王時(shí)偉，博士、教授，博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任華中科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院副院長(zhǎng)、光影交互服務(wù)技術(shù)文化和旅游部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，數(shù)字光影技術(shù)湖北省工程研究中心主任，教育部動(dòng)畫、數(shù)字媒體專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，中組部國(guó)家特聘專家。

王時(shí)偉教授從不可移動(dòng)文物的數(shù)字化保護(hù)與應(yīng)用、可移動(dòng)文物的數(shù)字化保護(hù)與應(yīng)用、博物館的信息化數(shù)字化建設(shè)、未來發(fā)展展望四個(gè)方面作《文物數(shù)字化資源的創(chuàng)新應(yīng)用與展望》主題演講。

王時(shí)偉教授視頻發(fā)言內(nèi)容：

中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳在2018年10月印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)文物保護(hù)利用改革的若干意見》，其中明確指出：“充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等信息技術(shù)，推動(dòng)文物展示利用方式融合創(chuàng)新，推進(jìn)‘互聯(lián)網(wǎng)+中華文明’行動(dòng)計(jì)劃。”

去年以來，中央深改委審議通過《關(guān)于讓文物活起來、擴(kuò)大中華文化國(guó)際影響力的實(shí)施意見》，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《“十四五”文物保護(hù)和科技創(chuàng)新規(guī)劃》，提出“十四五”時(shí)期是我國(guó)從文物資源大國(guó)向文物保護(hù)利用強(qiáng)國(guó)跨越的關(guān)鍵時(shí)期。新形勢(shì)下，全方位提高文物保護(hù)利用和文化遺產(chǎn)保護(hù)傳承的數(shù)字化水平，有助于推動(dòng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新性發(fā)展，有助于中華文化更好地“走出去”。文博數(shù)字化促進(jìn)了文化強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，為文物保護(hù)與研究提供支撐，加快了文化遺產(chǎn)價(jià)值的傳播，順應(yīng)了社會(huì)發(fā)展的新形勢(shì)。

為加快文物數(shù)字化保護(hù)步伐，山西省文物局在2020年出臺(tái)了《山西省不可移動(dòng)文物數(shù)字化保護(hù)指導(dǎo)意見》，旨在規(guī)范開展重要國(guó)保、省保及瀕危彩塑壁畫數(shù)字化采集工作，逐步實(shí)現(xiàn)山西全省文物數(shù)字化保護(hù)全覆蓋。

不可移動(dòng)文物的數(shù)字化

不可移動(dòng)文物因其不可移動(dòng)的特點(diǎn)，且基本能長(zhǎng)期處于自然環(huán)境中，避免不了自然的侵蝕和人為的損壞，這些損害都是不可逆的。傳統(tǒng)的文字及圖片的記錄方式，無法全面、真實(shí)地記錄文物信息，使用三維數(shù)字化技術(shù)，在不接觸文物本體的情況下，可以記錄真實(shí)、完整的文物現(xiàn)狀信息并永久存檔。根據(jù)獲取的文物現(xiàn)狀信息，為后續(xù)的文物保護(hù)工作提供可靠的參考建議，可實(shí)現(xiàn)文物信息的永續(xù)利用。

我國(guó)數(shù)字化技術(shù)在文物保護(hù)方面研究與應(yīng)用起步比較晚，但近年來發(fā)展很快，在對(duì)不可移動(dòng)文物考古工作的過程中，已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)，并取得了一定的成效。

三維數(shù)字化通常采用三維激光掃描技術(shù)、近景攝影測(cè)量技術(shù)、傾斜攝影測(cè)量技術(shù)等方法。

三維激光掃描技術(shù)是一種可以自主發(fā)射激光、與目標(biāo)無須接觸就可以獲取目標(biāo)物體表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)的測(cè)量方法，該測(cè)量方法精度極高，是新時(shí)代測(cè)繪技術(shù)的重大創(chuàng)新。地面三維激光掃描儀改變了傳統(tǒng)的單點(diǎn)性測(cè)量模式，它能夠更快速、全面地采集被測(cè)對(duì)象的信息，極大地推進(jìn)了測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，提高了測(cè)繪的效率和精準(zhǔn)度。目前，三維激光掃描技術(shù)已經(jīng)在古建筑、文物遺址測(cè)量等方面得到了廣泛應(yīng)用。

近景攝影測(cè)量技術(shù)是不可移動(dòng)文物測(cè)繪中常見的技術(shù)，該技術(shù)是基于人眼的雙眼間存在的視差，通過拍攝兩個(gè)目標(biāo)物的照片，利用拍攝瞬間獲取被測(cè)目標(biāo)文物的位置信息。通過使用“后方交會(huì)—前方交會(huì)”的方法，計(jì)算出照片中目標(biāo)物的方位元素，最終根據(jù)對(duì)計(jì)算像控點(diǎn)的深入解析從而獲取目標(biāo)物的實(shí)際地面坐標(biāo)，構(gòu)建三維坐標(biāo)模型，主要應(yīng)用于測(cè)繪石刻文物、石窟等。

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)則是利用無人機(jī)航攝獲取的影像信息，經(jīng)過處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系，生成三維模型。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)發(fā)展日趨進(jìn)步與成熟，尤其是小型消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的使用，這種無人機(jī)具有便攜、操作方便、成本低、綜合性能好等優(yōu)勢(shì)，更適用于日常工作，在不可移動(dòng)文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。

在文物信息的數(shù)字化存檔方面，通過數(shù)據(jù)配準(zhǔn)生成文物點(diǎn)云模型，再通過三維重建技術(shù)進(jìn)一步生成網(wǎng)格和紋理，得到文物的三維幾何模型。突破了傳統(tǒng)方法的諸多缺點(diǎn)，記錄真實(shí)、系統(tǒng)和全面的不可移動(dòng)文物現(xiàn)狀信息，可實(shí)現(xiàn)文物數(shù)字化信息安全、永久存檔，同時(shí)完善點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

比如，考古現(xiàn)場(chǎng)三維數(shù)字化可全面記錄遺存的層位關(guān)系、堆積狀態(tài)、空間尺度等信息，是一種對(duì)考古過程的實(shí)時(shí)數(shù)字化及可視化的動(dòng)態(tài)記錄。土墩墓發(fā)掘過程中，在每個(gè)關(guān)鍵發(fā)掘階段均采集了三維數(shù)據(jù)，獲得了完整、精確的發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用基礎(chǔ)點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步得到位置圖、剖面圖、正射影像圖等，對(duì)土墩墓整個(gè)發(fā)掘過程進(jìn)行了全面的數(shù)字化信息化記錄。

再如，文物病害調(diào)查與虛擬修復(fù)文物病害調(diào)查應(yīng)用中，三維激光掃描和傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠全面采集文物的數(shù)據(jù)信息，記錄病害的位置、測(cè)量病害的尺寸等，通過數(shù)據(jù)處理，可以通過三維重建得到較高精度的真三維模型。在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行病害評(píng)估和虛擬修復(fù)，可以避免因接觸對(duì)文物可能造成的二次傷害，大幅提高了工作效率。

不可移動(dòng)文物通過數(shù)字化虛擬展示不受時(shí)間、空間的限制，提高公眾深入游覽的沉浸感，還能實(shí)現(xiàn)文物的信息共享，滿足研究人員的研究需求，同時(shí)這種方式能夠減少實(shí)地游覽對(duì)文物造成的破壞，降低文物的安全風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)字化展示實(shí)現(xiàn)了不可移動(dòng)文物在更大范圍的展示和傳播。

壁畫保護(hù)應(yīng)用中，則對(duì)敦煌壁畫的病害數(shù)據(jù)進(jìn)行了深度學(xué)習(xí)，研究形成了一整套自動(dòng)識(shí)別并添加圖示的算法，解決了敦煌壁畫前期采樣拍攝的大體量數(shù)據(jù)收集與識(shí)別問題。即使專家無法到達(dá)洞窟內(nèi)部，也能夠洞悉所有細(xì)節(jié)，方便為壁畫進(jìn)行遠(yuǎn)程問診。通過遠(yuǎn)程拍攝與診斷，為敦煌壁畫的多發(fā)病“酥堿病”進(jìn)行了確診，并提出了綜合治理的辦法，從源頭上遏制了壁畫的進(jìn)一步損毀。

同時(shí)，石質(zhì)文物的數(shù)字化工作面臨著考古、研究、展示、教育，傳播、利用等多方面的應(yīng)用需求，同時(shí)面對(duì)著數(shù)碼攝影、二維掃描、三維掃描、攝影測(cè)量、光度立體、CT掃描、地質(zhì)雷達(dá)等一系列信息采集技術(shù)手段的選擇。在摩崖造像的數(shù)字化考古調(diào)查、風(fēng)化碑刻的數(shù)字化識(shí)讀、館藏石質(zhì)文物的高保真數(shù)字化均有體現(xiàn)。

可移動(dòng)文物的數(shù)字化

可移動(dòng)文物的數(shù)字化保護(hù)是指：利用數(shù)字化技術(shù)，對(duì)文物的基本要素和相關(guān)信息進(jìn)行全方位和高精度的采集、記錄、存儲(chǔ)，由此對(duì)文物本體的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)文物的利用提供多樣化途徑，全面提升文物保護(hù)、利用和管理工作水平。

國(guó)家科技部開展了“文物數(shù)字化保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系及關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研究與示范”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。故宮博物院在該項(xiàng)目中牽頭承擔(dān)“可移動(dòng)文物數(shù)字化保護(hù)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研究與示范”的研究工作。

文物數(shù)字化采集設(shè)備對(duì)文物進(jìn)行掃描、復(fù)制。與現(xiàn)代數(shù)碼相機(jī)的有機(jī)結(jié)合，具有高分辨率、高穩(wěn)定性、速度快、掃描尺寸大的特點(diǎn)。3D掃描技術(shù)、3D打印技術(shù)除了可以進(jìn)行一比一復(fù)制，還能根據(jù)需要自由調(diào)整打印比例。一旦對(duì)文物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，建立3D模型，獲得的3D打印模型就完全獨(dú)立于文物而存在，可以按需求無限次對(duì)其進(jìn)行打印、復(fù)制。其復(fù)制品可以用于文創(chuàng)研發(fā)設(shè)計(jì)，開發(fā)。

利用現(xiàn)代化的分析檢測(cè)設(shè)備，如造紙纖維分析儀、便攜式測(cè)色儀、便攜式X射線熒光能譜儀、超景深三維視頻顯微鏡、便攜式顯微拉曼光譜儀及金相分析系統(tǒng)等可提取文物表面及內(nèi)部信息。利用這些設(shè)備可以獲取文物的成分、結(jié)構(gòu)、顏色、紋理圖案、材料、病害等信息。

可移動(dòng)文物的數(shù)字化也可用于文物的數(shù)字化展陳。一方面，可使文物信息的傳播與文物知識(shí)交流更方便。博物館可以通過互聯(lián)網(wǎng)以圖片、文字、多媒體等多種形式向全球進(jìn)行廣泛的傳播與交流，不受時(shí)間和空間的限制，大大加強(qiáng)了文物宣傳范圍和力度。另一方面，一旦實(shí)體文物受到不可抗力損毀，或在保管過程中的自然損毀（腐蝕），如有機(jī)質(zhì)文物，那么，文物還將以數(shù)字化的方式存在。

博物館的信息化數(shù)字化建設(shè)

建立系統(tǒng)的文物考古數(shù)字信息庫和數(shù)據(jù)庫方面。第一，文物館的數(shù)字信息圖像采集，應(yīng)對(duì)各種文物具體特征情況有一定的知識(shí)掌握并能夠結(jié)合實(shí)際文物特征情況進(jìn)行各種類別化的劃分，便于針對(duì)文物各種數(shù)字化圖像信息進(jìn)行搜集、編碼、錄入。第二，對(duì)經(jīng)過搜集的數(shù)字信息及時(shí)進(jìn)行有效搜集處理與整合使用。同時(shí)，展開數(shù)字信息資源管理可以達(dá)到信息資源的有效分享。

關(guān)聯(lián)文物特色展示展覽網(wǎng)站平臺(tái)方面。第一，博物館能夠進(jìn)行數(shù)字化場(chǎng)館建設(shè)，能夠通過現(xiàn)代數(shù)字信息處理技術(shù)重新構(gòu)建數(shù)字化文物特色展覽場(chǎng)館，通過數(shù)字影音、圖像、聲音等多種功能相互融合，讓社會(huì)人們能夠全方位、多層次視角地深入了解文物館的內(nèi)涵與相關(guān)信息。第二，構(gòu)建館內(nèi)珍貴文物數(shù)字信息實(shí)時(shí)搜集服務(wù)網(wǎng)站。信息網(wǎng)站設(shè)計(jì)建設(shè)過程要充分綜合利用檔案館建筑特色與館藏特征，將館內(nèi)珍貴文物實(shí)時(shí)搜集傳輸至信息網(wǎng)絡(luò)中。這樣便于及時(shí)征集社會(huì)公眾建議意見，加強(qiáng)了對(duì)博物館相關(guān)工作人員的信息服務(wù)意識(shí)認(rèn)知。

云展覽、博物館AR、VR展陳方面。隨著5G時(shí)代的到來以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字化博物館漸漸成為一種趨勢(shì)，數(shù)字化博物館運(yùn)用AR技術(shù)、VR技術(shù)、三維立體制作、多媒體信息技術(shù)等，建立了立體環(huán)繞式全景線上的虛擬展廳，立體、多角度地展示了歷史文物。數(shù)字化博物館擺脫了時(shí)間上與空間上的限制，縮進(jìn)歷史以及現(xiàn)代的距離，讓大眾能夠沉浸式的體驗(yàn)歷史文化的魅力。2020年新冠肺炎疫情爆發(fā)后，故宮博物院及時(shí)整合推出綜合型全媒體線上服務(wù)項(xiàng)目“云游故宮”，包括看文物、看古建、看展覽等6大版塊。

未來發(fā)展與展望

近年來，數(shù)字化建設(shè)賦予了文物“新生命”，不斷豐富的數(shù)字化技術(shù)手段和展示場(chǎng)景，讓陳列在廣闊大地上的遺產(chǎn)和收藏在博物館里的文物都“活”了起來。擴(kuò)大數(shù)字化技術(shù)在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用，可以文物的保護(hù)系統(tǒng)更加完善，且數(shù)字化技術(shù)的使用節(jié)約了保護(hù)不可移動(dòng)文物所需的人力物力資源，減輕了保護(hù)不可移動(dòng)文物的財(cái)務(wù)壓力，同時(shí)還可以有效提高保護(hù)不可移動(dòng)文物工作的效率和質(zhì)量。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用是文物保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

此外，科學(xué)合理的保護(hù)方案離不開歷史文獻(xiàn)和大數(shù)據(jù)的有力支撐，加強(qiáng)文物的數(shù)字化管理，形成科學(xué)有效的大數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，為永續(xù)的文物保護(hù)研究夯實(shí)基礎(chǔ)。數(shù)字博物館深度發(fā)展將以數(shù)字資源為基礎(chǔ)，以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)為手段，逐步推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”與全館各部門的資源整合、互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享、分級(jí)應(yīng)用。

古老的文化遺產(chǎn)與新潮的元宇宙在過去、當(dāng)下和未來三重維度產(chǎn)生交集。過去，文化遺產(chǎn)以物質(zhì)和非物質(zhì)的形態(tài)體現(xiàn)元宇宙的核心要素；當(dāng)下，文化遺產(chǎn)與元宇宙嘗試多種融合方式；未來，文化遺產(chǎn)將在數(shù)字求真、科技向善、人文致美三個(gè)向度發(fā)力。通過牽手元宇宙，文化遺產(chǎn)彰顯虛擬世界的文明力量，同時(shí)利用數(shù)字技術(shù)促進(jìn)自身“活起來”，從而實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)與協(xié)同治理。