新時(shí)代信息化技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用探討

摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，我國(guó)的綜合國(guó)力在潛移默化間得到了不斷地提升，對(duì)于文物保護(hù)方面來(lái)說(shuō)，新時(shí)代信息化技術(shù)的應(yīng)用走進(jìn)了大眾視野。總的來(lái)說(shuō)，信息化技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)的操作將實(shí)體的文物資料實(shí)施數(shù)字化的轉(zhuǎn)換，從而建立相應(yīng)的完善的信息庫(kù)，對(duì)文物數(shù)據(jù)展開(kāi)行之有效的管理，也可以理解為云平臺(tái)。由于信息化技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用過(guò)于廣泛，因此本文就數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)以及BIM技術(shù)等三個(gè)方面展開(kāi)了相應(yīng)的探討。

關(guān)鍵詞：新時(shí)代;信息化技術(shù);文物保護(hù);應(yīng)用探討

前言：

文物這個(gè)詞匯帶有濃厚的歷史氣息與滄桑感，甚至見(jiàn)證了某個(gè)王朝的興衰和更替。文物保護(hù)信息化主可分為遺產(chǎn)保存、學(xué)術(shù)研究以及文化傳播這三個(gè)方面，信息化技術(shù)的使用不僅是將文物本身的具體資料數(shù)據(jù)化，而是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)與通用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將其信息資料匯總，進(jìn)而建立出一套完整的虛擬文物博物館體系。如此一來(lái)，大眾便可根據(jù)索引、檢索技術(shù)等極其便捷的尋找到相應(yīng)文物信息，數(shù)字化的管理形式，可以在最大程度上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、資源共享、多樣展示以及智能管理的效果。

一、數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)

1.1數(shù)字圖像修復(fù)保護(hù)文物的方法

歐洲文藝復(fù)興時(shí)期便已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用圖像修復(fù)技術(shù)，是一門(mén)十分古老的藝術(shù)，早期的圖像修復(fù)是不可逆的手工操作，因此在進(jìn)行修復(fù)時(shí)，技術(shù)人員必須保持高度的精神集中并且要具有高超的專業(yè)技術(shù)，才能可以保障原有作品的真實(shí)度。這種情況持續(xù)了很久，直至計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)由此被提上日程，眾多的優(yōu)秀科研人員對(duì)其展開(kāi)了探討研究，極大推動(dòng)了此項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步。近些年來(lái)，隨著數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的演變，技術(shù)也逐漸趨于穩(wěn)定成熟，對(duì)于缺失信息的文物，數(shù)字圖像可以完美的修復(fù)出其原本特點(diǎn)。具體的操作方法為：先通過(guò)數(shù)字圖像采集技術(shù)將文物進(jìn)行分類，形成初步的文物原始數(shù)字圖像，而后針對(duì)文物數(shù)字圖像的缺失部分采取不同技術(shù)算法展開(kāi)虛擬修復(fù)，爭(zhēng)取還原出真真實(shí)的文物面貌，最后對(duì)文物的虛擬修復(fù)效果實(shí)施評(píng)估討論，以便在最大程度上展現(xiàn)其價(jià)值。

1.2數(shù)字圖像修復(fù)在文物保護(hù)中的運(yùn)用

古代文明是一個(gè)十分復(fù)雜龐大的體系，他們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂玫慕饘?、泥塑、紙質(zhì)、木竹等物質(zhì)豐富度幾乎超出我們的想象，也就間接導(dǎo)致了如今復(fù)雜多樣的文物形態(tài)，不同物質(zhì)材料的文物經(jīng)過(guò)了多年風(fēng)霜洗禮，以各式各樣的形態(tài)留存下來(lái)，使得大眾對(duì)其的原本面貌更是好奇之至，好在隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的繁衍，數(shù)字圖像從數(shù)字角度依據(jù)文物損傷程度進(jìn)行分類修復(fù)，完美的解決了這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于損壞較小的文物來(lái)說(shuō)，可以采取基于變分PDE模型的算法，修復(fù)效果好、效率高，而損壞較大的文物則運(yùn)用基于樣本的圖像修復(fù)算法，修復(fù)后的效果比較自然。不過(guò)需要注意的是，對(duì)于文物已經(jīng)丟失的信息，不能主觀臆斷，例如一個(gè)花瓶，左邊有一個(gè)把手，但是右邊遭到損害，那么在修復(fù)時(shí)不可以想當(dāng)然的認(rèn)為右邊有一個(gè)一模一樣的把手，計(jì)算機(jī)虛擬修復(fù)更是如此，修復(fù)時(shí)要通過(guò)人為輸入指令，給予相應(yīng)的標(biāo)記，如此一來(lái)，便可以有效避免計(jì)算機(jī)錯(cuò)誤運(yùn)行。雖然數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物虛擬修復(fù)方面的應(yīng)用較晚，但憑借其風(fēng)險(xiǎn)較低、成本低廉、效果顯著等特點(diǎn)，得到了文物保護(hù)工作者的一致認(rèn)可。數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)利用相關(guān)算法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)的不足，在實(shí)際文物虛擬修復(fù)過(guò)程中，針對(duì)已經(jīng)缺失的破損部分，修復(fù)人員不能憑借主觀方法去隨意修復(fù)，必須根據(jù)修復(fù)軟件的算法指令來(lái)標(biāo)記所要修復(fù)或提取的區(qū)域，以此保證文物的正常修復(fù)效果.

二、三維激光掃描技術(shù)

2.1三維激光掃描技術(shù)保護(hù)文物的方法

三維激光掃描是一種以激光測(cè)距作為基本原理的動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，工作器具包括激光掃描儀、裝有相機(jī)和 GNSS/IMU 組合測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)采集傳感器、專門(mén)展開(kāi)數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)、支架、靶標(biāo)等。具體的操作方法為：掃描儀向著文物所在方向發(fā)射激光脈沖，到達(dá)指定位置后產(chǎn)生漫反射，而后掃描儀接收依照原路徑返回的反射激光，由時(shí)間差算出二者間的距離。接著運(yùn)用掃描儀的測(cè)角系統(tǒng)與坐標(biāo)系，求出文物的三維坐標(biāo)，再根據(jù)激光的反射強(qiáng)度形成的點(diǎn)云建立初步的三維幾何模型，最后通過(guò)色彩、紋理貼圖，最后形成完整的數(shù)字三維模型。三維激光掃描按照測(cè)距原理可分為脈沖、相位差、光學(xué)三角測(cè)量式這三種類型，就脈沖式而言，適合用在測(cè)量幾百、幾千米的遠(yuǎn)距離文物，也由于其距離較遠(yuǎn)，所以精度為厘米級(jí);其次是相位差式掃描儀，其相位測(cè)量的方式能夠掃描出幾十米的距離，精度為毫米級(jí);而最后的光學(xué)三角測(cè)量是一類較為先進(jìn)的技術(shù)，適用于掃描幾米之內(nèi)的文物，精度為亞毫米級(jí)，工業(yè)測(cè)量和與逆向工程方面常常用到?？偠灾S激光掃描分為三個(gè)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、三維建模、應(yīng)用四個(gè)方面。

2.2三維激光掃描技術(shù)在文物保護(hù)中的運(yùn)用

上世紀(jì)中期年代發(fā)明的激光技術(shù)是三維激光掃描技術(shù)的前身，隨著此項(xiàng)技術(shù)的不斷完善，其逐漸應(yīng)用到了建筑、醫(yī)學(xué)、刑偵甚至是影視方面，幾乎各行各業(yè)都有它的身影。由于三維激光掃描技術(shù)興起于國(guó)外，因此部分發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)其的研究更為透徹，在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用也更為廣泛。不過(guò)隨著我國(guó)綜合國(guó)力的與日俱增，近些年國(guó)內(nèi)眾多文物保護(hù)單位啟動(dòng)了文物數(shù)字化項(xiàng)目，并逐漸將三維激光掃描技術(shù)運(yùn)用在其中。以北京故宮博物院為例，其與日本合作的故宮數(shù)字建模項(xiàng)目中，便將三維圖形技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)極好的聯(lián)合在了一起，形成了完美壯大的故宮建筑群三維數(shù)據(jù)庫(kù)[1]。除此之外，陜西的秦始皇兵馬俑博物館亦自21世紀(jì)初期就已經(jīng)對(duì)二號(hào)兵馬俑坑實(shí)施了此項(xiàng)技術(shù)，并得到了三維模型，直接為大型文物遺址的數(shù)字化存儲(chǔ)提供了可行借鑒，為我國(guó)文物的數(shù)字保護(hù)提供了極大的參考意義。

三、BIM技術(shù)

3.1 BIM技術(shù)保護(hù)文物的方法

針對(duì)部分文物在采集信息時(shí)的局限性，數(shù)字圖像、三維掃描等都不能進(jìn)行很好的修復(fù)，因此為解決此類問(wèn)題，BIM技術(shù)被提上日程。BIM，即建筑信息模型化技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)在采集文物建筑信息方面具有其他方式比不上的優(yōu)勢(shì)。具體的操作方法為：在掌握古文物建筑信息資料后，用計(jì)算機(jī)軟件模擬三維形狀且記錄其實(shí)際尺寸。就目前發(fā)展情況來(lái)看，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于建筑信息模型化技術(shù)的應(yīng)用較為成熟，我國(guó)仍處于初級(jí)探索階段，不過(guò)由于我國(guó)人民與生俱來(lái)的堅(jiān)毅學(xué)習(xí)精神，對(duì)于國(guó)外在建筑信息模型化技術(shù)方面先進(jìn)的應(yīng)用思想和理論知識(shí)，我們秉持著“取其精華，去其糟粕”的原則，極大的推進(jìn)了我國(guó)古文物建筑保護(hù)傳承度。此外，由于古文物建筑長(zhǎng)年暴露在自然環(huán)境中，受人為因素影響較大，不規(guī)則的空間尺度，使無(wú)論是二維模型還是三維建模，都不能完全展示出文物建筑的特點(diǎn)，而B(niǎo)IM 技術(shù)的運(yùn)用，能夠依照其實(shí)際真實(shí)尺寸，以1：1的比例再現(xiàn)仿真模型并向大眾展示出其承載的豐富歷史底蘊(yùn)。BIM技術(shù)與現(xiàn)代各種電子信息化技術(shù)手段的融合，實(shí)現(xiàn)了各類古文物建筑的數(shù)字化保護(hù)，擴(kuò)大了相關(guān)人員的傳承研究數(shù)據(jù)平臺(tái)，為我國(guó)科研人員的對(duì)古文物建筑的保護(hù)管理提供了最新最全的獲取數(shù)據(jù)。

3.2 BIM技術(shù)在文物保護(hù)中的運(yùn)用

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)在文物保護(hù)中的運(yùn)用可分為信息采集，模型構(gòu)建以及屬性信息錄入三大方面。就信息采集而言，分為實(shí)體空間與歷史文化兩大類?？臻g信息指古文物建筑的形狀、大小、方位等，通過(guò)電子技術(shù)手段，也就是上文所述的三維激光掃描儀快速建立古文物建筑的表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而后展開(kāi)信息集成處理，取得精確的三維模型;歷史文化包括古文物建筑本身的建造背景、建造方式、所需材料、所用工藝、時(shí)代特征、人文價(jià)值等，因此，此方面信息的獲取就較為繁瑣，通常經(jīng)過(guò)實(shí)地考察、翻閱文獻(xiàn)等方式進(jìn)行人工整理，從而進(jìn)一步得出屬性信息。模型構(gòu)建則是通過(guò)BIM、GIS等技術(shù)，取得古文物建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、尺寸等信息，而后輸入關(guān)鍵參數(shù)，建立三維模型后對(duì)此類古文物建筑所需的關(guān)鍵參數(shù)展開(kāi)總結(jié)，進(jìn)而做到舉一反三，最終形成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于工作人員對(duì)古文物建筑實(shí)施保護(hù)[2]。最后由于古文物建筑模型包含的信息過(guò)于繁復(fù)，因此在錄入的屬性信息要涵蓋到方方面面。進(jìn)行屬性信息錄入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按照用戶輸入信息對(duì)古文物建筑進(jìn)行備注，且由于錄入信息與之前存儲(chǔ)信息處于同一數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此信息之間相互關(guān)聯(lián)，換句話說(shuō)，即修改一處，其他地方也會(huì)自動(dòng)展開(kāi)相應(yīng)修改，對(duì)文物保護(hù)有著積極意義。

結(jié)語(yǔ)

本文就新時(shí)代信息化技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用對(duì)數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)以及BIM技術(shù)等三個(gè)方面展開(kāi)了相應(yīng)的探討?？偟膩?lái)說(shuō)，信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)綜合國(guó)力的提升，也有效的保護(hù)了我國(guó)的文化遺產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王 金.基于三維掃描技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助陶器類型學(xué)研究[D].北京：北京科技大學(xué)，2017.

[2]石力文，侯妙樂(lè)，胡云崗，李愛(ài)群，解琳琳.基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)與BIM的古建筑三維信息表達(dá)方法研究[J].遺產(chǎn)與保護(hù)研究，2018 （7）.

作者簡(jiǎn)介：蔣晨驍（1990.7）男;民族：漢;籍貫：上海市，學(xué)歷：本科;職稱：初級(jí);研究方向：文物保護(hù)工程;從事的工作：文物保護(hù)工程管理。