龙门石窟数字化的实践与探索

黎毅

摘 要：文化遗产的数字化保护作为新的手段和内容，已受到越来越多文物保护单位的重视。目前国内外的许多文物工作者借助数字化技术开展了一系列保护研究工作，并取得了阶段性的成果。结合龙门石窟造像的特点，利用数字化技术在石窟的保护、考古、展示等领域取得了卓有成效的成績，也为龙门石窟数字化未来的发展提供了技术路线。

关键词：龙门石窟;数字化技术;文物保护

龙门石窟位于洛阳城南5千米，始凿于北魏孝文帝迁都洛阳之际（493），后经东魏、西魏、北齐、隋、唐、五代、北宋诸朝连续营造达400余年。作为北魏和唐代皇室贵族发愿造像最集中的地方，龙门石窟有典型的皇家艺术风范。今存有窟龛2340多个、造像近11万尊、碑刻题记2800多块、佛塔70余座。大量的实物形象和文字资料从不同侧面反映了中国古代政治、经济、宗教、文化等领域的发展变化，对中国石窟艺术的创新与发展做出了重要贡献。2000年，龙门石窟被联合国科教文组织列入《世界遗产名录》。

然而，随着岁月的流逝，文化遗产也遭受了自然环境因素的破坏和人为因素的损毁，如何保护这些祖先遗留下来的文化遗产，显得尤为迫切和重要。近年来科技的进步为文物保护和研究提供了更加广阔的发展空间，其中三维数字化技术更是优势明显。数字化技术可以通过收集、记录、存储等方式保存文物信息，突破传统意义上的保护方式所不能达到的精度要求与完整效果，更为安全和长久地保存弥足珍贵的文化遗产。

1 实践与探索

龙门石窟自2005年开展三维数字化工程以来，至今已完成大部分窟龛的数据采集工作，具备了建立龙门石窟数字档案的基础条件，利用获取的数据可为文物的研究、保护、展示以及文化衍生品等方面提供依据，从而使数字化成果得到广泛应用。

在工作中通过实践，龙门石窟研究院和北京大学共同制订了《石窟文物三维数字化技术规范》（编号：DB41/T 1338—2016）标准，标准中规定了石窟文物三维数字化工作中的基本术语，如三维点云数据的采集、点云数据的几何建模、网格模型的纹理贴图、三维数字化结果的评价等内容。此标准的制订为今后石窟文物数字化工作的规范开展奠定了基础。

1.1 数字测绘

文物测绘图是文物保护和考古的重要工作之一，在考古研究、保护工程、数据存档等方面起着关键作用。在以往采用传统手工测绘时，会出现测量不准确、测绘延续时间长、工作效率低等问题，且不能多角度、多剖面、大范围地绘制线图，无法满足保护和研究的需要。而在引入三维数字化技术后，则彻底改变了传统的测量方式，弥补了之前的不足。

三维数字化技术极大地缩短了测绘时间，且比传统考古线图绘制的数据更为精确，信息更加完整，并提高了考古报告的科技水平。在龙门东山擂鼓台考古工作中，通过三维激光扫描技术实现了原始几何数据的永久存档，并为2018年出版的《龙门石窟考古报告：东山擂鼓台区》提供了高精度的形态和尺寸数据，满足了保护和研究的需求。

多基线数字近景摄影测量也是常用的测量技术，这种测量方式精度高，便于携带，工作量小。在野外一些复杂地形无法使用三维激光扫描的时候，采用数字近景摄影测量加全站仪定位的测量方法来协助工作更为合适。龙门东山万佛沟区域的长度较长，许多窟龛前有茂密的树木遮挡，无法使用三维激光扫描生成整个万佛沟区域的外立面，结合当地实际环境，充分利用近景摄影测量的优势，有效地提高了工作效率，保证了数据的准确性。

1.2 科技保护

数字化技术对文物保护的调查和设计具有重要作用。利用三维扫描数据构建的三维模型，可以在模型上标示出地质病害，也可以通过建模分析岩层的稳固性，提前做好预防性保护工作。例如，在龙门石窟奉先寺病害调查与维护的工作中，通过三维建模准确标示出各种地质病害，直观地将问题呈现出来，极大地提高了工作效率（图1）。

1.3 数字修复

数字虚拟修复是结合现代科技手段和详尽的研究资料，以虚拟手法再现实物不能回溯的庄严法像，既不会对文物本体造成不可逆的干预，又能实现人们对审美价值的诉求，从而达到文物修复和价值重现的双重目标。

当需要修复的文物有留存本体和缺损部分特征信息时，根据结构和破损部分邻域的信息，可以在三维模型上进行三维虚拟修复，还可以结合留存的老照片反映出的细节特征，进一步准确地开展虚拟修复。如通过对回归龙门石窟流散海外的佛首进行尝试性虚拟拼接和修复，让人们通过计算机就能“目睹”这些雕像被破坏前的面貌。

1.4 VR技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是近年科技界的热门，在文物展示方面也得到了充分的应用。万佛洞是龙门石窟第一个虚拟现实项目，通过对所采集的三维扫描数据和纹理数据进行整合处理，使其形成洞窟三维虚拟空间。戴上虚拟现实设备后，不仅可以在虚拟洞窟内自由行走，还可以通过传送、放大、照明、讲解等多种感知方式近距离观察洞窟内每一处细节。VR展示是对景区游览的重要补充，既可以解决文物保护与旅游推广的矛盾，又有助于人们进一步了解石窟精美的艺术造像。

2 问题与挑战

数字化技术在石窟寺领域的应用日渐成熟，并以其高效、准确、直观等优势被文物工作者认同。利用数字化技术可以在不破坏文物原貌的情况下开发其文化价值和社会价值，同时也促使在文物工作中多学科的交叉研究。而在文物数字化技术快速的发展下，也出现了诸多亟待解决的问题及面临的挑战。

2.1 加强数据存储和管理研究

三维扫描技术的初衷就是将文物数据进行永久保存。随着三维扫描的深入开展，三维数据和纹理数据的量将会日益增长。要管理如此海量的数据，无论是在数据安全方面，还是数据的存储方面，势必需要最先进的数据库管理系统来实现。同时还要满足文物工作者在操作数据时的需求，比如文物测量信息查询、三维模型索引、可移动设备终端查阅等。因此，对数据库应用平台的设计还需要进一步研究。

2.2 加深数字成果应用的发掘

数字化技术凭借其优势已大范围地应用在文物保护、研究、展示等方面，它既能够以数据形式永久保存文物当前的状态，又能让文物中所蕴含的优秀传统文化以现代化形式得以保护和传承。而数字化技术在文物工作中广泛应用的同时，也存在数据利用率过低的问题，如何科学、系统地利用数字成果，高效、精准地利用丰富的数据来服务于文物领域，还有待于进一步的发掘和研究。

2.3 加大团队融合的力度

在开始数字化具体工作前，应该先确认此次的任务是用于考古研究，或是文物保护工程，还是展示展览。明确目标后就需要组建相应的文物工作者和数字技术工作者团队融合开展工作。只有当两者相互了解各自的工作程序、内容和所需，才能更科学、更有效地发挥数字化技术的作用，这也将会是数字化成果成功的关键。

3 结语

党和国家领导人对优秀传统文化高度重视，习近平总书记多次强调，“加强文物保护利用和文化遗产保护传承”“要让收藏在博物馆里的文物、陈列在广阔大地上的遗产、书写在古籍里的文字都活起来”。《国家文物事业发展“十三五”规划》也明确提出，“到2020年，文物保护的科技含量和装备水平进一步提高，文物展示利用手段和形式实现突破，要多措并举让文物活起来”。这对新时代龙门石窟的活化传承、弘扬提出了更高的要求，也是数字化技术在文化遗产保护和传承应用中的重要里程碑。

参考文献

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[2]位再成.石窟寺文物数字化工程数据管理方法研究[D].北京：北京建筑大学，2016.

[3]刁常宇，李志荣.石质文物高保真数字化技术与应用[J].中国文化遗产，2018（4）.

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