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科技让文物“长生”
——浙江大学文化遗产数字化“基因库”创新实践

来源:中国文物报
作者:黄艳玲

当前,数字技术迅猛发展正深刻重塑着世界文明形态,文化遗产的永久保存与活化传承被赋予了全新的时代内涵。浙江大学文化遗产研究院历经二十余年深耕,以“精准数字化+严谨考古”为核心理念,构建起覆盖高保真采集、智能处理与活化应用完整体系的文化遗产数字化“基因库”。这一实践不仅响应了文化遗产?;ぜ际醮葱碌钠惹行枨螅参泄幕挪氖只;び肴虼ヌ峁┝讼低承越饩龇桨?。

时代命题:文化遗产数字化的困境与求索

文化遗产的多样性与复杂性,让数字化保护面临全方位考验。传统?;し绞侥岩杂Χ晕奈锒嘌源吹闹疃嗉际跏逝淠烟猓翰豢梢贫奈锶缡咚?、古建筑体积庞大,需多角度、多尺度采集,而光线不足、空间狭窄等复杂环境问题直接影响数据质量;可移动文物如丝织品、书画等脆弱易损,陶瓷、玉石等器物表面反光或结构特殊导致三维建模易失真,大量数据处理仍依赖人工干预,都对数据采集提出了极高要求。

管理应用层面的短板同样显著。资金与技术资源多向国宝级文物倾斜,大量普通文物数字化缺乏经费支持;基层文?;辜际跄芰Ρ∪?,兼具考古素养与数字技能的复合型人才稀缺;数字化项目多为“一次性工程”,缺乏长期动态维护机制与全国性资源整合平台,难以实现文化遗产信息的持续更新与高效利用。此外,高精度与高效率的矛盾、行业标准的缺失、智能化处理工具的不足、跨学科协作壁垒与知识产权?;ひ约笆莅踩牍蚕淼氖Ш猓徊街圃剂耸只晒募壑底?,让文化遗产数字化陷入“采集难、处理繁、应用窄、管理散”的困境。

如何突破技术瓶颈,实现文物信息的永久保存、科学研究与公众共享?为了系统回应这些挑战,浙江大学文化遗产研究院给出了答案:构建集高保真采集、智能处理与活化应用于一体的数字化“基因库”体系,突破传统文物保护的技术瓶颈,开启数字时代文化遗产?;?、研究与传播的全新范式,让数字技术成为文化遗产“永续生存”的基石。

创新实践:从精准采集到智能应用全流程覆盖

文化遗产的数字化保护是一项跨学科的系统工程。浙大团队以考古学为基础,融合计算机科学、材料工程、艺术史等多学科方法,形成了“采集—处理—展示”的完整技术框架,实现文化遗产数字信息的精准捕捉与高效利用。

精准采集破解多样性适配难题。团队自主研发多源数据融合技术,集成三维激光扫描、近景摄影测量、多光谱成像等多样化采集手段,搭配无人机、手持式扫描仪等轻量化设备,结合智能补光与温湿度监测的自适应环境调控技术,实现微米级、非接触、全要素的信息覆盖。针对不同类型文物特点,团队陆续研发了一系列专用装备与软件系统:为应对纺织品等脆弱平面文物图像信息采集开发高分辨率线性扫描设备,解决大尺幅书画、纺织品精细结构的无损采集难题;在山西水神庙壁画数字化项目中,通过自主设计的颜色管理与还原系统,成功实现明代壁画高保真色彩还原。

智能处理攻克技术转化瓶颈。在数据处理与分析阶段,团队开发了点云去噪、多源数据配准、三维建模与纹理映射等关键技术,建立一套标准化流程以确保数据质量和精准转化。采用激光扫描重建、NeRF神经渲染等技术,实现对复杂结构文物的完整精准重建;引入人工智能算法分析???,基于大数据提供科学修复方案,实现病害识别、年代判定与知识图谱构建。特别是在龙门石窟项目中,通过AI辅助分析佛首与佛身的数字模型,为文物修复提供了精准的数据支撑,成功实现流失海外文物“身首合璧”的虚拟重现。

活化展示撬动资源“从存到用”。依托WebGL、UE5 Nanite等轻量化引擎,浙大团队利用VR考古、AR导览、3D打印、元宇宙展馆等多样化交互形式,推动文物数字资源从“存档”走向“活用”。其中,3D高保真测量与重建技术的创新应用是一大亮点,团队不仅完成了石窟寺、古建筑及彩塑的高精度采集,还通过3D打印复制实现了文物的异地展览。2017年,云冈第3窟原比例复制窟在青岛落成,创造大型不可移动文物形态与质感精准还原的新纪录;2020年,云冈第12窟通过“积木式”模块化3D打印技术实现整体复制,成为全球首座可移动巡展的石窟,先后在杭州、上海、北京等地展出;“盛世修典——‘中国历代绘画大系’巡展”中吸引数百万观众的“石窟长廊”、中国历代绘画大系典藏馆中“走进”佛光寺东大殿触摸唐代木构建筑的VR体验,这些数字化成果转化为丰富多样可感知的文化体验,不仅为濒危文物建立了“数字保险库”,更形成了“限流开放+数字替补”的新型保护模式,成为观众跨越时空沉浸式感受文化遗产魅力的桥梁,实现?;び肜玫牧夹云胶?。

体系构建:打造规?;肿试纯?/strong>

标准化建设促进行业协同。标准统一是数字化共享的前提,不同机构采用的设备与数据格式各异,缺乏统一标准导致数据难以共享整合。为破解文物数字化过程中存在的标准不一、数据孤岛等行业痛点,浙江大学牵头制定《可移动文物三维数字化采集与加工》等8项行业及地方标准规范,建立从石窟寺、古建筑及馆藏文物等数据采集到质量评价的完整标准链。标准制定过程中注重贴合考古学研究需求,如《石窟寺文物摄影测量三维数字化采集规程》明确考古线图绘制的数据标准,实现数字化技术与考古研究的深度融合,为行业发展提供统一“度量衡”,有效推动不同机构间的数据共享与成果整合。

以平台建设支撑资源共享。浙江大学依托“石窟寺文物数字化保护国家文物局重点科研基地(浙江大学)”与“艺术与考古图像数据实验室”(教育部哲学社会科学实验室)等省部级平台,建成容量超500TB的文化遗产数字资源库。资源库涵盖敦煌莫高窟、云冈石窟、龙门石窟、大足石刻、平遥古城(双林寺)、五台山(佛光寺/南禅寺)、大运河(杭州段)等近十处世界遗产,以及全国20多个省区市超220项重点文物数字化工程,覆盖石窟寺、古建筑、壁画、大遗址及馆藏文物等,形成规模庞大、内容丰富的综合性“数字基因库”。平台通过云端交互系统,在保障数据安全的前提下向研究机构和公众开放部分资源,既为学术研究提供丰富一手资料,也推动了文化遗产的数字共享与普惠传播。

实践成效:从田野考古到产业赋能的系统性转化

浙江大学文物数字化体系不仅在技术上实现了突破,更在文化传播、产业发展与人才培养方面产生了广泛影响。

学术研究与考古实践深度融合。团队将数字化技术贯穿考古调查、文物?;び胙跹芯咳蹋纬梢幌盗芯哂惺痉兑庖宓某晒?。与宁夏文物考古研究所合作历时八年完成的《须弥山石窟考古报告?圆光寺区》,成为我国首部系统融合数字化技术的石窟寺考古报告,创新数字测绘、正射影像与考古线图相结合的编写范式;浙江石窟造像专项调查对全省87处石窟寺与摩崖造像进行全面数字化记录,出版《浙江石窟造像调查报告》,为区域研究提供完整基础资料;已出版的《雷音洞2012年度考古调查报告》及正在编制的《古阳洞数字化考古报告》《云冈第12窟考古报告》《烟霞洞数字化考古报告》等,进一步完善了数字化考古的方法论体系。多学科协作模式有效解决了文保专家与技术人员沟通不畅的问题,让数字化成果精准对接学术研究与?;な导枨?。

产业生态与人才培养双丰收。项目激活“文物数字孪生”新业态,推动3D打印材料研发、数字版权交易、虚拟展览等产业链协同发展,为文化产业发展注入了新动力。专用砂岩粉末市场价因技术推广下降40%,技术成果在文博行业推广应用率达80%以上,衍生经济价值超亿元。

在人才培养方面,团队通过跨学科项目培育了一批兼具考古素养与数字技能的复合型人才,承担10余项国家科技重大专项,形成“考古需求牵引技术研发,技术创新支撑考古研究”的良性互动,为我国文化遗产数字化事业储备了核心力量。

面向未来,浙江大学文化遗产研究院将继续深耕智能采集、AI分析与数字孪生等核心技术,推动构建全国统一的文物数字资源平台,同时,团队将进一步加强国际协作与交流,推动中国文化遗产数字化标准与技术走向世界,通过技术输出、国际巡展等形式,为全球文化遗产?;ぬ峁┲泄腔塾胫泄桨福θ死辔拿鞫嘌缘挠佬?。

(作者单位:浙江大学文化遗产研究院)

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