張云彥

摘 要：殷墟文化遺產(chǎn)是全人類文明的寶庫，具有很強的地域性特征，是不可再生的人類財富，對其進行數(shù)字化保護與開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。文章運用文獻分析、實地考察、技術探索等多種研究方法，分析歷史文化遺產(chǎn)數(shù)字化的優(yōu)勢與可行性，有針對性地對數(shù)字化技術的應用案例和步驟進行探索，根據(jù)殷墟文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)現(xiàn)狀提出數(shù)字化的保護開發(fā)路徑，并探索數(shù)字化應用過程中可能遇到的問題及其解決辦法。一方面應用數(shù)字化技術對文化遺產(chǎn)進行更好的記錄和保護;另一方面，在提升博物院的文化體驗的同時，通過多方式、平臺與技術促進殷墟文化的傳承與創(chuàng)新。

關鍵詞：文化遺產(chǎn);數(shù)字化保護;逆向工程;三維掃描;3D打印

基金項目：本文系安陽市社會科學規(guī)劃課題（ASKG20148）研究成果。

文化遺產(chǎn)是不可再生的歷史文化資源，是國家文明的“金色名片”。運用科技的力量加強殷墟文化保護、修復和開發(fā)利用，對傳承和弘揚中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，提升國民文化素養(yǎng)，增強民族凝聚力，具有重要意義。

保護和開發(fā)是歷史文化遺產(chǎn)不可分割、緊密相連的兩個方面，數(shù)字化技術使保護和開發(fā)兩方面更加緊密相連，更加有利于其在“保護中開發(fā)，在開發(fā)中保護”。目前，對數(shù)字化技術在文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)中的應用研究方面，學者周明全等分析介紹了常用的數(shù)字化技術及其設備與工作原理，并闡述文物修復的基本方法[1];學者劉杰等對3D打印技術在文物修復方面的可行性方案進行探索，并提出基本的修復工藝步驟[2];學者王海南以貴州少數(shù)民族文化為例，研究逆向工程技術在文化遺產(chǎn)保護中的應用[3];學者劉文怡等通過對陜西歷史博物館的一件隋代文物殘缺損失部位的修復，闡述修復流程及方法過程，并證明三維掃描和快速成型技術在文物修復中的強大優(yōu)勢[4];學者雷蔓等以布藝工藝品為例，提出數(shù)字化技術應用能夠有效縮短開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質量，為民族工藝品的數(shù)字化保護與開發(fā)提供了新途徑[5]。這些文獻都為本課題的研究與開展提供了參考，將在此基礎上研究數(shù)字化技術在殷墟文化遺產(chǎn)的保護與開發(fā)中的應用。

一、數(shù)字化技術在殷墟文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)中的優(yōu)勢

（一）殷墟文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護的優(yōu)勢

數(shù)字記錄與數(shù)字保存有利于殷墟文化遺產(chǎn)保護的整體性，建立永久檔案和數(shù)據(jù)庫是文化遺產(chǎn)保護的重要策略;利用逆向工程、3D建模、虛擬現(xiàn)實等技術，實現(xiàn)數(shù)字再現(xiàn)與復原。

首先，利用三維掃描技術將藝術品、文物、建筑等進行數(shù)字化，生成數(shù)字模型庫，建立數(shù)字博物館。其次，對于變形嚴重、破損面積較大的文物，數(shù)字化修復是較好的保護方法，可減少對文物的二次傷害，對缺損部分的制作都可在與文物非接觸的情況下完成。再次，數(shù)字化技術也為碎片文物的拼合提供創(chuàng)新方法，將碎片進行編號后掃描、建模、打印，然后進行拼合處理，減少試錯及對原件的損壞。

（二）殷墟文化遺產(chǎn)數(shù)字化開發(fā)的優(yōu)勢

數(shù)字化技術為殷墟文化資源的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供了廣闊空間，可在不破壞文化遺產(chǎn)原貌的狀況下大力開發(fā)其文化價值與經(jīng)濟價值;數(shù)字化、網(wǎng)絡平臺可實現(xiàn)殷墟文化最大限度廣泛共享。

數(shù)字化技術在殷墟文化遺產(chǎn)中的運用，可以貫穿文物發(fā)掘、修復、保護與宣傳等整個過程。首先，在文物發(fā)掘初期，通過探測器與掃描儀獲得文物的擺放、位置情況，便于考古專家開展工作，減少對文物的傷害，且利于對遺址建筑形態(tài)的探索與數(shù)字成影。其次，數(shù)字可視化的采集過程、修復與保護措施都可制作成影像資料，供研究者、學者參觀學習，使文物資料動起來。最后，數(shù)字化技術也會擴大殷墟文化遺產(chǎn)的傳播途徑，全方位多角度展示文物，加強互動性，增強游客的文化體驗感。

二、關鍵的數(shù)字化技術探索

（一）數(shù)字化技術在文化遺產(chǎn)保護中的應用范疇

1.修復保護

運用數(shù)字化技術獲取文物的三維數(shù)據(jù)，并逆向推出破損文物缺失部分的數(shù)據(jù)，進行三維建模，再運用3D打印技術進行快速成型，實現(xiàn)對文物的無接觸完好修復，實現(xiàn)文物的基礎保護工作。

2.情景再現(xiàn)

運用數(shù)字攝影、三維信息獲取、多媒體及虛擬現(xiàn)實技術等手段還原遺址形貌，創(chuàng)設虛擬情景，再現(xiàn)器物制作的過程，將人們置身于當時的文化氛圍中，使觀賞者通過一個全新的視角更立體化地感受文化遺產(chǎn)的魅力。

3.數(shù)字管理

數(shù)字化技術處理是對文化遺產(chǎn)的一種較新型的保護方式，文化遺產(chǎn)內容豐富、形式多樣，運用大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)對各種文化遺產(chǎn)項目相關資料的搜集、整理、記錄工作，并通過數(shù)據(jù)分析技術使工作人員可以準確地找到需要的資料信息。尤其在各區(qū)域文化遺產(chǎn)保護部門大力建設數(shù)據(jù)資源庫、共享共建情況下，對文化遺產(chǎn)資料管理工作效率的提升起到極大的促進作用。

4.共享傳播

在QQ、微信、微博等智能手機App的作用下，數(shù)字化技術為文化遺產(chǎn)的廣泛傳播提供了一個較為完整和多樣化的渠道。更多的普通大眾足不出戶，就能夠更加方便、快捷地了解文化遺產(chǎn)內容、價值及內涵。在以新媒體為主的信息傳播渠道內，我們每個人都是文化遺產(chǎn)信息的傳播者和接收者，有助于文化遺產(chǎn)社會性保護工作的廣泛開展。

（二）逆向工程技術

逆向工程也稱反求工程、反向工程等，可通過各種測量手段獲得對象物品的三維數(shù)據(jù)，再進行幾何建模，得到三維數(shù)字模型[6]。應用在文物修復工作中其工作流程如圖1所示，通過三維技術掃描獲得文物的空間坐標數(shù)據(jù)，運用逆向工程技術反推出破損文物的缺失部分，然后進行數(shù)據(jù)處理得到數(shù)字化模型，再選擇恰當?shù)牟牧线M行快速成型，根據(jù)文物特征進行模型處理，最后進行修補，也可實現(xiàn)對珍貴文物進行復制。

（三）三維數(shù)據(jù)掃描技術

三維數(shù)據(jù)掃描是逆向工程的基礎，采集數(shù)據(jù)的質量直接影響最終模型的質量，也直接影響到整個工程的效率和質量。數(shù)據(jù)掃描也稱為產(chǎn)品表面數(shù)字化，通過特定的測量設備和測量方法，將物體的表面形狀轉換成離散的幾何點坐標數(shù)據(jù)[7]。

（四）3D打印快速成型技術

3D打印快速成型屬于增材制造，其基本原理是：由設計者在計算機上創(chuàng)建三維模型，對其進行分層切片，得到各層截面的二維輪廓，再進行逐層打印[8]。通過三維掃描、逆向工程技術后，獲得文物的三維數(shù)據(jù)或者破損部位的數(shù)字模型，根據(jù)文物特征選擇恰當?shù)拇蛴〖夹g與材料。

（五）互聯(lián)網(wǎng)多媒體技術

互聯(lián)網(wǎng)技術指在計算機技術的基礎上開發(fā)建立的一種信息技術，簡稱IT。多媒體技術是利用計算機對文字、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種信息進行綜合處理、建立邏輯關系和人機交互的技術。例如應用全息技術、無線影音、動畫影視對文化遺產(chǎn)進行輔助呈現(xiàn)，搭建各種網(wǎng)絡平臺——微博、微信、公眾號、網(wǎng)站等進行定時推送，加強內容建設，運用人們所熟悉的交流方式來宣傳遺址文化，使其走進大眾生活。

三、數(shù)字化技術在文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)中的優(yōu)秀案例及應用步驟

（一）案例一：考古發(fā)掘現(xiàn)場遺址及文物保護案例與步驟

2014—2015年，陜西省考古研究院聯(lián)合漢陽陵博物館采用數(shù)字化技術，對東闕門遺址的南半部進行考古發(fā)掘[9]。首先，利用數(shù)據(jù)掃描技術采集空間信息，完整記錄遺址區(qū)原始形貌;其次，通過紅外照相、紫外照相等技術發(fā)現(xiàn)遺址地層重要信息;再次，采用非接觸式色度計、光譜儀器等設備對遺址初始顏色的色度值進行記錄;最后，利用紅外熱成像和遺址常規(guī)調查方法對遺址的保存狀況、病害分布情況進行評估，為考古發(fā)掘工作的開展提供切實的指導。

（二）案例二：破碎、缺損文物的保護修復案例與步驟

以破損兵馬俑的修復為例來說明三維掃描、三維建模和3D打印技術在文物修復與保護中的應用步驟[10]。首先，對兵馬俑各碎片進行無接觸三維掃描;其次，對碎片的點云數(shù)據(jù)進行三維重建獲得數(shù)字模型;再次，3D打印文物碎片復制品，對其進行拼合探索，并作編號和記錄，按照此拼接順序將兵馬俑原件成果拼合;最后，根據(jù)逆向工程推出缺損部位的三維數(shù)據(jù)，對其進行打印、打磨、修復等工序，全部過程如圖2所示。

四、殷墟文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)現(xiàn)狀

（一）殷墟文化遺產(chǎn)的文物保護與修復現(xiàn)狀

殷墟遺址考古發(fā)展至今，先后發(fā)現(xiàn)了眾多商代宮殿宗廟建筑基址、王陵大墓、祭祀坑、聚落遺址、家族墓地群、手工業(yè)作坊遺址、甲骨窖穴等，出土的可移動文物種類繁多，數(shù)量巨大。殷墟宮殿宗廟遺址主要有殷墟發(fā)掘史展廳、婦好墓壙展廳、甲骨窯穴展廳、車馬坑展廳、殷墟博物館等陳列展館;殷墟王陵遺址主要有殷墟車馬坑展覽館、殷墟王陵墓葬展覽館、后母戊鼎出土地墓葬展覽館。

整個博物館工作部門為文物的保護和修復以及文化遺址的建設做出了巨大的貢獻。殷墟博物館內破碎陶器已用白石膏修復展示，其保證了器物的完整性，并進行了表面處理，附有紋理凹凸。大量青銅器已經(jīng)過保護性的特殊清理，使其紋飾清晰，結構明了。各類玉器也進行了清理保護，并根據(jù)其形態(tài)特征進行恰當?shù)恼故尽?/p>

但在調查過程中發(fā)現(xiàn)依然有待繼續(xù)發(fā)展和探索的地方，例如：部分已變形的青銅器，完成基礎的保護工作后，并未對其進行矯正;甲骨文的展示方式不夠生動，游客不能深刻體會其文化內涵;部分文物的展示方式只能看到其中一面，不能全觀其貌。應將傳統(tǒng)的文物修復技藝與數(shù)字化技術結合起來，為將來的文物發(fā)掘與保護修復提供更恰當?shù)姆绞健?/p>

（二）殷墟文化遺產(chǎn)的開發(fā)利用情況

研究者實地調查發(fā)現(xiàn)，殷墟文化遺址通過綠化和水體環(huán)境整治、增建王陵遺址展示區(qū)、充實展示內容，已經(jīng)形成了頗具規(guī)模且內容豐富、環(huán)境優(yōu)美的遺址公園。然而依托如此豐富的文化內涵和文化空間，殷墟遺址的運營和文化展示現(xiàn)狀卻不容樂觀，客流量并不是特別多。

調查過程中，研究者著重探索殷墟遺址存在的待繼續(xù)開發(fā)、改善的地方，為數(shù)字化技術在殷墟文化遺產(chǎn)開發(fā)中的應用提供路徑參考。

1.殷墟景區(qū)管理和基礎設施不夠完善

交通可達性、門票售賣廳設置、服務設施和內部游覽路線指示方面存在一定的問題，影響旅游的便捷、舒適程度。入景區(qū)處比較空曠，能夠吸引眼球的景點較少，博物館位置偏僻，景區(qū)內路線指示、導覽不夠明了，導致游客容易錯看和漏看景點。

2.殷墟景區(qū)遺址展示和解說不能全面深入地表達殷墟文化內涵

景區(qū)內遺址露天靜態(tài)展示，博物館文物以較單一的形式陳列展示，缺乏體驗性較強的項目。大多獨立展柜的精品文物解說只有簡單的器物名稱，對其年代、功能、造型藝術等均無介紹。館內唯一采用多媒體展示方式的是一部安陽小屯村陶制人頭像講述自身歷史的投影短片，但此短片由于設備質量和館內空間限制影響了播放與互動質量。建筑基址所采用的夯土抬高展示方式不能給游客以“畫面感”體驗，車馬坑的展示也缺乏氛圍感和代入感。甲骨窖穴采用發(fā)掘現(xiàn)場復原的展示方式，影響深入的展示效果。

3.對游客的游后行為未加重視

游客忠誠的游后行為包括欣賞和購買旅游紀念品、在網(wǎng)絡上分享旅游經(jīng)歷、向親友推薦以及再次重游。博物館內的旅游紀念品售賣廳位置較偏，空間小形式陳舊，設計品不夠新穎，游客的購買欲望較低;景區(qū)內多個紀念品售賣亭，設計雷同，缺乏特色;網(wǎng)絡購票后不再發(fā)放正規(guī)門票卡，以小票代替，影響了游客的分享欲望。

五、數(shù)字化技術在殷墟文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)中的

應用路徑

（一）數(shù)字化技術在殷墟文化遺產(chǎn)保護中的應用路徑

1.運用數(shù)字化技術建設殷墟文化遺產(chǎn)數(shù)字庫

在后續(xù)的發(fā)掘、保護、修復工作中，充分利用三維掃描技術、逆向工程技術和快速成型技術。一是通過技術應用深入勘測遺址情況，保障發(fā)掘工作的順利開展，減少對文物產(chǎn)生二次傷害;二是根據(jù)遺址現(xiàn)狀推測其原貌，并進行虛擬還原;三是可對遺址模型進行快速成型，供人們全方位參觀和研究。這些過程都可記錄在冊，形成文化遺址數(shù)據(jù)庫，且電子資料歸檔、搜索、查閱更加方便，為遺址保護工作者和各地的文化研究者提供更良好的服務。

2.運用數(shù)字化技術對破損、變形文物進行保護修復或電子形態(tài)展覽

對破損文物的保護和修復，可采用傳統(tǒng)技藝和數(shù)字化技術相結合的方法。首先進行傳統(tǒng)的清理保護，再進行三維掃描獲得其點云數(shù)據(jù)，對其數(shù)據(jù)進行處理后，運用逆向工程推出缺失部位的三維數(shù)據(jù)，然后進行3D打印快速成型，最后進行打磨、表面處理和可拆卸黏合。對于變形的青銅器文物，為減少對其的二次傷害，一般不進行矯形處理，可以應用數(shù)字化技術對其進行掃描、調整數(shù)字形態(tài)，虛擬還原其形態(tài)或打印復制品進行展覽。

（二）數(shù)字化技術在殷墟文化遺產(chǎn)開發(fā)中的應用路徑

1.利用數(shù)字化技術促進遺址區(qū)文物展示方式的多元化，加強殷墟文化的外化和深化

殷墟遺址目前的展示方式主要是靜態(tài)的文物展列、發(fā)掘現(xiàn)場模擬復原、基址復原等，滿足世界文化遺產(chǎn)真實展示的要求，但缺乏一定的體驗性、互動性。可以運用創(chuàng)新思維促進展示方式的多元化，積極采用數(shù)字化技術和新型材料，做到動靜、虛實結合，豐富游客的文化體驗。例如：建設影視廳，創(chuàng)建虛擬殷墟古城樣貌，形成封閉式的環(huán)狀演播廳，使文化遺址活起來;甲骨文以動畫演變形式展出，使人們深刻體會漢字的來源、象形文字的魅力與深度;精品文物都可獲得其數(shù)字空間數(shù)據(jù)，運用互動屏幕翻轉、放大、縮小觀看，并搭配以詳細的解說。這些開發(fā)路徑都加強了殷墟遺址的可觀性和可游行，有利于提升用戶的文化體驗，深化遺址文化印象，吸引更多的客流量，對傳統(tǒng)文化的傳播大有裨益。

2.通過互聯(lián)網(wǎng)多媒體技術，對殷墟遺址文化進行精細化、多渠道宣傳

開展多通道全方位的宣傳是拓展客源市場、傳播殷墟文化、吸引游客的關鍵手段，為達到這一目標，需要創(chuàng)造與大眾進行交流和溝通的渠道。建立自媒體平臺，開通官方微博、微信，及時推送景區(qū)介紹、最新動態(tài)、互動活動和相關歷史故事等，都是重要手段和方法。目前，“安陽殷墟景區(qū)”公眾號建設已經(jīng)比較完善，在此基礎上，繼續(xù)充分利用平臺進行文化宣傳，堅持高質量的周更或日更，可編輯短小精悍且能夠創(chuàng)造共鳴的推送內容;將殷墟文化故事進行再創(chuàng)作，拍攝不同詳略程度的宣傳片，投放到相應的媒體平臺;依托微信平臺開發(fā)虛擬文化體驗程序，研發(fā)推出殷墟文物欣賞、商代生活體驗等主題的小程序;充分利用省市各大高校的設計力量與人才資源，將產(chǎn)學研結合，出品高質量的殷墟文化紀念品在線售出，完善“景區(qū)商城”，讓文化傳播打破時間和空間限制。

3.引導游客正確使用遺址景區(qū)的電子導覽服務，并不斷完善各項服務系統(tǒng)

在游客購買門票之后，可提示游客關注“安陽殷墟景區(qū)”公眾號，并說明其中關鍵的服務程序;平臺服務中將宮殿宗廟區(qū)和王陵區(qū)的行車路線、等候地點、發(fā)車時間標示清晰，減少游客漏看錯看的機會;景區(qū)內可在恰當?shù)攸c設置服務點，提供游客服務與導覽;旅游紀念品售賣點應進行統(tǒng)一規(guī)劃，以博物館內的售賣廳建設為主，園內的售賣亭為輔，加強文化產(chǎn)品設計的獨特性、創(chuàng)新性與實用性。這樣不僅推廣了線上平臺，讓游客受到良好的游覽服務，并可購買紀念品帶回去，以此增加用戶黏度，增加潛在游客。

（三）文化遺產(chǎn)數(shù)字化可能出現(xiàn)的問題及對策

1.數(shù)字化設備的選擇和成本問題

文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護過程是非常依賴軟硬件設施的，在遺產(chǎn)信息的采集、統(tǒng)計、處理、存儲，直至展示的過程都需要使用眾多設備和大量的計算機軟硬件進行輔助。這個過程中面臨著諸多的選擇，必須考慮成本問題，如何在預算范圍內選擇更合適的設備，需要多方面搜索資料和詢問相關領域的專家。

可與高校進行產(chǎn)學研合作，共用一部分設備，降低成本。文化遺產(chǎn)的數(shù)字化建設可以循序漸進，經(jīng)過綜合評估后選擇易實現(xiàn)、有必要、能帶來潛在收益的項目優(yōu)先著手行動，然后慢慢輻射到整個殷墟文化遺產(chǎn)中。

2.文物數(shù)字化的安全保護問題

在互聯(lián)網(wǎng)時代，網(wǎng)絡技術日益先進，給博物館的發(fā)展帶來機遇的同時，也帶來一定的挑戰(zhàn)。例如文物數(shù)據(jù)的存儲安全、使用規(guī)范等，都需要有相應法規(guī)的制定和部門的嚴格遵守。

關鍵的文物保護、修復工作依然需要博物館的文物修復工作人員來完成，通過學習新技術結合傳統(tǒng)技藝推動文博事業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展;影視推廣、遺址虛擬樣貌的創(chuàng)建、景區(qū)的服務體驗、電子導覽等數(shù)字化工程可以集合社會各方資源和人才，與相應領域的專家合作完成。

六、結語

本課題研究了數(shù)字化技術在殷墟文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)中的優(yōu)勢，并探索應用在博物館建設中的關鍵數(shù)字化技術及其應用步驟，再結合殷墟文化遺產(chǎn)的保護開發(fā)現(xiàn)狀，找到待提升改善的問題點，并提出數(shù)字化的解決路徑，最后，為保證殷墟遺址數(shù)字化的安全發(fā)展，探索可能出現(xiàn)的問題及其解決辦法。這些研究對安陽殷墟文化遺產(chǎn)的保護和開發(fā)路徑進行了一定的探索，希望能夠促進遺址的保護與開發(fā)，為殷商文化的良性傳承貢獻一點力量。

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作者單位：

安陽學院