王瑩

在故宮博物院提供的70 件展品中，有一件清乾隆時(shí)期(1736-1795)由造辦處造的六世班禪像極為珍貴。此尊為六世班禪圓寂后，乾隆帝為表紀(jì)念，命人照其生前畫像制作。乾隆時(shí)期共打造四尊此種樣式的六世班禪造像，先后被送到紫禁城中正殿西配樓、北京西黃寺、承德須彌福壽廟和避暑山莊無量壽殿供奉。此像原供奉在紫禁城中正殿西配樓中，此次為第一次出宮外展，極為難得。關(guān)于本次展覽文物的相關(guān)保護(hù)工作運(yùn)用的信息化技術(shù)如下：

一、數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)

（一）數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)保護(hù)文物的方法

數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)具有十分悠久的歷史，早在文藝復(fù)興時(shí)期就已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用。早期階段的圖像修復(fù)技術(shù)主要是手工操作的方式，且是不可逆的。所以，實(shí)際針對(duì)文物進(jìn)行修復(fù)的過程中，對(duì)于技術(shù)工作人員而言，不但要具有較高的專業(yè)技術(shù)，同時(shí)需要具備一定的職業(yè)精神，如此才能夠有效保證原本作品還原的真實(shí)程度[3]。這樣的手工操作方式一直沿用多年，直到計(jì)算機(jī)技術(shù)的誕生，經(jīng)過多年發(fā)展，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)才被廣泛應(yīng)用于文物修復(fù)工作中，大量相關(guān)工作人員深入研究與開發(fā)該項(xiàng)技術(shù)，使得該項(xiàng)技術(shù)得到長足發(fā)展。最近幾年，伴隨著數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的日益演化與發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用也變得更加成熟，針對(duì)不夠完整的文物，利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)可以使其原有的特征得以復(fù)原。實(shí)際的操作方式是：首先利用數(shù)字圖像相關(guān)采集技術(shù)對(duì)文物加以分類，生成初步的文物原始數(shù)字圖像模型，然后對(duì)于文物中不夠完整的部分運(yùn)用各種算法和技術(shù)實(shí)施虛擬修復(fù)，力爭可以使文物原本的面貌得以還原，之后評(píng)估并分析采用虛擬修復(fù)方式后文物的實(shí)際修復(fù)效果，盡可能發(fā)揮數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護(hù)中的重要作用。

（二）數(shù)字圖像修復(fù)在文物保護(hù)中的運(yùn)用

古代文明經(jīng)過數(shù)千年的風(fēng)風(fēng)雨雨，是一個(gè)較為龐大且復(fù)雜的體系，人們?cè)谄饺盏纳钪袝?huì)運(yùn)用木材、泥塑、金屬等多種不同材料制作而成的工具，其豐富程度不是我們可以想象的。正因如此，形成了現(xiàn)今多樣化、復(fù)雜化的文化物質(zhì)形態(tài)，各種物質(zhì)材料歷經(jīng)不同朝代的風(fēng)雨，以多種不同形態(tài)留存至今，令廣大群眾對(duì)其原有面貌特征充滿了無限遐想。值得慶幸的是，伴隨著計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字圖像由數(shù)字的層面出發(fā)，根據(jù)文物實(shí)際損壞的程度對(duì)其實(shí)施分類處理，使這一問題得到了有效解決。針對(duì)損傷程度相對(duì)較小的文物而言，能夠?qū)DE 模型算法當(dāng)作基礎(chǔ)，具有良好的修復(fù)效果，且修復(fù)效率相對(duì)較高，而針對(duì)損傷程度相對(duì)偏大的文物而言，可以利用樣本圖像修復(fù)算法，其在完成實(shí)際修復(fù)之后所展現(xiàn)的效果會(huì)更加自然。值得注意的是，針對(duì)文物已經(jīng)無從考證的信息，不可以依據(jù)自身的主觀判斷進(jìn)行修復(fù)。譬如，對(duì)于一個(gè)花瓶而言，右側(cè)部位存在一個(gè)把手，但是左側(cè)部位受到破壞，則在對(duì)文物進(jìn)行實(shí)際修復(fù)的過程中不能憑借自身的想法認(rèn)為左側(cè)部位也同樣存在一個(gè)相同的把手，利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)進(jìn)行修復(fù)時(shí)亦是如此，具體修復(fù)過程中，需要以人為的方式輸入相應(yīng)指令，并做好標(biāo)記工作，這樣一來，便能夠合理預(yù)防計(jì)算機(jī)修復(fù)技術(shù)的錯(cuò)誤運(yùn)行。盡管文物虛擬修復(fù)中，這一項(xiàng)技術(shù)起步相對(duì)較晚，然而其依賴于成本投入少、修復(fù)效果明顯以及風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)偏低等眾多方面的特點(diǎn)，受到了廣大文化保護(hù)工作人員的青睞。該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用了一些先進(jìn)的算法，有效解決了傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)中存在的問題?？傊唧w開展文物修復(fù)工作時(shí)，對(duì)于受到損壞的部分，相關(guān)工作人員不可以根據(jù)自身的想象任意進(jìn)行文物的修復(fù)，需要結(jié)合修復(fù)軟件中的相關(guān)算法和指令對(duì)需要修復(fù)或是提取的相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，從而確保良好的文物修復(fù)效果。

二、三維激光掃描技術(shù)

（一）三維激光掃描技術(shù)保護(hù)文物的方法

該項(xiàng)技術(shù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)化的測量系統(tǒng)，其主要是通過對(duì)激光測距原理的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)文物的修復(fù)。其中涉及靶標(biāo)、激光掃描儀、支架等多種不同工具。實(shí)際的操作方式如下：將文物置于固定位置，利用掃描儀器對(duì)準(zhǔn)文物實(shí)際所處方向發(fā)射相應(yīng)激光脈沖，在到達(dá)相應(yīng)位置之后會(huì)形成漫反射，之后掃描儀器會(huì)接受從原始路徑返回的反射激光，通過這期間的時(shí)間差計(jì)算出兩者之間的實(shí)際距離。接下來利用掃描儀器的坐標(biāo)系和測角系統(tǒng)，對(duì)文物的空間坐標(biāo)加以計(jì)算，然后結(jié)合激光發(fā)射而生成的點(diǎn)云創(chuàng)建初始的三維幾何模型，并利用紋理貼圖和色彩等相關(guān)要素，生成相對(duì)較為完整的數(shù)字空間模型[4]。根據(jù)距離的測量原理，三維激光掃描可以被分成相位差、光學(xué)三角和脈沖幾種不同形式。對(duì)于相位差形式來講，采用相位的測量方式，可以對(duì)相距幾十米的文物進(jìn)行實(shí)際測量，精度達(dá)到了毫米級(jí)別；對(duì)于光學(xué)三角形式來講，其是一項(xiàng)比較先進(jìn)的技術(shù)，主要應(yīng)用于對(duì)幾米范圍內(nèi)的文物進(jìn)行掃描，精度達(dá)到了亞毫米級(jí)別，在逆向工程以及工業(yè)測量中經(jīng)常使用；對(duì)于脈沖形式來講，適用于對(duì)距離相對(duì)較遠(yuǎn)的文物進(jìn)行測量，也正是因?yàn)殚g距相對(duì)偏遠(yuǎn)，因此精度達(dá)到了厘米級(jí)別。

（二）三維激光掃描技術(shù)在文物保護(hù)中的運(yùn)用

20 世紀(jì)中葉激光技術(shù)問世，從某種意義上來講，其是三維激光掃描技術(shù)的雛形。伴隨著該項(xiàng)技術(shù)的日益發(fā)展與改進(jìn)，被漸漸廣泛運(yùn)用于醫(yī)學(xué)、影視和建筑等眾多行業(yè)中，幾乎在各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域中都有所涉及。因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)最初誕生于國外，所以一些發(fā)達(dá)國家之于該項(xiàng)技術(shù)的研究更加深入，在文物保護(hù)工作開展中的實(shí)際運(yùn)用也更加普遍。但伴隨著國家綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，最近幾年我國很多文物保護(hù)單位都逐漸開啟了文物數(shù)字化項(xiàng)目，而且也漸漸地把該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于文物保護(hù)工作的開展中。例如故宮博物院和日本相關(guān)企業(yè)合作研發(fā)的數(shù)字建模項(xiàng)目就充分運(yùn)用了三維圖像技術(shù)，并與VR 技術(shù)之間有機(jī)結(jié)合，生成了氣勢恢宏的故宮建筑群相關(guān)數(shù)據(jù)信息庫。再如，21 世紀(jì)初秦始皇兵馬俑博物館針對(duì)二號(hào)兵馬俑坑利用該項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)構(gòu)建了相應(yīng)的三維模型，為大型文物遺跡的數(shù)字化保存提供了有力保障，給文物的數(shù)字化保護(hù)提供了重要的參考價(jià)值。

三、BIM 技術(shù)

（一）BIM 技術(shù)保護(hù)文物的方法

一些文物在相關(guān)信息的采集過程中會(huì)受到諸多方面因素的限制，此種狀況下，利用三維激光掃描技術(shù)和數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)便無法完成文物的良好修復(fù)。所以，為了使這一類問題得到有效處理，BIM 技術(shù)被逐漸應(yīng)用到文物修復(fù)工作中。BIM 技術(shù)可以有效采集文物建筑相關(guān)信息內(nèi)容，這一優(yōu)勢是其他文物修復(fù)技術(shù)所無法比擬的[5]。詳細(xì)的操作方式如下：獲取文物相關(guān)建筑信息內(nèi)容之后，利用有關(guān)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)其實(shí)際的空間形狀進(jìn)行模擬，并對(duì)其相應(yīng)尺寸加以記錄。從當(dāng)前該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來講，西方發(fā)達(dá)國家之于BIM 技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用比較成熟，國內(nèi)正處在初步探索時(shí)期，不過因?yàn)槲覈嗣褡怨啪陀械挠掠谄床念B強(qiáng)精神，針對(duì)國外BIM 技術(shù)較為先進(jìn)的運(yùn)用理論及思想，我國始終遵循著“去其糟粕，取其精華”的基本原則，很大程度上促進(jìn)了我國眾多古代建筑文物的傳承與保護(hù)。另外，因?yàn)槲奈锝ㄖL期暴露于自然環(huán)境條件下，加之受到各種不同人為因素的影響，很多文物建筑都呈現(xiàn)出了極其不規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致不管是利用二維模型，抑或是三維模型都無法完美地展現(xiàn)文物建筑的真正特征，但利用BIM 技術(shù)，可以根據(jù)文物建筑的相關(guān)尺寸信息，以原始尺寸重現(xiàn)相應(yīng)的仿真模型，同時(shí)可以給大眾展現(xiàn)其所具有的豐富文化內(nèi)涵。利用BIM 技術(shù)和各種信息技術(shù)之間的有機(jī)結(jié)合，確保了各種不同文物建筑數(shù)字化保護(hù)的良好實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)充了技術(shù)人員的研究數(shù)據(jù)庫，給文物保護(hù)工作的有效開展提供了有力保障。

（二）BIM 技術(shù)在文物保護(hù)中的運(yùn)用

通常來講，在文物保護(hù)工作的開展中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以分成采集信息、創(chuàng)建模型和錄入相關(guān)屬性信息幾個(gè)方面。例如，我館成立的鐘表修復(fù)室便對(duì)BIM 技術(shù)進(jìn)行了充分運(yùn)用，實(shí)際修復(fù)鐘表文物的過程中，首先利用BIM 技術(shù)采集尺寸、外形等相關(guān)信息，然后對(duì)這些信息加以分析，創(chuàng)建相應(yīng)的模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)文物的還原，為鐘表文物的修復(fù)提供有力保障。關(guān)于信息的采集，可以分成歷史文化和實(shí)體空間兩個(gè)不同類別。其中歷史文化指的是古代文物建筑的建設(shè)技術(shù)、建設(shè)背景、時(shí)代特點(diǎn)等。所以，歷史文化相關(guān)數(shù)據(jù)信息的獲取具有一定復(fù)雜性，一般需要采用查找相關(guān)文獻(xiàn)資料和實(shí)地考察等多種不同方式，并對(duì)相關(guān)信息內(nèi)容加以整理，如此便可獲取文物建筑相關(guān)屬性信息?？臻g信息指的是古代文物建筑方位、具體大小和實(shí)際形狀等相關(guān)信息內(nèi)容，即上文所講的利用三維掃描技術(shù)創(chuàng)建的古代文物建筑表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，然后實(shí)施信息的集成處理，獲取更加精準(zhǔn)的空間模型；關(guān)于創(chuàng)建模型，主要是利用GIS 和BIM 等相關(guān)技術(shù)獲取文物建筑內(nèi)部構(gòu)造和尺寸等相關(guān)信息內(nèi)容，然后將重要參數(shù)信息錄入其中，創(chuàng)建空間模型之后針對(duì)文物建筑需要的重要參數(shù)加以整理，生成相應(yīng)數(shù)據(jù)信息庫，以為技術(shù)人員針對(duì)文物建筑的保護(hù)提供方便。因?yàn)楣糯奈锝ㄖＰ椭兴械男畔⒕哂幸欢◤?fù)雜性，所以實(shí)際錄入的相關(guān)屬性信息需要涉及眾多方面。具體錄入文物建筑屬性信息的過程中，系統(tǒng)會(huì)結(jié)合用戶實(shí)際輸入的相關(guān)信息內(nèi)容針對(duì)古代文物建筑做出相應(yīng)備注，同時(shí)因?yàn)殇浫胂到y(tǒng)的信息內(nèi)容和此前保存的信息是同一個(gè)數(shù)據(jù)信息庫，所以各相關(guān)信息之間會(huì)建立關(guān)聯(lián)。換言之，針對(duì)文物建筑進(jìn)行一處位置的修復(fù)，其他位置亦會(huì)自動(dòng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的修復(fù)，之于文物保護(hù)具有十分重要的意義。

四、結(jié)束語

社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中，歷史文物起到十分重要的教育作用，可以有效傳播與傳承傳統(tǒng)文化。保護(hù)文物旨在保護(hù)其人文價(jià)值及社會(huì)價(jià)值，促進(jìn)文物內(nèi)涵的有效傳播。對(duì)于文物管理人員而言，需要緊跟時(shí)代發(fā)展的腳步，充分利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，確保文物保護(hù)工作的良好開展。