數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的運用

李文霞　張婷婷

摘 要：生物多樣性是自然界長期以來生態(tài)平衡的基礎，而文化多樣性同樣是人類社會和諧共生的關鍵。文化遺產(chǎn)在數(shù)千年的傳承中為人類社會的生態(tài)平衡做出重要貢獻。數(shù)字技術為文化遺產(chǎn)的保護提供了新的契機，人工智能、5G、VR和AR等技術為文化遺產(chǎn)的保護和再利用注入了新的活力。文章從文化遺產(chǎn)數(shù)字化角度出發(fā)，探索數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的運用，以期促進文化遺產(chǎn)得到更好的保護和發(fā)展。

關鍵詞：數(shù)字技術；文化遺產(chǎn)；保護方法

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2023.20.014

0 引言

文化遺產(chǎn)最能體現(xiàn)一個國家和民族的文化獨特，它是時代發(fā)展留下的珍貴歷史財富。文化的興盛在一個國家與民族發(fā)展的過程中起著基礎作用，文化的保護與傳承助力中華民族的偉大復興。習近平總書記在2020年9月22日已強調實施文化產(chǎn)業(yè)數(shù)字化戰(zhàn)略的重要性，“要順應數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展趨勢，加快發(fā)展新型文化業(yè)態(tài)，改造提升傳統(tǒng)文化業(yè)態(tài)，提高質量效益和核心競爭力”。2022年5月“探元計劃”正式啟動，該項計劃由中國文物保護技術協(xié)會指導，全國多所研究院聯(lián)合發(fā)起，立足于優(yōu)秀的文化遺產(chǎn)數(shù)字化，為國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略的發(fā)展提供了多元化的視角和強有力的技術支持。2022年，習近平總書記在黨的二十大報告中明確指出：“扎實推動國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略有關重點任務和舉措，引領和支持文化和旅游行業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新實踐，讓國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略在文化和旅游領域落地見效?！?/p>

在科技飛速發(fā)展的今天，搭建數(shù)字化平臺，是順應時代發(fā)展的重要趨勢，也為文化遺產(chǎn)的保護與發(fā)展提供了新機遇。如騰訊數(shù)字文化實驗室在文化強國的國家戰(zhàn)略與科技向善的企業(yè)使命指引之下成立的創(chuàng)新型業(yè)務部門，以科技賦能，將文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)融入城市歷史，探索文化遺產(chǎn)活化利用和可持續(xù)發(fā)展模式。在文化遺產(chǎn)的保護與傳承中運用數(shù)字技術，不僅可以盤活傳統(tǒng)文化空間，而且能促進文化遺產(chǎn)不斷發(fā)展，激活遺產(chǎn)的活態(tài)性。早在1992年，聯(lián)合國教科文組織就開始在全球范圍內倡導在文化遺產(chǎn)的保護中引入數(shù)字化技術，并推動文化遺產(chǎn)數(shù)字化的發(fā)展。數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的運用程度也體現(xiàn)了一個國家數(shù)字基礎設施的發(fā)達程度?；谏鲜霰尘?，文章將從數(shù)字技術的視角探索文化遺產(chǎn)的保護傳承與展示利用。

1 數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的特點

數(shù)字化的文化遺產(chǎn)保護能拓寬參觀者的信息來源渠道，打破時間和空間上的局限，拉近傳統(tǒng)文化遺產(chǎn)與普通大眾之間的距離，用新的角度和多元化的形式對文物遺產(chǎn)進行詮釋和解讀。數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中具備先進性、數(shù)據(jù)的真實性、持久性、便捷性和互動性等特點。先進性主要體現(xiàn)在，數(shù)字技術在保護文化遺產(chǎn)中的運用在一定程度上可使文化遺產(chǎn)在數(shù)據(jù)采集、建模和修復過程中有效避免來自外部因素的破壞。數(shù)據(jù)的真實性主要體現(xiàn)在數(shù)字技術的精確捕捉可真實反映和記錄文化遺產(chǎn)的各項數(shù)據(jù)資料和歷史軌跡，相對真實地還原文化遺產(chǎn)的本來面貌，有利于文化遺產(chǎn)原真性和延續(xù)性的保護。持久性主要體現(xiàn)在數(shù)字技術的運用可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的永久性保護。便捷性主要體現(xiàn)在數(shù)字化展示手段的多樣化和便利性，用戶僅在手機、電腦、平板等移動設備上就能了解文化遺產(chǎn)知識?；有灾饕w現(xiàn)在利用虛擬現(xiàn)實、交互技術、人工智能等科技，讓觀賞者與文化遺產(chǎn)形成雙向的交流，形成沉浸式體驗，讓觀眾可以觸摸到歷史，實現(xiàn)文化傳承、情感鏈接。

2 數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的運用意義

“從人類社會與文明發(fā)展演化的趨勢來看，數(shù)字化革命不僅僅是一次科學范式的轉換，更是一場深刻的社會變革，改變了人類的思維方式與生活方式……其以信息資源處理、分發(fā)和共享為主要表征的數(shù)字化技術深刻影響和改變了人類的日常生活模式?！甭?lián)合國教科文組織在全世界范圍內推廣數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的應用，應用數(shù)字技術保護文化遺產(chǎn)已然引起了全世界學術界的關注，如歐洲文化遺產(chǎn)公共數(shù)據(jù)空間戰(zhàn)略和佛羅倫薩遺產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)項目；新興數(shù)字化產(chǎn)業(yè)浪潮勢不可擋，如英國的大英博物館、中國的故宮博物院、美國的大都會博物館等世界知名博物館，都在促進文化與科技之間的深度“化學反應”，讓藝術與文物真正做到隨身而行。

將數(shù)字技術運用在文化遺產(chǎn)保護中，就是站在科學技術視角解讀文化遺產(chǎn)的保護，借力科技尋求保護與發(fā)展的平衡點，實現(xiàn)文化遺產(chǎn)的活化利用，構建符合當代人生產(chǎn)生活及現(xiàn)實需求的社會場景與人文生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益相統(tǒng)一。一方面，數(shù)字技術為文化遺產(chǎn)的保護傳承和展示利用提供了新的方式。虛擬空間技術、AR互動體驗等手段以拼接、復制的方式修復被損毀的文化遺產(chǎn)。讓文化遺產(chǎn)“活”起來的同時，數(shù)字技術也為連接文化遺產(chǎn)與大眾提供了技術支撐。數(shù)字技術突破時空的界限讓“云游文化”成為現(xiàn)實，如“云游故宮”“云游博物館”，讓古老的文物以更加鮮活的姿態(tài)走進公眾的日常，拉近了公眾與文化遺產(chǎn)之間的距離，使文化遺產(chǎn)“活”在當下，走向未來。另一方面，數(shù)字技術拓展文化遺產(chǎn)周邊消費的廣度和深度。文化遺產(chǎn)周邊產(chǎn)品在數(shù)字技術的加持下，增加了文化遺產(chǎn)周邊產(chǎn)品的種類，縮短了文化遺產(chǎn)周邊產(chǎn)品的開發(fā)周期，拓寬了文化遺產(chǎn)周邊產(chǎn)品的消費渠道，推動文化遺產(chǎn)周邊產(chǎn)品的消費規(guī)模，推動了優(yōu)質文化遺產(chǎn)資源在全球的配置使用，助力地方社會經(jīng)濟發(fā)展。

3 數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的運用思路

文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護大致分為三個部分。一是利用數(shù)字技術建立文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，是文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護的重要手段，同時也是首要工作，以實物、文字、語音資料等為基礎，利用數(shù)字技術對文化遺產(chǎn)進行全面詳細的記錄，以實現(xiàn)信息的原始性、真實性和永久性；二是建立文化遺產(chǎn)模擬平臺，對文化遺產(chǎn)數(shù)字化成果進行多維數(shù)字化傳播，利用VR、AR等科技搭建出數(shù)字博物館、虛擬全景旅游等數(shù)字媒介展示空間，給觀眾帶來全新的心理和生理感受；三是借助數(shù)字技術修復文化遺產(chǎn)，對自然損毀、人為損毀和災害損毀的有價值的文化遺產(chǎn)進行修復和恢復。

3.1 數(shù)據(jù)庫建立

規(guī)范、全面、精細、符合標準的數(shù)據(jù)庫是數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中運用的前提。在進行數(shù)據(jù)收集整理的過程中，為避免片面地對形式和空間進行復制，應該在前期對文化遺產(chǎn)展開充分調研。數(shù)字技術在數(shù)據(jù)采集中的運用增強數(shù)據(jù)采集的可能性、便利性和完整性，文物保護及考古探測領域的工作人員在進行文物或建筑物模型模擬復原時，常常使用三維激光掃描技術。三維激光掃描技術又稱為實景復制技術，利用高速激光對所需物體進行掃描測量，即使是復雜建筑、不規(guī)則平面，三維激光掃描也可以充分發(fā)揮其精準快捷的優(yōu)勢，可快速地獲取物體表面空間形態(tài)的各個點坐標、結構和顏色等數(shù)據(jù)信息，在計算機中加工可直接生出1∶1彩色三維模型，為文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的建立提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。在龍門石窟東山擂鼓臺區(qū)考古探測中主要運用了三維激光掃描技術結合彩色圖像紋理采集技術，綜合結構光和激光掃描共同生成龍門石窟詳細的三維數(shù)據(jù)資料。與傳統(tǒng)的測量掃描技術相比，三維激光掃描技術具有測量時間少、人為誤差影響小的優(yōu)勢，不會因為傳統(tǒng)的拉線、綁皮尺的測量技術而產(chǎn)生距離偏移，在文物損傷較小的前提下實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)。對所采集的數(shù)據(jù)進行整理，統(tǒng)一文件格式，進行編碼分類和儲存，根據(jù)需求分門別類地設立小型子庫，建立較為完備的文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫的建立不僅是讓人們獲取文化遺產(chǎn)信息的物質基礎設施，同時也是數(shù)字化基礎設施。

3.2 文化遺產(chǎn)數(shù)字化平臺構建

文化遺產(chǎn)數(shù)字化平臺是指在文化遺產(chǎn)保護的過程中，將數(shù)字技術運用到文化遺產(chǎn)的展示工作中，借助虛擬現(xiàn)實技術、體感交互設計、全息投影等人工智能技術，根據(jù)文化遺產(chǎn)特征，構建沉浸式虛擬體驗空間。一方面，實現(xiàn)多元化、多維度的文化展示，推動文化遺產(chǎn)保護的高效性傳播與發(fā)展，助力虛擬文化旅游產(chǎn)業(yè)的開發(fā)；另一方面，給觀眾帶來了全新的體驗模式，虛擬交互體驗大大增加了觀賞者的藝術感知和審美體檢。不同于傳統(tǒng)展示空間的限制性，交互裝置的利用實現(xiàn)了一對一或一對多的交互體驗，從傳統(tǒng)的單向觀看轉變?yōu)殡p向互動的體驗模式，讓觀賞者在互動體驗中與文物“親密接觸”，可以更沉浸地去感受歷史文物的魅力。2020年7月16日，“積跬步以至千里—數(shù)字故宮線上分享會”在故宮博物院文化資產(chǎn)數(shù)字化應用研究所舉辦，發(fā)布“數(shù)字故宮”小程序，盡善盡美地展現(xiàn)了中國瑰寶的藝術價值，游客可根據(jù)故宮研究院慢直播的方式，穿行于故宮博物院整個全景地圖之中，感受珍貴的歷史文物，觸達文化數(shù)字記憶。2021年12月18日，由故宮博物院和騰訊公司聯(lián)合主辦的“‘紋以載道—故宮騰訊沉浸式數(shù)字體驗展”在深圳·海上世界文化藝術中心正式對外開放。在全新的數(shù)字體驗交互展中游客們可體驗更多新技術和新科技，用全新方式演繹獨屬于故宮博物院的文物紋樣之美。在本次展演中，“OUTPUT團隊提取了故宮古建、陶瓷、家具、織繡上的各種紋樣，在全場無一件實體文物的情況下，用數(shù)字技術賦予文博領域一種新的應用場景，充分體現(xiàn)了數(shù)字科技在文博領域的創(chuàng)新應用”。此外，歷經(jīng)17年，數(shù)字化匯聚了12405件古畫藏品的《中國歷代繪畫大系》出版了，并在中國國家博物館舉辦“盛世修典—中國歷代繪畫大系”展覽，以獨特視角全面呈現(xiàn)習近平總書記關心重視文化建設的歷史印記。故宮博物院做的不僅僅是復刻文化，而是對文化進行活態(tài)性傳承，讓歷史文化遺產(chǎn)實現(xiàn)創(chuàng)造性的轉化。

3.3 借助數(shù)字技術進行修復

數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的運用受到了社會各界的關注。隨著科學技術的進一步發(fā)展，文化遺產(chǎn)保護與科技創(chuàng)新越來越緊密，創(chuàng)新技術的出現(xiàn)為文化遺產(chǎn)的保護提供了更加有利的條件。2022年，受延慶區(qū)博物館委托，北京長城文化研究院、北京北建大建筑設計研究院有限公司、新維暢想數(shù)字科技（北京）有限公司組成課題組，對延慶區(qū)54塊長城碑刻進行了微痕識讀與研究。由于風化污染等原因，本次研究的五十余塊長城碑刻中，大約有十塊碑刻的字跡刻痕大多被損毀，最嚴重的幾近完全被破壞，已無法用肉眼辨別其字跡。在修復過程中，通過數(shù)字技術對全部碑刻進行微痕提取。具體而言，借助三維激光掃描儀、高清相機等對全部碑刻進行無接觸、無損傷、近距離的掃描和拍攝，在獲得數(shù)據(jù)后，通過專業(yè)算法結合光影、刻痕、顏色等基礎信息分析，并對圖形圖像進行數(shù)字處理，最終去除影響視覺的污損、局部修復殘損，使得模糊的文字逐漸變得清晰起來，消失的文字也慢慢浮現(xiàn)在研究者眼前。在長城碑刻的解讀中，數(shù)字技術的運用極大提升工作效率，微痕提取大大提高辨識度，同時也大幅提高文獻識別的正確率，為長久保存文物信息、發(fā)掘文物價值起到了至關重要的作用。數(shù)字技術，如AR、VR、全景數(shù)位掃描等新科技，應全面運用到文化遺產(chǎn)保護與展示中，賦能文化遺產(chǎn)傳承利用。

4 數(shù)字時代下，圓明園不再是文明的“廢墟”

圓明園是清代著名的皇家園林，是清代行宮式御園，占地約3500000平方米，包括圓明園、長春園和綺春園。圓明園有百余處風景建筑群，布局和諧合理，體現(xiàn)了科學嚴謹?shù)臉嬎己筒┐缶畹膫鹘y(tǒng)文化。圓明園不僅在中國園林史上占有重要地位，在世界上也享有很高的聲譽，有“萬園之園”和“一切造園藝術的典范”的美譽，可謂“雖由人做，宛自天開”。圓明園同時也是一座皇家博物館，收藏極為豐富，包括圖書、字畫、文物、珍寶等方面，堪稱文化寶庫。圓明園蘊含有豐富的歷史和文化價值，在被焚毀了一個多世紀以后，正在借助高科技重新立體再現(xiàn)?！皵?shù)字圓明園”研究匯集與圓明園相關的歷史文獻、影像資料、學術研究等數(shù)據(jù)資料，借助虛擬現(xiàn)實及增強現(xiàn)實技術，展現(xiàn)圓明園的過去、現(xiàn)狀與未來，讓國人廣泛了解，被世界銘記。

數(shù)字圓明園的復原工作始終堅持科學性、真實性原則。通過數(shù)字化信息收集流失的文物信息，進行數(shù)字化存檔。對于遺址地的數(shù)字復原，綜合運用三維信息采集技術，如遙感技術、低空航空攝影、三維激光掃描、近景攝影測量、手動測繪和探地雷達對遺產(chǎn)地進行全信息記錄，對遺址和散落的構件進行編號，建立跟蹤式的詳細圖文檔案；然后運用采集的遺址信息對遺址地進行虛擬拼接，以及判讀其準確度；對于遺址建筑的數(shù)字復原，結合歷史圖紙（圓明園四十景圖）、建筑構件（清代樣式房圖紙）以及文字信息的描述（文獻檔案、考古報告），整理各景區(qū)和建筑的發(fā)展、演變歷史，通過3D建模、貼圖渲染等數(shù)字技術建造精度的建筑和山水數(shù)字模型，傳承歷史記憶；通過虛擬現(xiàn)實技術將研究的成果轉化為數(shù)字沉浸式的展覽，讓公眾在數(shù)字空間內穿越時空，領略圓明園的壯麗輝煌和滄桑巨變，感悟圓明園博大精深的歷史和文化。將復原研究轉化為可步入的數(shù)字沉浸空間，圓明園從屈辱的戰(zhàn)爭廢墟到面向公眾開放的遺址公園，又通過數(shù)字圓明園重現(xiàn)輝煌，展示了百年來我國實力的顯著變化。

5 結語

在科學技術快速發(fā)展的當今世界，數(shù)字技術的應用對于文化遺產(chǎn)的保護與傳承有很強的現(xiàn)實意義，在今后的文化遺產(chǎn)數(shù)字化實踐過程中，新的技術手段定會為文化遺產(chǎn)的保護與傳承帶來新思路、新方法。最近幾年以來，各級政府、各級文化保護單位和文博機構積極推動文化遺產(chǎn)保護數(shù)字化工作，如黨的二十大報告中特別提出，要“實施國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略”，“加大文物和文化遺產(chǎn)的保護力度，加強城鄉(xiāng)建設中歷史文化保護傳承，建好用好國家文化公園”。經(jīng)過歷年來的不斷探索和實踐，積累了相應的經(jīng)驗，獲得豐富的成果。文章重點分析數(shù)字技術在文化遺產(chǎn)保護中的應用，從文化戰(zhàn)略角度出發(fā)，將文化事業(yè)和科學技術緊密結合起來，借助科學技術推動文化事業(yè)的發(fā)展，為文化遺產(chǎn)保護提供長久的動力。數(shù)字技術為推進文化遺產(chǎn)的數(shù)字化進程提供了技術保障，數(shù)字技術與文化遺產(chǎn)的跨界融合，推動文化遺產(chǎn)創(chuàng)造性轉化和創(chuàng)新性發(fā)展，也讓人們能夠更加真實地體驗藝術和文化；全民參與為推進文化遺產(chǎn)的數(shù)字化進程提供了社會基礎，數(shù)字技術與文化遺產(chǎn)的跨界融合，讓人們能更加便捷地接觸到藝術和文化。

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