“那些壁画真真切切地呈现在眼前，仿佛一抬手就能摸到。”如今游客到敦煌后，多是先到敦煌莫高窟数字展示中心观看球幕电影《梦幻佛宫》，体验一把“人在画中游”后再前往实体洞窟参观。
“这是3D打印的吗？这和我在景区看到的一模一样，太神奇了。”云冈石窟研究院借助于精准数据，将佛像复制还原且被3D打印出来，皇家石窟的宏伟气势跨时空跨地域展现。
在数字化秦始皇帝陵博物院中，兵马俑一号坑被900张高清照片矩阵合成为200亿像素全景图片，将所有遗迹进行毫米级重现，参观者可以清晰看到每个兵马俑的表情和铠甲纹理。
“数字故宫”也在探索结合纪录片、大电影等艺术形式，记录故宫人和故宫文物古建，以期实现5G环境下电影的VR场景沉浸和多屏互动。
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文物界正在发生广泛而深刻的“数字变革”。
文物古迹是人类不可再生的宝贵资源，是人类文明发展的见证。我国是举世公认的文明古国，拥有丰厚的历史文化遗产,如何让这些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“活”起来，同时避免自然灾害、人为毁损等原因导致的损坏和消失？文物古迹的数字化保存与呈现，有着重要的意义。今天是文化和自然遗产日，让我们一起去探寻“活”起来的文化遗产——
“贴近摄影测量”，让古建筑风貌精细呈现
对于文化遗产，保护是前提。目前，激光扫描技术、多图像三维建模技术和摄影测量技术等，已全面应用于以古建筑为代表的文化遗产数字化保护领域。去年，武汉大学张祖勋院士的团队，基于大疆旋翼无人机平台，采用贴近摄影测量技术，开展山西悬空寺三维模型的精细重构，分辨率达毫米级，三维定位精度达到厘米级，引起了社会各界关注。
最初提出“贴近摄影测量”概念，源自张祖勋看到几张地质灾害调查人员在悬崖峭壁上采集数据的工作照，既钦佩其敬业，又为其安全担忧。他觉得必须要找到一种能高度还原地物地貌本身精细结构，快速获取高分辨率影像并进行处理的摄影测量方式。“贴近摄影测量”应运而生。
“作为一种全新摄影测量方式，贴近摄影测量可为古建筑、石窟寺等大型文化遗存的数字化重建提供有效的补充手段。”张祖勋对记者说。去年元宵节过后，他的团队就和山西自然资源部门沟通，准备用无人机对悬空寺和应县木塔进行数字化重建。
悬空寺建筑极具特色，以如临深渊的险峻著称，这也增加了数据采集难度和风险。他的团队从早上9时就开始准备，但由于悬空寺身处山谷中间，风特别大，GPS信号不好，直到下午4时才完成贴近摄影工作，获得了亚厘米级分辨率的悬空寺照片。
对悬空寺进行无人机拍摄的张祖勋团队人员合影。
云冈石窟三维数字化流程图
之后，张祖勋团队“转战”应县木塔，这背后还有一段鲜为人知的小插曲。在山西省应县木塔文物管理所，管理人员仔细查看了他们的介绍信，又反复和张祖勋确认拍摄方式、目的并签保密协议后，才同意进行数据采集。“应县木塔是纯木结构，塔上面有很多鸟窝。记得当时只要无人机飞过，就会惊起好多好多鸟。”张祖勋回忆。虽然过程曲折，但好在天气比较好，当天15时多完成了数据采集。
为了确保文物的安全，一般的无人机采集数据离文物都要保持一定距离，距离远了采集的精度就下降了，而张祖勋团队的这项技术能够贴近文物进行数据采集，获取高精度的数据，提高了数据模型的精度。“目前，这种技术也用于云冈石窟。2014年我们与浙江大学、武汉大学、北京建筑大学联合成立数字云冈联合实验室，现在形成了以三维激光扫描技术和多图像近景摄影测量技术为主的数字化采集路线。”云冈石窟研究院数字化室主任宁波说道。
云冈石窟第12窟3D打印原大复制窟。
大同华严寺合掌露齿菩萨数字化采集。
数字化档案，让国宝信息永久保存
2019年巴黎圣母院发生火灾，整座建筑损毁严重；2018年巴西国家博物馆失火，馆藏的2000万件文物中仅有10%幸存。如何尽可能完整地保护文物古迹，是全社会共同关心的问题。
巴黎圣母院火灾后，幸好有一份全景扫描的数据资料，可以帮助开展重修工作。“文物保护中，建筑类容易受到火灾或者其他各种意外的破坏，把古建筑进行数字化保存，对文物保护和修复有重要意义。”张祖勋院士说。
“文物数字化的意义还在于档案价值。历经久远年代的文物，尤其是不可移动文物随着环境的变化，赋存文物价值信息的材质在不断风化。通过文物数字化技术，可以让文物信息精确地、永久地保存下来。如需要可以通过3D打印、VR、全息投影的技术复制展示出来，所以说文物数字化是最大的预防性手段。”据宁波介绍，目前云冈石窟大约完成了1/3的数字化采集，建立了照片、点云、模型、正射影像图等三维档案；尝试了各种不同的3D打印技术，原大3D打印了云冈第3、12、18窟；开发了多人互动VR系统；通过长期监测，定量测定了云冈石窟表面风化速度和修建窟檐后的风化速度对比，有效证明了窟檐所起的保护作用。
从20世纪90年代初开始，敦煌研究院一直在以数字化技术手段探索展现敦煌文化，目前已有200多个洞窟全面实现数字化。2016年，“数字敦煌”资源库正式上线，向全球免费提供敦煌石窟30个精品洞窟的高清数字化图像及全景漫游。目前全球访问国家有几十家，访问量突破750万次。
“要知道每年旅游旺季，过量的游客对洞窟保护造成很大压力。温度、湿度、二氧化碳等指标的剧烈变化，日积月累会给洞窟带来不可逆损害。如何让这些存留千年的艺术瑰宝‘活’得更久，是我们长期研究和思考的问题。”敦煌研究院文物数字化研究所副所长俞天秀说。
“数字敦煌”界面。
敦煌研究院工作人员在开展数字化信息采集。
“云”游互动，让古老文明迸发活力
数字化为了保护文物，但这不是唯一目的，我们还要让大地上的文物“活”起来。
受疫情影响，自1月24日起敦煌研究院对所管辖的莫高窟等石窟暂停开放。为了让公众在家也能欣赏敦煌艺术，“云游敦煌”小程序应运而生。这款小程序不仅让观众获得了“在家飞天”的感受，更让敦煌壁画艺术“活起来”。只需在手机上轻轻一点，就能近距离欣赏敦煌石窟，还可“私人定制”壁画故事和智慧“画”语。据俞天秀介绍，“云游敦煌”小程序是以“数字敦煌”为基础进行了二次创作。如以敦煌壁画中的故事为原型，创作角色配音，让节目更有趣味性，和观众的互动性更强。此外，小程序整合了景区预约购票、智慧景区导览、研学计划报名等功能，提供全方位的数字化服务。
与此同时，“云冈石窟全景漫游”作为云冈数字化的重要展示平台，自2016年上线后受到公众关注，截至2020年2月点击量达到156.1万次。云冈石窟数字化室于2020年3月重新对全景漫游进行设计编排，新版本上线后仅3个月时间点击量就达到31.5万次。目前的互动功能有分享、点赞和留言。网友纷纷留言：“太酷了，无法用语言形容”“到此一游，令人难忘”“感谢摄制人员用如椽巨笔描摹出我家乡的美丽”“真美呀，看不够”……
“云游敦煌”小程序截图。
3D打印石窟佛像也是云冈石窟在国内的首创。由于石窟体积巨大及其珍贵性，整个操作过程十分不易。“第一次做第三窟原大3D打印复制的时候，就觉得非常难。当时没有大体量的案例借鉴，我们完全是摸着石头过河，每一个步骤都是在攻克难关。”宁波说道，第一次现场安装十米高的石窟复制品大概用了100天的时间，而现在整体拼装仅需15天左右就能完成。
此外，西安博物院通过现代信息技术和古籍的保护利用相结合，实现了古籍再生，并逐步实现文物数字资源共享，让书写在古籍里的文字都活起来。今后，随着5G、大数据技术、知识图谱、人工智能等技术不断融合发展，文物数字化将进一步向网络化和智能化发展，让古老文明与现代文化在碰撞、交织中，迸发出新的活力。
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记者：岛晓霞
编辑：郑雅楠
审核：赵建东
审签：赵晓涛
