深度|文物数字化潮起，测绘地信企业决战“后三调时代”
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编辑 | 鹿野
近日，自然资源部第二地形测量队承担陕西省文物测绘任务，驱车赶往茂陵完成地形测绘工作，为茂陵文物“两线”划定提供所需的测绘数据，将测绘地理信息新技术应用至文物保护事业。
当下，用数字技术为文保赋能已经成为文物保护的一项重要手段，文物古迹测绘不仅是保存文物数据的方法，也是展示人类文明的有效途径。
“文物的数字化就是活化的发展方向，”中国文物保护基金会理事长、国家文物局原局长刘玉珠如此表示。
测绘解决失真问题
今年1月，习近平总书记考察平遥古城，阐述保护历史文化遗产的重要性。但正如梁思成所说，“中国古建筑的保护工作，与在大火之中抢救宝器名画同样有急不容缓的性质”。
据了解，第三次全国文物普查核定登记的全国不可移动文物共76.7万处，古建筑及代表性建筑约40多万处。其中，在已登记不可移动文物中，保存状态较差的占17.77%，保存状况差的占8.43%。文保工作刻不容缓，在第二次到第三次全国文物普查的22年间，约有4.4万处不可移动文物登记消失。
帝测科技公司创始人、总裁张向前表示，“仅仅两年的时间，文化遗产已经有了很大的变化，和文化遗产消逝的速度相比，我们还要加快保护的脚步。”
近年来，国家相继出台若干文物保护和文化传承的政策，2022年发布了《关于学习贯彻习近平总书记重要讲话精神全面加强历史文化遗产保护的通知》《关于推进实施国家文化数字化战略的意见》等重要文件，为历史文化遗产的数字化转型指明了方向。
根据住建部要求，从2020年开始到2022年，全国需完成历史建筑100%测绘及系统录入工作，明确鼓励采用三维激光、摄影测量等新技术。
文保建筑数字化现阶段采用新型测绘技术进行数据采集，使用无人机航测、近景摄影测量、各类移动slam三维激光扫描等技术手段。其中，无人机航测和三维激光测量系统是文保建筑外业采集工作的主要手段。
大疆行业应用测绘行业负责人魏坤岭表示，历史建筑测绘是整个测绘行业一个不可或缺的细分模块，历史建筑保护领域也一直是测绘地理信息技术大展身手的舞台。
“文化遗产保护是一项复杂的科学研究工作，客观全面地记录并表达遗存的空间信息一直是考古信息记录的热点和难点。目前，测绘技术在文化遗存发掘信息记录方面的应用已经比较成熟。”中国文化遗产研究院研究员、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）海洋考古团队首席科学家詹长法表示。
“与传统测绘不同，文化遗产领域的测绘侧重考虑本体安全、所处环境以及效果实现的成本和效率，强调局部细节的表现、相对位置关系的准确等。”詹长法说道。
提到文化遗产的数字化保护与利用，帝测科技常务副总裁张炯珩举例介绍称，“贺兰山岩画作为全国重点文物保护单位，几年前曾因暴雨洪水导致部分岩画损毁或遗失。因岩画凿刻于砂岩壁上，长期裸露在露天环境中，岩体风化及人为破坏严重，岩画面临着多种病害威胁，甚至部分岩画濒临消失。”
“以前传统方式留存的岩画记录并不能满足管理要求，且发现与当前技术手段形成相同位置的岩画记录存在一定程度的差异，如今通过精细化测绘测量手段可以解决大部分问题。对于肉眼不易识别图案纹路，数字化手段可以更真实地还原纹路，永久保存岩画的本体现状信息。”张炯珩说道。
文化遗产走入数字孪生世界
1992年，联合国教科文组织发起了世界记忆工程，被视为全球范围内文化遗产数字化工作的开端。随着新型测绘技术的不断普及，目前文保建筑数字化及相关行业（如历史建筑测绘建档、考古测绘、数字化博物馆等）广泛采用新型测绘技术进行外业数据采集工作，大大提高了数据精度、减少外业采集时间、提高工作效率、大大降低了在采集过程中对文保建筑的损坏。
据了解，通过三维扫描技术可以快速准确的采集文保建筑的三维数据，如整体建筑的外形结构、墙体、窗户、柱子、房梁等，精度可以达到近毫米级。
此外，三维数据可以监测建筑变形情况，如柱子的歪斜情况，房屋的倾斜情况，墙体的倾斜角度，房梁的变形挠度情况等，为文保建筑的修复保护和日常维护提供高精度的三维数据。
大足石刻是著名的世界文化遗产，其宝顶山大佛湾8号龛得千手观音造像是我国最大的集雕刻、泥塑、贴金、彩绘于一身的立体型摩崖石刻造像。虽然保存基本完整，但在长期自然营力和人类活动的影响下，其局部破坏已十分严重。
2008年，受汶川地震影响，大足石刻千手观音出现明显破损。当年，启动了国家一号石质文物保护工程-千手观音造像的抢救性保护项目。由于千手观音是崖体上三维立体的凿造，结构十分复杂，简单的平面与立面测绘无法完整、真实的反映千手观音的形态结构及保存状况，难以科学系统地为调查和保护修复施工提供精准的尺寸依据和数据支撑。帝测科技利用全站仪、数字近景摄影、三维激光扫描等多种技术手段，进行了千手观音的测绘与信息留取工作，也是帝测科技首次将测绘技术应用于文物保护，为千手观音的前期勘查与修复试验提供了重要数据支撑。
“有一些古建筑、古文化遗迹本身已经十分脆弱，或者它正处于修缮阶段，不允许进行相关架站的操作。所以说接触式的测量，可能会对文化遗产造成一种破坏，也会有相应的局限。那无人机等采用非接触式测量就能大显身手。”魏坤岭提及无人机测绘技术减弱了测量对历史建筑本身及其周边的影响。
据他介绍，无人机摄影测量的方式，可以非常精细化地复刻古迹原型，拿到结构纹理等信息，相当于影像经过摄影测量的数据获取，数据处理后形成达到毫米级分辨率的三维模型，三维数据对后期的数字化保护、修缮甚至重建等都有巨大的作用。
“文化遗产特别是这种古建筑、古遗产等等，都是国家级省市级文保单位的重点文物，保护非常重要，测绘的过程中不能对其造成一定的损害。倘若伤害无法避免，宁愿不做测绘。”魏坤岭进一步强调。
面向不同客户需求，如何为各类文物保护单位量身定制合适的测绘方案成为重要课题。“不同文化遗产的测绘，往往需不同类型的仪器配合测量，数据获取后，需要对不同类型的数据进行融合、拼接。”张向前表示。
文旅局、相关政府文保单位和高校科研院所等单位，更偏重文物的数字化留存、建筑修缮保护和活化利用，并需要精细化模型来直观展示建筑实际情况，对文保建筑本体、文保建筑内部构件、内部壁画、内部结构、损坏现状等详细了解，方便政府单位对建筑进行统一的规划；
修缮施工单位需要在修缮设计图纸上明确标记出建筑破损情况，对图纸的精度要求很高；与此同时，设计单位或一些承接相关项目的测绘单位更多需要现状图纸，需要测绘单位绘制建筑基本的平立剖图纸。
文博单位普遍关注科普教育和文物研究，使用数字化手段使文化遗产在数字孪生世界中活起来，使用VR、全息投影、裸眼3D等技术手段不断拓展展示方法，叠加多维信息，把不同的遗址、文物和本体自身丰富的历史、文化、艺术等信息关联起来，形成相应的知识图谱，实现主动互动，贴近社会大众，促进文化传承。
“帝测科技在周口店猿人遗址共建的4D沉浸式体验场地，基于真实的三维空间模型，利用猿人的骨骼化石和动植物化石，借助考古、古生物等专家协助进行数字化复原，设计故事场景，把时间倒推到史前，让大家穿越般体验相对真实的时空环境。”张炯珩表示。
故宫博物院党委书记、副院长都海江介绍说，故宫在2019年的7月便开发完成了数字文物库项目，至今，故宫数字文物库已对外发布超过8.3万件文物高清数字影像和相关的信息，并定期持续扩大文物影像的公开数量。
文保数字化不仅是留存
中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于推进实施国家文化数字化战略的意见》明确提出，到“十四五”时期末，基本建成文化数字化基础设施和服务平台，形成线上线下融合互动、立体覆盖的文化服务供给体系。到2035年，建成国家文化大数据体系，中华文化全景呈现，中华文化数字化成果全民共享。
张炯珩表示，当前文物数字化发展仍存一定阻碍，“在文物保护领域里政策比较明确，但在文物保护数字化方面，财政支持相对有限，业务需求受到一定的制约。在展示与利用方面，需求更加丰富，也需要更多的专业技术手段和社会资本来支撑。”
提及目前发展难点，南方测绘表示，首先在精度不断提高的同时，数据量大大增加，对数据的存储和传输提出了很高的要求。
而目前市场上缺乏专业人才，使用新型测绘技术进行文保建筑数字化工作，需要项目人员同时具备测绘学知识和文保相关知识，这就需要通过更多的项目进行人才专业化培养。
此外，张炯珩认为，文保测绘属于测绘领域的细分方向，整体市场秩序尚待规范，“目前测绘公司做文保业务并不集中，专业做文保测绘的公司较少，部分为地方小公司参与，而小公司技术和业务拓展上经验较少，偏低的预算价格使得工作质量难以保证，对专业市场的发展形成干扰。”
业内人士普遍认为，新型测绘技术普及度不够，政府管理单位思想转变的节奏并不一致，很多传统的文保单位及相关设计单位仍采用人工测量的方式，对新型测绘技术手段没有做到百分之百的接纳和信任。新型测绘装备价格昂贵，也影响了技术的普及。
值得注意的是，未来文保数字化发展并不仅仅停留在留存层面，在数据采集、数字化留存、保护、修缮、虚拟修复等基础上，更多将文化传承与旅游及乡村振兴进行结合。
中国文物保护基金会理事长、国家文物局原局长刘玉珠表示，早在20世纪80年代末，敦煌研究院就提出数字敦煌的构想，利用计算机技术和数字图像技术实现了敦煌石窟文物的永久保存和有序利用。
张炯珩提出，“从业务拓展的角度，结合乡村振兴、文旅融合，通过技术手段制作数字藏品，构建文化遗产相关专题的元宇宙场景，让社会大众更多、更充分参与进来，实现更加真实和丰富的线上、线下数字化体验。力争在这个过程中，促进文旅发展，带动乡村振兴，形成多赢的局面。”
大疆在抖音“宝藏古村·见证古村之美”公益项目中复刻古村3D影像，让参与者直观感受到千里之外的美丽古村，bilibili网站视频博主影视飓风也与大疆达成了相关视频合作，测绘也可以带动地方旅游业的发展。
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