數字技術在文物保護與修繕中的運用

蘆瀚

現如今，在科技的驅動下，數字技術的發展和應用獲得了很大空間，各個領域都能看見數字技術的身影，可以說數字技術正在改變著世界。在殘損文物保護性修復方面，數字技術更是發揮著重要作用，在不破壞原本含義的情況下進行修繕，讓文物更具特點。其中，虛擬技術、三維數據采集等都能對文物進行數字化復原，將文物中的歷史價值重新展現出來，這樣極大解決了文物永久性保存的問題。文章將探討數字技術在文物保護與修繕中的應用，要求相關單位一定要合理使用數字技術，充分發揮數字技術的價值。

數字技術在文物保護與修繕中應用的必要性

能夠彌補傳統文物修復、展示手段的不足。隨著科技的快速發展，數字技術在文物保護與修繕中的應用正在改變相關單位對文物的認知和保護方式。相較于傳統的文物修繕和展示手段，數字技術為文物的保護、修繕和展示提供了更多的可能性，同時也彌補了傳統方法的諸多不足。數字技術在文物的記錄和存檔上展現出巨大的優勢。傳統的文物記錄方式依賴于人工，不僅耗時而且容易出錯，然而，利用數字相機和掃描設備，則可以輕松地獲取文物的詳細信息，包括形狀、顏色、紋理等，并生成高精度的數字模型，這些數字信息可以長期存儲，并且可以隨時查閱和分享，極大地提高了文物的可訪問性和可研究性。數字技術在文物的修復過程中也發揮了重要作用，通過使用增強現實和虛擬現實技術，能夠模擬出文物的原始狀態，為修復人員提供準確的參考。此外，利用3D打印技術，還可以制作出與文物1∶1大小的復制品，這不僅可以幫助相關單位更好地理解文物的原始形態，還可以在保護文物本身的同時，為公眾提供更廣泛的接觸和了解文物的機會。數字技術改變了文物的展示方式。傳統的文物展示方式主要依賴于實物展示，這種方式不僅對文物本身可能造成損害，而且受空間、環境等因素的影響較大。然而，數字技術能夠把文物轉化為虛擬對象，通過計算機或其他智能設備進行展示，這樣，觀眾可以隨時隨地觀察、研究文物，而且不會對文物本身造成任何損害。未來，期待數字技術能夠在文物保護與修繕中發揮更大的作用，為人類的文化遺產保護和傳承作出更大的貢獻。

為文物保護與修繕提供新路徑。通過數字技術，能夠更好地記錄、分析和呈現文物的原始狀態，提高文物修復的準確性和效率，同時也為文物的保護和傳承提供了更多的可能性。例如，三維掃描和快速成型技術可以用來獲取文物的精確三維模型，這不僅可以記錄文物的原始形態，還可以在修復過程中提供準確的參考；通過使用虛擬現實和增強現實技術，可以讓公眾更直觀地了解文物的原始狀態，增強公眾對文物的認知和保護意識；云計算、大數據和人工智能等技術的應用，可以幫助相關單位更好地分析文物的歷史背景、材質和結構等信息，為修復工作提供更多的技術支持。同時，這些技術也可以提高文物的存儲和管理效率，為文物的長期保護和傳承提供了便利。

數字技術本身優勢突出。數字技術本身就具備非常突出的優勢，包括數據采集、處理、存儲、傳輸等，若將該技術應用到文物的保護與修繕工作中，能夠對文物進行數字化處理和保護。這些優勢主要表現在以下幾個方面：

高精度與穩定性：數字技術能夠實現高精度的數據采集和圖像處理，使得文物信息的記錄和還原更加準確和穩定。這不僅提高了文物的保護水平，同時也為文物的歷史研究提供了更加可靠的數據支持。

保護原真性：數字技術可以通過對文物進行高精度的掃描和記錄，將文物的原始狀態進行數字化保存，從而在保護文物原真性的同時，也為后期的修繕工作提供了可靠的基礎。

存儲與傳輸便捷性：數字技術可以實現文物信息的海量存儲和快速傳輸，這使得文物的保護和修繕工作更加便捷和高效。同時，數字化技術也能夠更好地實現文物信息的共享和傳承，提高了文物的社會價值。

可重復利用性：數字技術可以實現對文物信息的無限次復制和傳輸，這使得文物的保護和修繕工作可以實現多次重復利用，從而更好地實現了文物的可持續性保護。

實時更新與維護：數字技術可以實現文物的實時更新與維護，這使得文物的保護和修繕工作能夠更好地適應時代的發展和變化。同時，數字化技術也能夠實現文物的預防性保護，來延長文物的壽命。

文物保護和修繕中數字技術的具體應用

采集三維數據。在文物保護與修繕中，數字技術已經成為一種重要的工具，能夠提供詳細且精準的數據支持，以提升修繕工作的準確性和效率。首先，三維數據采集技術在文物保護中的應用是不可或缺的，這主要依賴于激光掃描、結構光掃描、攝影測量等先進技術，能夠精確地捕捉文物的三維形態，形成詳盡的數字模型。其中包括激光掃描：通過激光掃描儀器，可以精確地測量文物的形狀、尺寸和表面紋理，獲取高精度的三維數據，對于細節復雜的文物，如雕塑和建筑，尤其有效。結構光掃描：結構光掃描利用投射到物體表面的特殊光線，結合相機拍攝，能夠獲取物體的深度信息，對于獲取文物表面的細微特征和紋理非常有用。攝影測量：攝影測量是通過拍攝照片并進行分析，獲取文物的三維數據，此方式對于獲取大面積、表面復雜的文物的數據時特別有效。一旦三維數據被采集，就可以在電腦中生成文物的數字模型，不僅可以提供文物在各個角度的詳細視圖，還可以進行虛擬修復和模擬保護實驗。例如，可以在數字模型上進行虛擬的清除、修補或染色等操作，預測這些操作在實際中可能產生的效果，從而更好地規劃和實施實際的修繕工作。此外，數字技術還可以用于文物的預防性保護，通過定期采集文物的三維數據來監測文物的微小變化，如裂痕、腐蝕或脫落等，這樣可以在問題變得嚴重之前采取措施進行干預，防止文物進一步受損。

建立三維模型。隨著數字技術的融入，發揮的作用也越來越重要，既能提高文物的修繕質量和效率，也能更好地保存和傳承這些珍貴的文化遺產。其中，建立三維模型是數字技術在文物保護與修繕中的一項重要應用，三維模型是通過數字技術將文物進行詳細的三維重建，以數字化的方式呈現文物的原貌。這種模型不僅可以在計算機上進行查看，還可以通過一些三維打印技術將其進行實體呈現。對此，在文物保護與修繕中，建立三維模型可以帶來很多好處。首先，通過三維模型可以更加全面地了解文物的細節和結構，為修繕工作提供更加準確的數據支持。同時，三維模型還可以幫助文物保護者更好地發現文物的潛在損傷和缺陷，從而及時采取有效的保護措施。其次，三維模型還可以提高修繕工作的質量和效率。在傳統的修繕工作中，文物保護者通常需要進行大量的測量和手工修復，這不僅需要耗費大量的時間和人力，還難以保證修復的質量和一致性。而通過三維模型，文物保護者可以更加精準地進行數字化修復，不僅提高了修復的效率和質量，還可以保證修復的一致性和可重復性。以故宮為例，故宮是我國著名的歷史文化遺產，也是世界上最大的古建筑群之一。為了更好地保護和修繕故宮中的珍貴文物，我國采用了數字技術進行建模和修繕，通過高精度的三維掃描和重建技術，建立了故宮建筑群的三維模型，并將其進行了實體打印和虛擬展示。同時，這些模型還為故宮的修繕工作提供了準確的數據支持，保證了修繕的質量和效率。總之，數字技術在文物保護與修繕中的應用已經成為一種趨勢，建立三維模型便是其中的一項重要應用，可以為文物保護工作提供更加全面、精準和便捷的支持。

VR虛擬修復。VR技術，又被稱為虛擬現實技術，是近年來日益受到關注的一種方法。VR技術能夠創造出高度逼真的虛擬環境，讓用戶仿佛身臨其境，從而在修繕工作中提供更為準確、直觀的指導。案例一：意大利錫耶納大教堂的修繕。錫耶納大教堂是一座著名的中世紀建筑，但是由于年代久遠，教堂的壁畫和雕塑都受到了嚴重的破壞。為了修復這些珍貴的藝術品，意大利文物保護機構采用了VR技術，首先使用激光掃描儀和高清相機對教堂進行全面的三維掃描，并收集大量的圖像和數據，然后利用這些數據，創建了一個高精度的虛擬模型，在這個模型中，工作人員可以清晰地看到壁畫和雕塑的每一個細節，甚至可以放大到毫米級別進行觀察。另外，在虛擬環境中，文物保護專家可以進行“預修復”操作，嘗試多種可能的修復方案，觀察其效果，這種方法大大提高了修復工作的準確性和效率，且VR技術也能讓公眾更為深入地了解文物保護工作的過程和挑戰，提高公眾的文物保護意識。案例二：中國秦始皇陵兵馬俑的修復。秦始皇陵兵馬俑是中國最重要的考古發現之一，然而，這些珍貴的文物在長時間的埋藏中受到了嚴重的破壞。為了修復這些兵馬俑，中國文物保護機構采用了VR技術和3D打印技術相結合的方法，首先使用激光掃描儀和高清相機對兵馬俑進行全面的三維掃描，并收集大量的圖像和數據，然后利用這些數據，創建了一個高精度的虛擬模型，在這個模型中，文物保護專家可以清晰地看到兵馬俑的每一個細節，甚至可以放大到毫米級別進行觀察，同時還使用3D打印技術制作出兵馬俑的實物模型，這些模型不僅可以幫助文物保護專家更好地理解兵馬俑的結構和材質，還可以為其提供更為直觀的修復參考。經過對比實物模型和虛擬模型，文物保護專家能更為準確地判斷出所需要修復的部分，并制定出更為精確的修復方案。通過這些案例可以看出，數字技術在文物保護與修繕中發揮著越來越重要的作用。在未來，隨著技術的不斷進步和應用方法的不斷拓展，數字技術將在文物保護與修繕中發揮更大的作用，為人類的文化遺產保護事業帶來新的可能和機遇。

AR技術，又被稱為增強現實技術，為文物的保護與修繕帶來了許多創新的可能性。增強現實技術可以在現實世界的基礎上，疊加虛擬的信息，使得用戶能夠通過感官體驗獲得更豐富的信息。對于文物保護而言，AR技術可以將文物的原始狀態、歷史背景、修繕過程等信息以生動、立體的方式展示出來，不僅加深了公眾對文物的了解和認識，還有助于文物保護意識的提升。在修繕過程中，AR技術也可發揮其獨特的優勢，比如，通過捕捉文物的3D模型，可以存儲并分析文物的原始形態和材質，為修繕工作提供精確的數據支持。不僅如此，AR技術還可以在虛擬環境中模擬文物的修繕過程，預測并評估修繕效果，從而在實施修繕之前，就對可能出現的問題進行預測和防范。以故宮博物院為例，主要運用AR技術進行文物的數字化保護和修繕工作，通過對故宮內的重要文物進行高精度的3D掃描和信息記錄，建立起了完整的文物數據檔案，而在這些數據的基礎上，可以通過AR技術在不同的時間和空間中，對文物進行虛擬的復原和修繕，且公眾也可以通過AR眼鏡觀看到文物的歷史背景、修繕過程等信息，大大增強了參觀體驗。總之，AR技術在文物保護與修繕中的應用優勢已經越來越明顯，進一步推動了文物保護意識的提升。

綜上所述，數字技術在文物保護與修繕中的運用，不僅為文物的復原和保護提供了強大的技術支持，也讓相關單位準確理解了文物的歷史和文化價值。通過數字化掃描和建模，能夠精確地記錄文物的每一個細節，為以后的修繕工作提供依據。同時，數字技術也讓相關單位有能力對文物進行虛擬修復，在不損害文物本身的情況下，預見并測試不同的修復方案。然而，數字技術并非萬能，其雖然可以提供詳盡的文物信息，但并不能替代傳統的修復方法，因此在修繕過程中，仍需要文物保護專家的經驗和專業知識，將自身經驗與數字技術相結合，形成一個完整的文物保護與修繕體系，給文物保護工作起到保障作用。

（作者單位：山西藍勝古建筑設計有限公司）