王时伟:文物数字化资源的创新应用与展望

字号:T|T
2023-10-07 17:37 来源:文旅中国

王时伟,故宫博物院古建部原总工程师,研究馆员,任中国文物保护技术协会理事长,中国艺术研究院硕士生导师。

 

近日,在“文旅中国元宇宙首届生态大会”上,王时伟教授从不可移动文物的数字化保护与应用、可移动文物的数字化保护与应用、博物馆的信息化数字化建设、未来发展展望四个方面作《文物数字化资源的创新应用与展望》主题演讲。
 

中共中央办公厅、国务院办公厅在2018年10月印发了《关于加强文物保护利用改革的若干意见》,其中明确指出:“充分运用互联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术,推动文物展示利用方式融合创新,推进‘互联网+中华文明’行动计划。”

 

去年以来,中央深改委审议通过《关于让文物活起来、扩大中华文化国际影响力的实施意见》,国务院办公厅印发《“十四五”文物保护和科技创新规划》,提出“十四五”时期是我国从文物资源大国向文物保护利用强国跨越的关键时期。

 

新形势下,全方位提高文物保护利用和文化遗产保护传承的数字化水平,有助于推动中华优秀传统文化创造性转化、创新性发展,有助于中华文化更好地“走出去”。

 

文博数字化促进了文化强国战略的实施,为文物保护与研究提供支撑,加快了文化遗产价值的传播,顺应了社会发展的新形势。

 

为加快文物数字化保护步伐,山西省文物局在2020年出台了《山西省不可移动文物数字化保护指导意见》,旨在规范开展重要国保、省保及濒危彩塑壁画数字化采集工作,逐步实现山西全省文物数字化保护全覆盖。

 

 
 
 
 
 
 
不可移动文物的数字化

 

不可移动文物因其不可移动的特点,且基本能长期处于自然环境中,避免不了自然的侵蚀和人为的损坏,这些损害都是不可逆的。传统的文字及图片的记录方式,无法全面、真实地记录文物信息,使用三维数字化技术,在不接触文物本体的情况下,可以记录真实、完整的文物现状信息并永久存档。根据获取的文物现状信息,为后续的文物保护工作提供可靠的参考建议,可实现文物信息的永续利用。

 

我国数字化技术在文物保护方面研究与应用起步比较晚,但近年来发展很快,在对不可移动文物考古工作的过程中,已经开始广泛应用三维数字化技术,并取得了一定的成效。

 

三维数字化通常采用三维激光扫描技术、近景摄影测量技术、倾斜摄影测量技术等方法。

 

三维激光扫描技术是一种可以自主发射激光、与目标无须接触就可以获取目标物体表面点云数据的测量方法,该测量方法精度极高,是新时代测绘技术的重大创新。地面三维激光扫描仪改变了传统的单点性测量模式,它能够更快速、全面地采集被测对象的信息,极大地推进了测绘技术的发展,提高了测绘的效率和精准度。目前,三维激光扫描技术已经在古建筑、文物遗址测量等方面得到了广泛应用。

 

图片

 

近景摄影测量技术是不可移动文物测绘中常见的技术,该技术是基于人眼的双眼间存在的视差,通过拍摄两个目标物的照片,利用拍摄瞬间获取被测目标文物的位置信息。通过使用“后方交会—前方交会”的方法,计算出照片中目标物的方位元素,最终根据对计算像控点的深入解析从而获取目标物的实际地面坐标,构建三维坐标模型,主要应用于测绘石刻文物、石窟等。

 

倾斜摄影测量技术则是利用无人机航摄获取的影像信息,经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系,生成三维模型。倾斜摄影测量技术发展日趋进步与成熟,尤其是小型消费级无人机的使用,这种无人机具有便携、操作方便、成本低、综合性能好等优势,更适用于日常工作,在不可移动文物保护领域的应用越来越广泛。

 

在文物信息的数字化存档方面,通过数据配准生成文物点云模型,再通过三维重建技术进一步生成网格和纹理,得到文物的三维几何模型。突破了传统方法的诸多缺点,记录真实、系统和全面的不可移动文物现状信息,可实现文物数字化信息安全、永久存档,同时完善点云数据。

 

图片

 

比如,考古现场三维数字化可全面记录遗存的层位关系、堆积状态、空间尺度等信息,是一种对考古过程的实时数字化及可视化的动态记录。土墩墓发掘过程中,在每个关键发掘阶段均采集了三维数据,获得了完整、精确的发掘现场三维点云数据,利用基础点云数据可以进一步得到位置图、剖面图、正射影像图等,对土墩墓整个发掘过程进行了全面的数字化信息化记录。

 

再如,文物病害调查与虚拟修复文物病害调查应用中,三维激光扫描和倾斜摄影测量技术能够全面采集文物的数据信息,记录病害的位置、测量病害的尺寸等,通过数据处理,可以通过三维重建得到较高精度的真三维模型。在数据基础上进行病害评估和虚拟修复,可以避免因接触对文物可能造成的二次伤害,大幅提高了工作效率。

 

不可移动文物通过数字化虚拟展示不受时间、空间的限制,提高公众深入游览的沉浸感,还能实现文物的信息共享,满足研究人员的研究需求,同时这种方式能够减少实地游览对文物造成的破坏,降低文物的安全风险。数字化展示实现了不可移动文物在更大范围的展示和传播。

 

壁画保护应用中,则对敦煌壁画的病害数据进行了深度学习,研究形成了一整套自动识别并添加图示的算法,解决了敦煌壁画前期采样拍摄的大体量数据收集与识别问题。即使专家无法到达洞窟内部,也能够洞悉所有细节,方便为壁画进行远程问诊。通过远程拍摄与诊断,为敦煌壁画的多发病“酥碱病”进行了确诊,并提出了综合治理的办法,从源头上遏制了壁画的进一步损毁。

 

同时,石质文物的数字化工作面临着考古、研究、展示、教育,传播、利用等多方面的应用需求,同时面对着数码摄影、二维扫描、三维扫描、摄影测量、光度立体、CT扫描、地质雷达等一系列信息采集技术手段的选择。在摩崖造像的数字化考古调查、风化碑刻的数字化识读、馆藏石质文物的高保真数字化均有体现。

 

 
 
 
 
 
 
可移动文物的数字化

 

可移动文物的数字化保护是指:利用数字化技术,对文物的基本要素和相关信息进行全方位和高精度的采集、记录、存储,由此对文物本体的保护提供科学依据,对文物的利用提供多样化途径,全面提升文物保护、利用和管理工作水平。

 

国家科技部开展了“文物数字化保护标准体系及关键标准研究与示范”国家科技支撑计划项目。故宫博物院在该项目中牵头承担“可移动文物数字化保护关键标准研究与示范”的研究工作。

 

图片

 

文物数字化采集设备对文物进行扫描、复制。与现代数码相机的有机结合,具有高分辨率、高稳定性、速度快、扫描尺寸大的特点。3D扫描技术、3D打印技术除了可以进行一比一复制,还能根据需要自由调整打印比例。一旦对文物进行数据采集,建立3D模型,获得的3D打印模型就完全独立于文物而存在,可以按需求无限次对其进行打印、复制。其复制品可以用于文创研发设计、开发。

 

利用现代化的分析检测设备,如造纸纤维分析仪、便携式测色仪、便携式X射线荧光能谱仪、超景深三维视频显微镜、便携式显微拉曼光谱仪及金相分析系统等可提取文物表面及内部信息。利用这些设备可以获取文物的成分、结构、颜色、纹理图案、材料、病害等信息。

 

图片

 

可移动文物的数字化也可用于文物的数字化展陈。一方面,可使文物信息的传播与文物知识交流更方便。博物馆可以通过互联网以图片、文字、多媒体等多种形式向全球进行广泛的传播与交流,不受时间和空间的限制,大大加强了文物宣传范围和力度。另一方面,一旦实体文物受到不可抗力损毁,或在保管过程中的自然损毁(腐蚀),如有机质文物,那么,文物还将以数字化的方式存在。

 

 
 
 
 
 
 
博物馆的信息化数字化建设

 

建立系统的文物考古数字信息库和数据库方面
 
 

 

第一,文物馆的数字信息图像采集,应对各种文物具体特征情况有一定的知识掌握并能够结合实际文物特征情况进行各种类别化的划分,便于针对文物各种数字化图像信息进行搜集、编码、录入。

 

第二,对经过搜集的数字信息及时进行有效搜集处理与整合使用。同时,展开数字信息资源管理可以达到信息资源的有效分享。

 

关联文物特色展示展览网站平台方面
 
 

 

第一,博物馆能够进行数字化场馆建设,能够通过现代数字信息处理技术重新构建数字化文物特色展览场馆,通过数字影音、图像、声音等多种功能相互融合,让大众能够全方位、多层次视角地深入了解文物馆的内涵与相关信息。

 

第二,构建馆内珍贵文物数字信息实时搜集服务网站。信息网站设计建设过程要充分综合利用档案馆建筑特色与馆藏特征,将馆内珍贵文物实时搜集传输至信息网络中。这样便于及时征集社会公众建议意见,加强了对博物馆相关工作人员的信息服务意识认知。

 

云展览、博物馆AR、VR展陈方面
 
 

 

随着5G时代的到来以及科学技术的不断进步,数字化博物馆渐渐成为一种趋势,数字化博物馆运用AR技术、VR技术、三维立体制作、多媒体信息技术等,建立了立体环绕式全景线上的虚拟展厅,立体、多角度地展示了历史文物。数字化博物馆摆脱了时间上与空间上的限制,缩进历史以及现代的距离,让大众能够沉浸式地体验历史文化的魅力。2020年新冠肺炎疫情爆发后,故宫博物院及时整合推出综合型全媒体线上服务项目“云游故宫”,包括看文物、看古建、看展览等6大版块。

 

图片

 

 
 
 
 
 
 
未来发展与展望

 

近年来,数字化建设赋予了文物“新生命”,不断丰富的数字化技术手段和展示场景,让陈列在广阔大地上的遗产和收藏在博物馆里的文物都“活”了起来。扩大数字化技术在文物保护领域的应用,可使文物的保护系统更加完善,且数字化技术的使用节约了保护不可移动文物所需的人力物力资源,减轻了保护不可移动文物的财务压力,同时还可以有效提高保护不可移动文物工作的效率和质量。数字化技术的应用是文物保护发展的必然趋势。

 

此外,科学合理的保护方案离不开历史文献和大数据的有力支撑,加强文物的数字化管理,形成科学有效的大数据信息系统,为永续的文物保护研究夯实基础。数字博物馆深度发展将以数字资源为基础,以云计算、物联网、移动互联网等高新技术为手段,逐步推进“互联网+”与全馆各部门的资源整合、互联互通、数据共享、分级应用。

 

图片

 

古老的文化遗产与新潮的元宇宙在过去、当下和未来三重维度产生交集。过去,文化遗产以物质和非物质的形态体现元宇宙的核心要素;当下,文化遗产与元宇宙尝试多种融合方式;未来,文化遗产将在数字求真、科技向善、人文致美三个向度发力。通过牵手元宇宙,文化遗产彰显虚拟世界的文明力量,同时利用数字技术促进自身“活起来”,从而实现双向互动与协同治理。

三亚市博物馆·公益 三亚市西河西路2号文体大楼三楼 0898-88666125
Copyright ©三亚市博物馆·公益 琼ICP备19004074号-1
  • 三亚旅文