浅析文保单位“四有档案”数字化的适宜技术

朱兆阳　史颖

【摘要】当前文物保护单位“四有档案”的编制工作大多是以传统方式进行，这既不利于工作效率的提高，也不利于“四有档案”的保管、使用、完善和传播。随着文保领域中新科技手段的大量涌现，借助新技术、方法为“四有档案”的数字化服务，不仅可以方便的记录文物本体的价值信息和文物保护工程及病害防治监测的结果，还能为修缮工作提供全面详实的依据。既满足了新时期文保工作的需要，又提高了文物管理手段的科技含量。

【关键词】“四有档案”；数字化；适宜技术

文物保护单位“四有档案”是文保工作的基础和重要组成部分，在《文物保护法》、《中国文物古迹保护准则》、《全国重点文物保护单位记录档案工作规范（试行）》中对此进行了明确规定和阐述。当前文物保护单位“四有档案”的编制工作大多是以传统方式进行，这既不利于工作效率的提高，也不利于“四有档案”的保管、使用、完善和传播。随着文保领域中新科技手段的大量涌现，诸如三维几何和材料成分信息采集技术、病害无损、微损检测技术、动态监测技术等技术、方法也在各级文保单位的保护工作中加以运用，其所获得的数据成果大多是以电子文件介质储存、应用的，这不仅可以方便的记录文物本体的价值信息和文物保护工程及病害防治监测的结果，还可为“四有档案”的数字化工作提供基础条件和保障。既满足了新时期文保工作的需要、补充了传统工作方式的不足，又提高了文物管理手段的科技含量。结合文保工作的具体实践，本文针对有利于文保单位“四有档案”数字化的适宜技术及特点做以下简要的分析。

一、三维几何和材料成分信息采集技术

全面掌握文物本体及其环境的三维几何、影像及材料成份等基础信息对于文物保护及档案记录至关重要。可归为两部分：

1、三维几何信息采集技术

该技术主要分为三维激光、摄影、光栅采集与成型技术三类。

（1）三维激光采集技术：是利用激光束的高精度测距原理获取对象的几何形体空间信息。扫描设备范围从0.2米至2000米，精度从0.02毫米至6毫米的全覆盖，满足从碑刻、陈设到古建筑、保护规划区域等高精度的采集需求。优点是精确度高，覆盖面广，受环境光干扰小。主要技术难点在于：对于大尺度的不可移动文物（如古建筑等），每一站采集的有效视角和有效面是有限的，经多次拼站后，如何保持建筑物的整体精度；将点云图最少干预地解读为工程用三视图尚没有好的解决办法；点云色彩的还原度较差。对于小尺度的文物，主要技术难点在于：对形体復杂的文物，内部遮挡部分较难获取；反光物等材质的扫描等。

（2）摄影采集与成型技术：是在原有摄影测量技术基础上与计算机算法结合的几何形体测量成型技术，包括了不同尺度的对象采集。优点是色彩、材质、影像的原真度高。主要技术难点在于：几何形体精度较三维激光差，采集时受环境光影响较大。

（3）光栅（白光）采集与成型技术：利用光栅与计算机算法结合形成的几何形体采集成型技术。优点是影像好、精度高。主要技术难点在于：仅适用于小尺度的扫描对象。

2、材料成分提取分析技术

材料信息的采集与分析在文保工作中有着非常重要的意义，通过材料的研究可以分析其成分、产地，并为复原及修复乃至断代研究奠定基础。常用的材料分析设备主要有光谱分析类和显微镜类，又分便携型及实验室型两种。光谱分析类包括：X射线荧光光谱仪、红外光谱仪、傅里叶拉曼光谱仪等；显微镜类则包括：偏光显微镜、原子力显微镜、扫描电镜等。在实际工作中，大多通过便携式设备快速定性检测与实验室设备常规定量检测相结合的方式进行。

二、病害无损、微损检测技术应用

文物的无损、微损检测技术是文保科学研究中非常重要的一个研究方向，也是保护过程中不可或缺的前期工作。快速、非、微接触、大面积扫描、多通道、自动化是无损、微损检测技术的优势。在文物（如古建筑）保护的严峻形势下，利用无损、微损检测分析方法分析其存在的病害问题，不仅是对传统人工手段的补充以及提高效率的重要手段，并且可以最大程度的避免人为因素的干扰和影响。

以文物建筑木构件的内部病害检测技术为例。以往多采用人工目测、敲击表面听声判断的方法，受操作者经验的制约，其结果也偏差较大。将应力波仪和阻抗仪配合使用不仅可以对木构件内部病害状况进行准确判断，而且结合数据还可以预测木构件弹性模量、抗压抗弯强度等力学性能，从而为木结构的安全性评价提供依据。

针对砖石构件则可采用超声波仪、地质雷达等，定性及定量检测其表面及内部的病害残损状况。

三、动态监测技术

动态监测技术是预防性的保护模式，通过整合计算机技术、信息传输技术、传感技术、数据库技术、GIS技术、多媒体技术等手段，建立能够完整、持续的采集传输相关信息数据的物联网系统。该系统通过多种方法监测古建筑各主要结点的空间存在状态、属性变化，以及周边环境的变化，如古建筑的基础稳定性、承重结构受力、梁架结构变形、屋面外观完整性、彩绘壁画，包括：裂隙、沉降、石基风化、受力、开裂、虫蛀、变形、倾斜、断裂，彩绘或壁画的龟裂、褪色、风化、人为损坏等。继而应用动态有限元模型分析技术、结构损伤识别理论、智能化传感系统和信号处理技术等。实现了监测数据（线上）诊断预警和（线下）专家处理，对结果进行比较、分析，从而揭示变形规律（趋势）及形成因素，为文物建筑采取进一步的保护措施打下坚实基础。

通过三维激光扫描、无损、微损检测结合BIM技术对文物本体进行原真、完整的精确建模，通过高效的算法对变形等进行数值仿真模拟，结合实时监测数据的分析从而实现动态化安全评估、预警。另一方面各部分的分析结果也将直观的显示在可视化的BIM模型中，三维激光扫描、检测、监测技术也以形式此高度融合，其数据及分析结果同时也可载入“四有档案”中。

四、结语

大规模的城市建设以及风吹、日晒、雨淋乃至台风、地震、泥石流等不可抗力的影响都有可能造成文物本体的损失，而有些甚至是毁灭性的。一旦出现这种毁灭性的重大损失，借助新科技成果的数字化“四有档案”不仅能为修缮工作提供全面详实的依据，为相关学术研究工作产生不可估量的积极影响。同时还可以借助互联网平台将数字化档案中的文物知识进行公众普及，使文物资源成为社会共有、全民共享的文化财富。从而更好的加强文化交流，推动优秀文化资源的传承。

【参考文献】

[1] 王运良. 关于文保单位“四有工作”历史渊源及现状之管见[J]. 中国文物科学研究， 2008（03）.

[2] 中国文物古迹保护准则[S]. 国际古迹遗址理事会中国国家委员会， 2015.

【作者简介】

朱兆阳，男，硕士学位，中原工学院建筑工程学院助教。