文物保护修复档案的数字化应用研究

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2024-05-15 11:06 来源:兰台世界

摘要数智时代，文物保护修复的记录方式由单一的文本档案发展为多模态数据共存的档案模式。为有效收集、整理、利用这些记录，着眼于新时代的文物保护修复档案，从数字化应用角度入手，引入文物保护修复档案数据化概念，结合新兴技术对文物保护修复的数据应用展开研究，希望能够为文物保护修复工作者提供一种数字化研究范式的思路。

关键词文物保护修复数字化档案数据化研究范式

一、引言

文物保护修复是博物馆的一项重要工作，而文物保护修复档案则是记录文物保护修复工作的第一手资料，记载了文物上的各种信息以及保护修复工作的全过程。文物保护修复档案不仅可以为科学研究提供真实、具体的信息资料，还有助于现阶段保护修复工艺和材料的科学评估、保护修复的经验积累及保护修复技术的提升，以及为未来可能的再次保护修复提供可靠依据[1]。

数智时代，文物保护修复的数字化发展势如破竹，其记录方式也发生着重大变革：由最初的纸质文本档案，发展为电子化的文本档案，再发展到包含图像、视频、三维模型数据的数字档案等[1-3]。为了释放文物保护修复档案的数据价值，本文基于文物保护修复档案数据的生命周期——收集、存储、整理、分析、利用，对其展开数字化研究。首先，引入文物保护修复档案数据化概念，分析了文物保护修复档案数据在新时代环境下的特征及价值，并提出了文物保护修复的数据思维。其次，探讨如何利用大数据、人工智能、数字人文等新兴技术及方法来释放文物保护修复的数据价值。

二、文物保护修复档案

文物保护修复的实践过程一般分为保护修复前、保护修复中、保护修复后三个阶段，具体包括：文物的价值认知、病害评估、检测分析、保护修复、预防性保护等。而文物保护修复档案是对保护修复过程和新发现信息的多角度、全方位的真实记录，包括文物基础信息、检测分析报告、保护修复的材料技艺步骤等信息、预防性保护信息等，如图1所示。

文物基础信息的记录。文物保护修复前的一项重要工作是了解文物并记录保护修复前的原始状态。首先，文物大多具有重要的历史、科学和艺术价值，这些信息是了解文物本身以及开展保护修复的重要基础。其次，文物保护修复是一种人为干预的操作，一定程度上会使文物本身具有的某些特性（如强度、酸碱度、外观等）发生变化。为了保存文物所蕴含的历史、科学和艺术等文化信息以及保护修复前的原始状态信息，则将文物基础信息视为文物保护修复档案的第一项重要内容。

文物病害的记录。受环境的影响、自身的老化以及人为的干预，文物会受到不同程度的损害，统称文物病害。文物病害是文物保护修复前原始状态的一部分，因其是保护修复的重点操作对象，故需对其进行详细研究、分析与评估，包括文物病害的描述、绘制病害图、对病害进行评估等。

检测信息的记录。检测分析是文物保护修复前的重要科学检测方法，是一种使用科学仪器（如拉曼光谱、X射线、CT检测系统等）了解文物材质与构造的科技手段，是制定文物保护修复方案和实施保护修复操作的重要依据，能够为保护修复材料的选用与补配方式提供技术支持[4-7]。因此，文物检测分析报告是文物保护修复前的必要信息，也是文物保护修复档案的重要组成部分。

保护修复的记录。保护修复的任务是根据针对病害制定的保护修复方案而实施保护修复操作。保护修复操作是文物保护修复过程的关键环节，涉及修复的技术路线、材料的使用、修复技艺等诸多内容。此外，这些内容也是文物保护修复档案的核心组成部分，不仅能够保存现阶段保护修复的工艺和材料，而且能够积累保护修复的经验，促进保护修复技术的提升。

预防性保护的记录。预防性保护是在实施文物保护修复操作后对文物采取的预防性保护措施（如配置文物储藏囊匣等）以及为文物后期保存、运输、展览提供的保护建议。相较抢救性保护修复，预防性保护更侧重预防，是保存文物的重要手段，能够有效延长文物的寿命，保证文物的完整性[8-9]，因而修复后的预防性保护内容是文物保护修复档案不可或缺的一部分。

三、文物保护修复档案数据化

聚焦大数据时代背景，档案数据化是档案数字化的新阶段，它是以用户需求和业务需要为导向，将数字档案资源转换为可供阅读、分析和处理的档案数据资源的过程[10]。文物保护修复档案数据化对大数据时代文物保护修复档案工作的数据转型与纵深发展具有重要的现实意义，有助于突破文物保护修复档案信息资源深度开发瓶颈以及推动文物保护修复档案实现智慧化。

1.文物保护修复档案数据记录类别及特征。为了丰富文物保护修复档案的内容，传统的记录工作根据档案内容特点多采用文本描述和二维图像混合的方式进行。近年来，随着档案资源向数据态的转变，档案信息记录方式发生着巨大变化[11]，在文本描述和二维图像展示的基础上，增加了视频、三维模型等新兴内容记录方式。

在文物保护修复档案记录过程中，文物的文化价值信息采用文字描述的方式记录更加直接，如文物的历史价值、科学价值、艺术价值等。使用文字描述辅助二维图像的混合方式记录文物保护修复前的原始状态信息、检测信息、保护修复信息、预防性保护信息，可以增加记录内容的可读性，如文物修前状态、病害、纹样，修复材料、工具、技艺等。这两种记录方式虽已在二维空间极尽可能地记录了文物修前原始状态及保护修复信息，但在记录立体文物信息方面还是不够友好。其一，用二维图像记录完整的立体文物保护修复状态信息的工作量较大。其二，无法准确、规范地呈现立体文物的尺寸、比例以及空间信息，影响影像信息在研究中的使用。视频、三维模型信息记录方式的引入大大改善了立体文物信息采集的现状。视频记录方式不仅能够直观、全方位地采集立体文物的信息，而且能够以连续的影像记录方式保存文物保护修复工艺及其修复步骤，是技艺传承的一种优选方式。而三维模型记录方式具有可视性强、可操作性强、可交互性强的特点，能够直观、准确地记录文物大量的知识信息，对立体文物保护修复前、修复后的全方位影像具有良好的记忆特征，但因其所需的人力和时间成本较高，所以可根据具体应用场景进行选择[12-13]，如图2所示。

综上所述，文本、图像、视频、三维模型记录文物保护修复档案内容各有千秋，而探寻文物保护修复档案多种记录方式共存将使文物保护修复档案内容更加丰富和完整。

2.文物保护修复档案的数据思维。文物保护修复档案作为文物保护修复的真实反映和保护修复活动的真实记录，面临着数据化的诸多挑战。目前的文物保护修复档案数字化虽然解决了传统档案信息的载体转换、数字存储和便于利用等问题，但只是改变了文物保护修复档案的描述、呈现和利用方式，对档案信息内容控制的层级、深度、力度有限，难以挖掘档案价值以及实现档案价值的进一步转换，迫切需要从“数字化”向“数据化”演进。

第一，树立关于文物保护修复的数据思维。文物保护修复是一门跨自然科学、社会科学、人文科学三大领域的新兴学科，文物保护修复档案数据包括这三大领域的文本数据、图像数据、视频数据、三维模型数据、科学数值数据等。乔丹·莫罗认为，数据思维是指对数据进行阅读、用数据语言开展工作、对数据进行分析和用数据进行沟通的能力[14]。目前，文物保护修复的数据量虽未达到大数据的规模，但是数据分析与应用的思维却应贯穿在文物保护修复数据收集与管理的整个过程。

第二，积累文物保护修复数据资源。早期的文物保护修复档案是以纸质文书资料和简单数据记录为主，数据化程度较低。如今，随着文物保护修复档案所涉及的学科增多、信息来源多元化以及文物保护修复档案内容随业务优化不断更新等特点，传统文物保护修复档案的收集与存储在缺乏网络支持的环境下显得极其分散。例如，当一件书画文物同时涉及修复、检测分析、囊匣制作、书画临摹、书画复制等工作时，由于每个保护修复模块均由不同的专业人员负责，就会形成文物保护修复档案模块来源分散的局面。从使用角度来看，传统的文物保护修复档案的利用大多局限在内容生产者手里，表现为“谁产生，谁利用”，缺乏文物保护修复档案数据资源积累与共享的平台。因此，构建数据资源池，积累丰富的文物保护修复数据资源，有助于促进方法、工具和基础设施共享[15]。

第三，提高数据及其应用的意识。数据是资产，也是生产力的要素，从数据角度出发考虑如何使用数据是一种解决问题的思路。传统的文物保护修复档案的利用模式已不能满足当前时代的业务需求，在以大数据为主的现代信息技术和以数据科学为主的研究范式推动下，文物保护修复工作者应提高数据及其应用的意识，用数据开展工作，处理呈现的信息和数据，通过挖掘和过滤、更改，创建有关信息的新视角，探寻数据驱动的新发展模式。

第四，数据处理和分析法。使用数据处理和分析法，对文物保护修复数据资料进行透视，从数据中提炼出有价值的信息。同时，可以借鉴数学建模进行高级数据处理和分析，把数据分析做得更符合数据科学的要求、更符合数理逻辑。数学建模的一般过程分为表述、求解、解释、验证几个阶段，并且通过这些阶段完成从现实对象到数学模型、再从数学模型回到现实对象的循环。例如，文物保护修复借助数学建模的思想对病害评估、修复中的其他科学问题进行建模分析，如图3所示[16-17]。

第五，看懂数据处理结果。结合文物保护修复专业领域的认知，从统计学角度或数据科学的角度认识数据及其处理结果，一是统计认识或数据科学认识，二是就数据信息和数据分析中发现的问题进行文物保护修复专业领域的解读，以服务于问题决策需要，从而提升文物保护修复工作者的数据文化和数据认知素养。

四、新兴技术在文物保护修复中的应用

进入大数据时代，生产数据能力的增强正在要求保存和使用数据能力的相应提高。英国国家档案馆的Sonia·Ranade曾指出：“我们正从档案数据为元数据且文件价值被锁定在扫描图像或纸质载体中的数字档案世界转变为可以对整个文件进行信息挖掘和分析的世界。”[18]在当前大数据、人工智能和数字人文等新趋势的影响下，档案数据的内涵确有拓展，如知识图谱、自然语言处理、机器学习、深度学习、GIS、数据可视化等技术逐渐被引入档案领域，用于改善档案访问体验，增强档案内容研究与数据挖掘的价值[19-21]。

在数据思维的驱使下，“档案即数据”的范式开始在文物保护修复领域萌芽。有学者提出“为大数据分析提供基础数据是档案工作在信息时代的价值所在”[22]，而只有档案数据化之后，档案大数据的数据基础才奠定起来，才有可能去讨论档案的数据挖掘与数据的深度整合[23]。本文将文物保护修复档案数据分为文本数据、图像数据、视频数据、三维模型数据等，每类数据都有独特的价值，均可通过人工智能技术在数据积累的基础上实现智慧化应用。如：文本数据可通过自然语言处理等技术进行内容挖掘，图像数据、视频数据、三维模型数据可通过机器学习、深度学习等技术进行图像信息识别与图像价值挖掘，GIS、知识图谱等可视化技术可以整合文物保护修复的所有数据并加以科学化展示。此外，本文建议将文物保护修复档案数据理解为“关于文物保护修复档案的数据”，包含文物保护修复档案的内容数据和元数据、内容经数据化处理后形成的数据以及相关的元数据构成的数据集合。

五、总结与展望

文物保护修复数字化发展是博物馆数字化转型的重要组成部分。紧跟数智时代背景，本文基于文物保护修复档案数据化研究，从文物保护修复档案数据的特征和数据使用的角度展开探讨。首先，根据文物保护修复档案记录的现状，引入文物保护修复档案数据化的概念，在文物保护修复档案数据特征分析的基础上提出了文物保护修复数据思维，并初步提出文物保护修复档案的数据范围。其次，探讨如何利用数字化新兴技术及方法来释放文物保护修复的数据价值，为文物保护修复工作者提供一种数字化研究范式的思路。

目前，对于文物保护修复档案数据的研究尚处于初始阶段，但是作为一点创新的思考，希望能以此为起点在未来研究中进行深入探索和创新，探索文物保护修复档案数据治理框架，探索更加全面的整合方式及与时俱进的数据挖掘和分析方法，探索更加适应大数据技术背景的文物保护修复档案数据建设思路，构建以数据驱动的文物保护修复档案数据理论体系，将文物保护修复数据档案建设成为长期可用和安全稳定的科学管理体系。