全文刊登于《中国文化遗产》2024年 第2期《笔谈：数字化为文明赋彩》P4-6
笔谈：数字化为文明赋彩——文物和文化遗产数字技术应用现状与实践路径
摘要：数字技术在文化遗产领域的应用已从最初的信息储存和传输，发展到数据处理分析，进而进化到今天的自动化和智能化处理与展示，在文化遗产研究、记录、保护、利用等方面起到了至关重要的作用。当前，我国基本形成覆盖文物保护工作全链条的数字化解决方案，并不断创新核心技术与设备，形成通用技术与国际并驾齐驱、特色技术引领国际潮流的发展趋势。数字技术在考古遗址三维空间信息的获取、分析、模拟、研究和展示等全过程中发挥着重要作用，为古代遗址与自然环境之间的人地关系等研究开辟了新的途径。新一代测绘技术，可实现对建成遗产三维数字形式的记录与保存，在精度、纹理、展示分析、交互以及文物古建的数字修复等方面具有不可替代的价值。通过“空间历史大数据”途径，可以打破过往人文学科与空间操作之间的知识鸿沟与技术壁垒，促进文化遗产以体系化技术操作实现“公众化”，通过文化空间实践达成未来城乡高质量发展和历史人文知识存续之间的良性互动。数字化实践在非物质文化遗产保护中的应用范围在不断扩大，已然从保存、宣传扩展到传承、振兴的层面。从全球视野审视数字化这一新兴领域的发展历程和前沿动态，文化遗产数字化面临着建立更完善的数据资源等挑战。
关键词：文化遗产数字化；文物数字化；非遗数字化；考古遗址；建成遗产；城市文化遗产；实景三维；空间历史大数据
2021年4月，文化和旅游部发布《“十四五”文化和旅游发展规划》，要求“研究阐释和展示传播技术” “通过多种形式活化文物资源、展现文物价值” “提高文物资源数字化保护、展示和利用水平”。2021年10月，国务院办公厅印发《“十四五”文物保护和科技创新规划》，要求 “统筹加强考古、文物保护、安全防范、研究、展示、传播力量，加快构建文物学科体系、学术体系、话语体系，促进系统集成”。2023年11月，全国文物科技工作会议在北京召开，要求“推动文物资源数字化、智慧博物馆建设、大遗址展示等关键技术研发与应用示范”。系列文件的密集出台，为数字技术促进文化遗产阐释与展示提出了主要的发展方向与目标。
数字技术在文化遗产领域的应用已从最初的信息储存和传输，发展到数据处理分析，进而进化到今天的自动化和智能化处理与展示，在文化遗产研究、记录、保护、利用等方面起到了至关重要的作用。国家文物局为解决克服文物老化导致的价值遗失、实体展览易受时间、空间、地域的限制等问题，下拨文物保护专项补助资金进行数字化保护项目，融合激光三维扫描和摄影测量的综合技术解决方案，建立形状细致、色彩丰富的文物三维模型；轨道式拍摄设备和自动拼接软件，采集获取超高分辨率的大幅壁画图像；基于人工智能技术的自动化装备，重建反光文物的高精度材质属性。而在智慧博物馆建设方面，融合多种传感器、环境调控设备和自动预警算法的新技术被广泛应用，体现出数字化技术在文物预防性保护中的重要作用。此外，智能票务、危险行为分析、智能调度等技术，提升了博物馆智慧化运行的水平；沉浸式展示、3D打印、互动体验、知识图谱、网络展示等技术，提升了展示的形式和效果。在大遗址展示方面，虚拟现实、增强现实、虚拟重建等技术，切实助力了大型场景的可视化呈现。
1998年，美国斯坦福大学启动“数字化米开朗基罗计划”，我国的浙江大学与敦煌研究院同期启动“敦煌石窟虚拟漫游系统”。随着时间发展，西方国家在先进激光三维扫描仪制造、三维重建方法、虚拟现实设备、人工智能引擎等技术领域持续创新，为文物数字化领域贡献了诸多设备和软件。我国自主研发的手持式三维扫描仪、摄影测量软件、文物微环境监测系统等已与国际领先技术水平相差无几，智能图像监测设备、轻便AR眼镜、 LED大屏幕显示系统等达到国际领先水平，特别是在大幅壁画高精度数字化、便携式书画高精度扫描、大型石窟3D打印复制等领域形成了开创式的技术成果，解决了中国特色文物数字化的迫切问题。
目前，我国已经有越来越多的科研机构、高校和企业投身文物数字化技术研究，基本形成覆盖文物保护工作全链条的数字化解决方案，并不断创新核心技术与设备，已经形成了通用技术与国际并驾齐驱、特色技术引领国际潮流的发展趋势。
在文物数字化的整体部署上，我国的举国体制优势已在文物普查数据库建设、规模化文物资源数字化工程实施等方面走在西方国家的前面，并将在国家文物云服务平台等整体化平台建设方面继续保持领先。国家文物局联合多部门发布的《关于推进博物馆改革发展的指导意见》强调，文保单位要推进博物馆大数据体系建设，主动对接国家文化大数据体系建设，标注、解构和重构藏品蕴含的中华元素和标识，切实融入内容生产、创意设计和城乡建设。同时，我国持续积累的文物数字资源将在人工智能技术的支持下，建设庞大的中华文明基因库，文物数据要素优势也将在制造业转型等契机下转化为生产要素优势，让文物以更丰富的形态活起来。
我国的文物数字化工作已经涌现出大量成果。
“中国历代绘画大系”项目，自2015年启动以来，数字化收集了海内外国宝级绘画名迹，包括国内藏品9155件（套）、国外藏品3250件（套）。
1990年代初，敦煌研究院开始“数字敦煌”的实践探索。2016年，“数字敦煌”资源库上线，实现了30个洞窟整窟高清图像和全景漫游节目全球共享。2022年12月，“数字敦煌开放素材库”正式上线，6500余份来自莫高窟等石窟遗址及藏经洞文献的高清数字资源档案通过素材库向全球开放，为海内外学者、文化爱好者以及艺术创意者打造出“一站式”的敦煌文化共享共创平台。
2019年，故宫博物院推出 “数字文物库”，首批精选了5万件文物高清数字影像向社会无偿公布，现文物总数已经超过10万件。
2020年6月，1:1复制的云冈石窟第12窟在浙江大学正式落成开展，这是世界首例可移动3D打印复制洞窟，突破了大型石窟高精度扫描、高保真复制、快速模块化拼装展示等一系列技术困难，开创了大型复杂不可移动文物全球巡展的新模式。
龙门石窟采用3D复原、3D打印等技术实现了以《文昭皇后礼佛图》等为代表的流散文物的“身首合一、数字复位”，开辟了新时代流散文物“数字化回归”新路径。
三星堆博物馆建立覆盖游览全周期的数字化游客服务矩阵，2022年推出混合现实（MR）导览电影《古蜀幻地》，为观众提供了穿越时空的古蜀文明体验；2023年联合四川省文物考古研究院利用3D扫描和虚拟修复技术取得了青铜神兽的“跨坑”合体等重大进展。
多媒体传播也因为数字化的加入更加多样。2022年央视春晚舞蹈《只此青绿》利用XR和全息扫描技术，为观众提供了穿越到《千里江山图》时代世界观中的时空之旅。在《国家宝藏》节目中也采用了全息影像等多种数字科技，对国宝进行了全方位多角度的展示，并打造出沉浸式的情景舞台，形象讲述了国宝背后的历史文化故事。
中国国际电视台推出的第一季《千年调·宋代人物画谱》数字特展使用Unity引擎，结合双语交互网页和线上活动展示宋画之美与其背后的中国哲学精粹，上线一周时间，在海外平台的浏览量就突破6000万次，数字化在国际化文化传播中的巨大潜力被充分证明。
AI技术也被广泛运用于文化遗产的传播，近年多家文博机构推出数字人大使，如数字敦煌文化大使“伽瑶”、中国国家博物馆“艾雯雯”、中国文物交流中心“文夭夭”等，这些虚拟人能为大众提供讲解导览、交互陪同、视频直播等服务。
当前我国在数字化赋能文物保护工作中仍存在一些迫切性的技术挑战。
1. 文物数字化技术标准体系尚不完备。相对于我国已经大规模开展的文物数字化技术研发和应用局面，相关的国家标准、文物保护行业标准稍显滞后，急需尽快出台相关数据采集、质量评价、数据交换、网络发布等一系列标准体系，保障工作有序开展和持续推进。
2. 文物资源高效数字化技术亟待完善和推广。相对于我国海量的文物资源，当前的文物数字化工作成本、效率和自动化程度都急需提升，特别是为全面展开的第四次全国文物普查工作提供技术支持。
3.文物数字资源的共享和利用机制尚不清晰。我国已开展的文物资源数字化工作形成了大量信息孤岛，跨文博机构的数据共享机制尚属空白。博物馆数字化展项重复利用率低，跨博物馆的数字展项流通较为少见。急需建立基于区块链、数字水印等技术的文物数字资源共享利用平台和机制。
4. 尽快构建中华文明基因库，保障国家文化安全。多模态人工智能大模型是当前国际关注热点，已经发布的各类模型中多语种训练数据综合在一起，对中华传统文化的解读和运用中潜在糅杂了多种意识形态。需要尽快汇集建立中华传统文化相关的文物数据、研究文献等数据集，构建结构化、多层级、语义关联、可扩展性强的中华文明知识图谱和基于大模型的中华文明基因库，保障人工智能时代的国家文化安全。
各类型的数字技术正在蓬勃发展，文化遗产阐释与展示的内容制作需求也在随着研究人员对文化遗产的认知水平不断提升、技术设备的不断升级而发生着日新月异的变化，为避免形成新的“千馆一面”，提出如下建议：
1.加快推进文物数字资源的数据汇总和云平台建设。一方面保障已经完成的数字化成果作为永久档案可靠传承，另一方面推动相关共享利用机制建设和汇总研究工作的开展。
2.加强对数字化技术的整合，促进创新与发展。数字技术已经构建了创新的矩阵，随着技术整合能力的增强，前沿技术与文化融合的效果将更加显著。这种融合不仅能够加速创新的步伐，还有助于企业开拓新的市场空间。当企业仅限于单一或少量技术时，其集聚效应往往不太显著。然而，一旦企业集中应用多种技术，其技术能力将得到显著提升，并且这些技术将呈现出叠加式的关系，为企业创造更多的竞争优势。这种技术多元化的战略不仅能够提升企业创新能力，还能够增强其在市场上的灵活性和适应能力。
3.建立系列标准，指导数字技术的合理运用。数字技术支持促进和丰富了我们对不同尺度遗产的理解，并产生了新的研究议题。但必须意识到还存在地方建设能力差异、遗产信息采集与管理，以及数据的脆弱性等一系列新问题。因此，更应该思考如何合理地使用技术，考虑处理和储存数据的伦理原则，并建立一系列相关标准来指导这一过程。
4.加强对文化遗产资源的知识挖掘与价值阐释。我国尽管在数字资源的积累方面取得了一定进展，但基础性学术研究不足，不足以服务多学科多角度的文物价值阐释，有必要加强考古学、历史学、艺术史等学科的基础研究。同时数字科技研究者需要充分吸纳这些基础研究成果，进行深度知识挖掘与价值阐释，以增加内容的深度和广度。
5.监管机构加强对数字化展示内容的监管。审核和监督数字化展示内容与方式，确保其符合相关法规和标准；建立数字化展示内容与方式的技术评估和认证机制，对数字化展示技术及内容进行审核认证；加强对数字化展示过程中信息安全和隐私保护的监管，确保数字化展示不会泄露敏感信息或侵犯个人隐私；与相关行业协会、科研机构和企业展开合作，共同监督数字化展示的内容和方式，促进数字化展示的合法、安全和可持续发展。
6.出台支持文物数据要素向制造业设计要素的转化应用的政策。中华文化赋能现代制造价值超越，使产品的价值从功能、性能拓展到情感、精神，满足人们对美好生活的向往与追求，推动文化传承创新超越文博和教育机构的界限，让中华文化在“生产—消费”循环往复中，创造创新、生生不息、浸染在百姓的生活中。
7.加强文博相关学科的交叉人才培养体系建设。突破企业数字集成技术的跨学科人才数量不足、考古研究和博物馆展示等行业仅将数字化认定为行业工具等局限，创新数字时代文物考古、保护、研究、展示与利用的新学科范式。
刁常宇，浙江大学文化遗产研究院副院长、副教授、博士生导师，浙江大学艺术与考古图像数据实验室副主任，石窟寺文物数字化保护国家文物局重点科研基地专职副主任。
Digitalization Adds Color to Civilization: the Current Situation and Practical Path of Digital Technology Application in Cultural Relics and Cultural Heritage
Diao Changyu1, Liu Jianguo2, Deng Fei3, Geng Guohua4, Zhou Pengbo5, He Jie6, Wang Chaoqun6, Ma Zhaoyi7, Yang Hong8, Yang Chen9
(1. School of Art and Archaeology, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China; 2. The Institute of Archaeology, Chinese Academy of Social Sciences, Beijing 100101, China; 3. School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China; 4. National-Local Joint Engineering Research Center for Digitalization of Cultural Heritage, School of Information Science & Technology, Northwest University, Xi’an 710127, China; 5. Art and Technology Innovation Center, School of Art & Communication, Beijing Normal University, Beijing 100875, China; 6. School of Architecture, Harbin Institute of Technology (Shenzhen), Shenzhen 518055, China; 7. School of Humanities, Nanyang Technology University, Singapore 639798; 8. Intangible Cultural Heritage Communication Research Center, School of Cultural Industries Management, Communication University of China, Beijing 100024, China; 9. College of Architecture and Urban Planning, Tongji University, Shanghai 200092, China )
Abstract: Applications of digital technology in the field of cultural heritage has expanded from initial information storage and transmission to data processing and analysis, and further to today’s automatic and smart processing and presentation, playing critical roles in research, documentation, conservation and utilization of cultural heritage. Nowadays, more and more scientific research institutions, universities and enterprises in China are carrying out research on digitalization technologies for cultural relics, and have established digitalized solutions and programs to cover the whole chain of processes for cultural relic conservation while continuously innovating core technologies and devices. As a result, China has not only kept pace with the rest of the world in terms of general technologies, but also developed special technologies which lead new trends in the world, showing its growing trend in developing digitalization technologies for cultural heritage conservation. Digital technologies such as high resolution satellite remote sensing technology, low-altitude drone filming, 3D re-establishment of archaeological sites, and geological information system play significant roles in the whole process of obtaining, analyzing, simulating, studying and displaying 3D spatial information about archaeological sites, providing a new approach to exploring the human-land relationship between ancient sites and natural environment. The new generation of surveying and mapping technology can record and store built heritage in 3D digital format, having incomparable advantages in accuracy, texture, presentation, and interaction as well as indispensable value in digitally restoring cultural relics and ancient buildings. The knowledge gap between humanities and spatial operations may be narrowed via an approach based on historical spatial big data, and cultural heritage is promoted among the public through systematic technical operations. Therefore, constructive interactions between future high-quality urban-rural development and sustainability of historical humanitarian knowledges can be achieved through cultural spatial practices. Applications of digitalization practices in conservation of intangible cultural heritage have been growing continuously, expanding from conserving and promoting to sustaining and revitalizing the heritage. Facing problems in digitalization of cultural heritage in today’s China, the authors propose the following suggestions. Collection and review of digital resources regarding cultural relics should be accelerated, and a cloud platform should be established for cultural relics; digitalization technologies should be integrated, and series of standards should be developed for digitalization; supervision over the content of digital presentations should be intensified, and systems should be established to cultivate interdisciplinary talents in the fields relating to humanities and museology.
Keywords: digitalization of cultural heritage; digitalization of cultural relics; digitalization of intangible cultural heritage; archaeological site; built heritage; urban cultural heritage surveying and mapping technology; historical spatial big data
