量數字化檔案工作，必須優化全館的人才隊伍結構，術業有專攻，用好用活各類人才十分關鍵。隨著科學技術的發展，對檔案工作者要求越來越高。不僅要掌握檔案工作方面的前沿技術和專業知識，而且要繼承和發揚老一輩檔案人心血澆鑄的檔案行業特有的精神—蘭臺精神。要耐得住寂寞、敬業執著、忠于職守、尊重歷史、據實立檔，默默無聞地以自己的專業知識和精心操作留住歷史發展的每一瞬間，保護檔案功在當代，傳承文明利在千秋，不斷開啟蘭臺精彩篇章，用實績彰顯中華文明的燦爛成就和輝煌未來。

2 系統視野下的文物建筑數字化設計

系統視野下的文物建筑數字化設計共分為數字化保護、數字化管理與數字化展示三個階段，完整囊括文物建筑數字化的各個步驟。首先，通過管線測繪、精細三維建模、數字拓印等技術對南京朝天宮文物建筑群進行全面、系統的數字資源采集，形成朝天宮（南京市博物館）文物建筑群數字化保護的基礎數據。同時，對朝天宮文物建筑群進行檔案圖紙掃描、檔案資料整理及建筑測繪圖繪制。通過豐富、多維的數字資源，實現檔案資料、文物建筑細節信息真實、直觀地永久記錄與科學保存，避免因人為操作、環境影響導致文物細節信息丟失，為進一步的保護研究、展示利用及修復修繕等工作夯實詳細、準確、全面的數據基礎；其次，在以上數字資源建設的基礎上，將數據整理入庫，通過開發文物建筑綜合管理系統，實現博物館檔案資料、三維模型、測繪圖紙等多種數字資源的精細化管理，實現數字資源的共享利用，提升博物館相關業務的管理效率。最后，基于VR頭盔、VR主機等設備，開發文物數字交互展示系統，并集成文物建筑數字資源，實現博物館文物建筑的虛擬漫游體驗和交互操作，豐富博物館的參觀展覽形式，提升博物館的公眾服務能力（圖1）。

3 系統視野下的文物建筑數字化實施

3.1 朝天宮文物建筑概況

雄厚壯美的朝天宮位于南京城西南冶山之畔，南臨古運瀆，北倚冶山，其建筑歷史可追溯至六朝時期。現存文物建筑主要有欞星門、大成門以及東、西廡、大成殿、崇圣殿、敬一亭、飛云閣、飛霞閣、景陽閣、冶心亭、靜心亭、沁心樓等（圖2、圖3）。朝天宮在歷史更迭中遺存了許多碑刻類文物，記載著在這里發生的歷史故事，如明代“奉敕重建朝天宮”碑、“赑屃殘碑”“清代乾隆帝題詩的御碑”“東晉卞壸墓碣”等。朝天宮1956年被列入江蘇省文物保護單位，2013年被列入全國重點文物保護單位。它是江南地區現存古建筑等級最高、規模最大、保存最為完整的明清官式古建筑群落，素有“金陵第一勝跡”的美譽。李白、劉禹錫、蘇軾、王安石等許多歷史名家在此寫下贊美之詞。朝天宮古建筑格局、樣式、營造技術等是我國古建筑尤其是明清建筑重要且難得的實物資料，具有極高的歷史、藝術和科學價值。

3.2 文物建筑信息數字化采集加工

朝天宮每一座建筑都是一段歷史的縮影、一種文化的結晶，彌足珍貴。我們必須用好、用活現代數字技術，發揮文物建筑數字化保護在傳承中華文明中的積極作用。

3.2.1 完成早期歷史沿革資料梳理與錄入

對現有朝天宮文物建筑檔案資料進行整理和類別劃分的基礎上，根據資料年代的不同做系統化的整理，形成一系列文物建筑完整檔案，確保快速準確查閱到所需檔案。同時根據現存的資料檔案，查漏補缺，缺失部分結合專業能力和數字化采集成果補齊，應包含新掃描建筑圖紙的編目、索引等標注工作。

同時，整理朝天宮檔案中建筑改造、維護、機電、電路、展陳等圖紙，并進行掃描，將掃描后的文物建筑圖紙資料導入數字資源管理系統中，實現數據的整合和遷移，以方便后續的統一管理和適當調用。

3.2.2 文物建筑強弱電、給排水系統等管線勘測、圖紙繪制及BIM建模

對朝天宮范圍內管線（包含但不限于強弱電、給排水管線）進行勘測，繪制管線圖紙并對管線進行 BIM建模（圖4）。

3.2.3 文物建筑精細測繪與三維建模

按照對文物建筑三進敬一亭、三進飛霞閣、三進飛云閣、三進御碑亭、三進崇圣殿、二進大成殿、二進西廡及走廊、二進東廡及走廊、大成門、一進西廂房、一進東廂房、欞星門進行整體高清紋理照片拍攝、相控點測量、三維激光掃描以及測繪等，以獲取文物建筑及附屬文物的高精度數據。

3.2.4 文物建筑BIM建模和圖紙繪制

對朝天宮文物建筑群進行三維數字化（圖5、圖6）和BIM建模，以三維BIM模型作為載體，利用BIM數據的三維模型，可以檢測文物建筑、文物本體的保存狀態，可以為文物的維修保護、QS（造價咨詢）管理、施工管理提供最優化的決策參考，從而最大限度高效地提升歷史文化遺產保護和管理效率。

3.2.5 碑刻數字化及數字拓印

對朝天宮奉敕重建的朝天宮碑、御碑和成化碑進行三維數字化采集（圖7），制作文物三維模型，用于文物保護、研究、展示、教育和文創開發。

3.3 文物建筑信息管理系統開發

文物建筑信息管理系統依托BIM、GIS、空間數據庫和數字信息等技術，通過對文物建筑數字資源的數字化管理和建筑信息模型管理，為后期文物建筑的保護研究與展示利用提供便捷工具，全面提升博物館數字資源規范化、信息化管理水平，進一步深化利用文物建筑數字資源賦能。基于資源統一管理和共享共用的理念，通過數字資源管理子系統實現對歷史資料、圖紙等相關文檔的保存、調閱等功能，為后期文物建筑的保護與修繕工作提供數據平臺，管理者能夠準確快速地獲取文物建筑的真實歷史信息。以文物建筑三維模型為依托，充分運用BIM和GIS技術，通過建筑信息模型BIM子系統，在三維虛擬建筑場景中實現文物建筑的三維精細模型可視化，使人們能夠全方位、多角度地了解目前文物建筑的環境和文物建筑群，管理者能夠清楚文物建筑當前保存的真實現狀，實現對歷史資料、圖紙等相關文檔的保存、調閱等功能，并且將日后的保護修繕工作記錄于系統中，形成一個完整的、可持續性的管理工作平臺。系統需要預留出用于后期文物建筑監測管理模塊、歷史信息發布模塊、與互聯項目報告相關的數據共享等鏈接的端口。

3.4 文物建筑數字資源開發利用

3.4.1 文物建筑虛擬現實展示利用

基于文物建筑三維模型等數字資源，開發數字文物交互體驗系統，通過制作一套VR系統（圖8），采購配套VR頭盔、顯示屏等硬件設備，實現對文物建筑的逼真展示和交互體驗。觀眾可通過數字文物交互體驗系統自主操作，以人的視角行走，在場景中任意停留，自主游覽各種文物建筑數字資源，盡情觀看文物建筑數字展示特效，并支持多種交互操作，用戶可在虛擬空間內自由、靈活地完成三維模型互動操作，從而進一步加深對文物建筑特色的了解和體悟，感受文物建筑的特色和魅力。數字文物交互體驗方式在吸引觀眾注意力的同時，既能給觀眾帶來強烈視覺感受，又能讓觀眾以趣味性、互動性的方式學習相關歷史和文物知識，更深入地了解文物的歷史背景和當代價值。

3.4.2 文物建筑微課程

堅持古為今用，推陳出新，充分運用博物館文物研究成果，準確講述歷史故事，發揮以史育人的作用。首先利用采集的資源設計朝天宮（南京市博物館）專題學生課程（圖9），通過每節15分鐘的課程引導學生通過知識介紹、圖片欣賞、延伸閱讀等方式，掌握朝天宮建筑群的歷史演變及建筑特點，感受我國文物建筑的藝術魅力，激發學生對南京的熱愛，引導學生對我國文物建筑、博物館產生興趣。

3.4.3 虛擬博物館建設

隨著信息技術的迅猛發展，元宇宙的概念正在興起，更加豐富生動的交互體驗方式，能給觀眾帶來強烈的視覺感受，更能激發游客的興趣和互動性。所以將來可以更加全面地運用文物建筑的三維模型等數字資源，通過虛擬現實技術、網絡技術以及相關硬件設備構建虛擬博物館，打破實體博物館的局限性，大大擴展博物館的延伸空間，最大限度地擴展博物館功能。借助虛擬設備，人們可以更好地再現歷史，通過各種虛擬現實技術模擬現實的場景，達到圖像、聲音等方面的高度擬真，在不動一磚一瓦的情況下，人們同樣能夠身臨其境地領略歷史古跡的魅力，這不僅節省了資源，也符合可持續發展觀的要求，同時也把文物建筑無形的遺產延續和傳播下來。

4 結語

在文博事業的實踐中，我們深刻認識到確保朝天宮古建筑群和館藏文物安全是首要任務，也是博物館開展各項事業的基礎。我們要積極響應習近平總書記關于“要把凝結著中華民族傳統文化的文物保護好、管理好，同時加強研究和利用”要求以及在文化傳承發展座談會上發表的重要講話精神，推動文物工作與時代發展同步同向，認真貫徹“保護第一、加強管理、挖掘價值、有效利用、讓文物活起來”的新時代文物工作方針，積極落實數字化發展戰略，為文物建筑的長期保存和利用創造有利條件。文物保護不僅是實體文物，還有“人文氣息”“文化底蘊”等諸多無形的文化傳承。隨著數字化技術的發展，一些新的成果將不斷涌現，因此要不斷研發新的技術，加強對數字技術的推廣與運用，將數字技術和文物保護和利用充分結合起來，發揮其高精度和高逼真等優勢，構筑科學的文物建筑數字化管理與保護體系，進而提升數字化成果的應用率與管理水平，更好地完成文物的保護、展示和科學研究，將中華優秀傳統文化發揚光，堅定文化自信，實現文化自強，切實把黨的二十大提出的推進文化自信自強，鑄就社會主義文化新輝煌精神落于實處，完成傳承弘揚中華優秀傳統文化的歷史責任和時代使命。