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点亮北京文脉 丨 文物“上医”

来源:《北京日报》  发布时间:2023-09-12

编者按:

  北京是一本读不尽的书,3000多年建城史、870年建都史,文脉悠悠、绵延不绝。近年来,在全国文化中心建设“一核一城三带两区”的总体框架下,从中轴线到整个北京老城,从七处世界文化遗产地到三条文化带,一张张历史文化金名片被不断擦亮,首都北京更加彰显新时代的文化自信力量。

  2023年8月31日起,北京日报“领创”版推出“点亮北京文脉”系列报道,通过古建设计师、考古工作者、文物保护专家的视角,讲述源远流长的古都文脉中的创新故事。即日起,人文之光网将陆续转载系列报道文章,今天为大家转载第二篇《文物“上医”》,欢迎大家阅读、关注!


  人有生老病死,文物亦然。作为人类社会活动的见证者,那些历经沧桑的珍贵遗产,与时间一路并肩而行。在躲过重重灾难后,它们以年迈的身姿为今天的人们诉说着昨日的跌宕起伏和灿烂辉煌。

  如何让它们的讲述在明天依然清晰?

  来自北京未名文博文化科技有限公司的一群文保科技工作者正在努力:他们以现代科技手段,面向全国各地不可移动文物的通用管理需求,打造出文物全生命周期的管理平台;通过为文物进行“健康体检”,探索建立了一套快速有效的区域性不可移动文物风险筛查方法;用数字化的手段,让文物走出有限空间,创造无限可能。

  他们的梦想单纯而炽热:做给文物治未病的“上医”,让文物在数字世界中活得更加精彩。

现场体检与信息采集

  让文物“实时可见”

  文化、遗产、科技、创新,未名文博公司入口的形象墙上,这几个关键词醒目而耀眼,点出了这群文保人的工作核心。中国古迹遗址保护协会数字遗产专委会委员、未名文博研究中心主任、高级工程师刘保山把记者引入了公司的智慧管理体验中心,感受这几个词在文保工作中的交互。

  房间中最醒目的便是一个个亮着的电子屏幕:在这个被命名为“文物数字化与健康管理”的平台上,已经收录了全国上万条文物古迹信息,每个文物古迹的级别、年代、类型,以及与之有关的资料文档、资讯信息、多媒体资料、健康档案、数字模型等一目了然。

  刘保山点开了平台上的“北海公园实时巡检系统”进行演示。数据统计页面上,当日数据为9,本周数据为29,本月数据1124,本年数据10321,全部数据23569。“这是北海公园的文物巡查员在平台上的数据更新情况。不到两年时间,公园就已经积累了2万多条数据。”他点开数据详情,接着介绍,“比如,今天上午更新的9条数据显示,北海公园衍祥门砖缝长草了,东门休息室的屋檐有破损,收票室彩绘脱落……”这些数据,北海公园的管理者实时可见,管理人员会根据文物“病情”的严重程度,有针对性地提出“治疗”方案:有的需要重点监测,有的则需要尽快处理。根据处理进度的不同,每条数据会被标注上“跟进中”或“已完成”等不同状态。轻点屏幕,平台的显示页面跳转到“实时巡检情况”,刚刚上传的数据来自北海公园的哪些点位,都以图片方式更直观地展示出来。

  北海公园只是一个缩影。

  粗略统计,每天有上千人在使用这个平台管理古迹文物,每天更新的数据有200多条。通过使用平台,文物古迹单位的管理者对其所有的文物状况了然于胸,有利于更科学地编制保护管理规划,更合理地安排修缮计划。“一点一滴的记录也为文物古迹建立起了一个病历档案,等将来真需要‘做手术’的时候,平台可能已经积累了几年甚至十几年的数据,‘手术’之前的病害成因分析就会更科学。”

  简单的经济账让预防性保护的意义和价值显而易见。刘保山以建筑屋面的瓦件脱落为例,“如果第一时间找个合适的瓦件安回去,可能只需要两个工人和几百元的成本;一旦没有第一时间发现这个隐患,最终引起屋面渗漏或墙体胀裂坍塌,那可能就是几万元的事了。而且如果我们一直做经常性的小修小补,古迹文物可能在未来二三十年里都不会发生较大的风险。”

  平台的功能还远不止于此。对于已经“发病”的文物古迹,平台将对其“治疗”痕迹进行全过程记录,形成全周期数字档案。

  页面一闪,跳转到“大庄科段长城研究性维修项目”显示页,最上侧是项目涉及的文物数量、全景数据、项目进度、巡检记录,左下角是安装在项目现场的摄像头拍摄的实时画面。

  2021年起,北京市把长城保护工作的重心由一般性保护工程向研究性修缮项目转变,延庆区大庄科段长城是试点项目之一。“与传统的工程竣工档案不同,长城研究性修缮更加注重工程过程和竣工后的长期利用,从而探索出研究性保护项目的全周期数字建档模式。”刘保山轻点鼠标,数字记录带来的细节让人惊叹:每块砖的残存程度、砖上刻的款、砖与砖之间灰缝的状态都清晰可辨。

  “工作人员对拍摄的照片进行了合成处理,其中包含的信息之丰富是传统图纸无法比拟的。”在刘保山看来,这些详细的数据记录为文物工作者提供了对修缮工程进行复盘的机会,也更有效地推动古迹的价值传播、公众参与。“如果我们将过程记录以适当的方式公开,让公众能够穿越回考古发掘之前的状态,感受修缮带来的变化,大家就会更加理解文化遗产的保护理念和研究过程。”

  值得一提的是,在数字跟踪记录过程中,除了长城本体的三维空间数据,技术团队还在现场布设了智能物联网设备,以人工智能打卡和慢直播定帧的方式,保存了项目周边植被的发展变化情况,为今后长城与周边生态环境之间关联的长期研究积累了数据。

  这项工作的目标是什么?刘保山给出答案:不必再开展文物普查。“某种程度上,文物普查其实是一种无奈的做法,过去了很多年,我们不了解文物古迹的状态了,所以需要花几年的时间再去摸一遍情况。而我们搭建的数字化平台,让文物保护状况实时可见。”他期待着,文物普查被科学化、数据化实时管理方式替代的那一天能早早到来。

虚拟博物馆漫游场景

  为文物“体检治疗”

  在文物数字化与健康管理平台已经收录的万余文物古迹中,有些古迹的“病历本”格外厚实。与一般的巡查相比,它们接受了更为详细的“健康体检”,身体状况、病害蚀损情况被一一记录在案。

  这种对区域性不可移动文物进行快速风险筛查的方式,是团队的新探索。

  未名文博公司总工程师周奡磊是“文物医生”之一。他介绍,预防性保护理念于21世纪初传入我国并逐渐进入遗产保护体系,十余年间,国内各地不乏预防性保护理念的相关实践,但大多集中在世界文化遗产或全国重点文物保护单位,比如故宫、长城等“明星”文物。相比之下,对那些低保护级别文物的预防性保护实践少之又少,特别是以区域整体为对象的实践几乎是空白。

  “‘文物健康体检’其实是预防性保护理念生发出来的一种新的实践模式,与传统的文物勘察相比,它更趋向于区域化、常态化和动态化。”周奡磊解释。

  文物的“体检”与人的体检类似:建病历本,检查分析,提出治疗建议。

  其中,建病历本就是对文物的基本信息进行记录,这是对文物“健康体检”的基础性工作,记录的内容包括文物的历史文献信息、历次修缮记录、周边环境信息等。

  而作为重头戏的病害风险检查、分析环节,“文物医生”则需采用“中西医结合”的方法——既要发挥中医“望闻问切”的作用,又要有西医科学仪器的辅助。“所谓‘中医’手段,就是先用肉眼和一些常规手段,对文物的明显风险进行初筛,比如屋面的瓦件有没有残损、墙体有没有开裂、梁架有没有明显变形……这些都是比较直观的。”周奡磊解释,“西医”则是利用三维激光扫描仪、雷达波、红外热成像等技术手段,来辅助判断文物的潜在病害隐患,帮助“文物医生”发现诸多隐藏的问题。

  这些手段无疑为“文物医生”们提供了“透视眼”和“显微镜”。

  去年年底,团队为延庆区的300多处不可移动文物完成了初筛“体检”。其中,在为刘斌堡城址“体检”时,工作人员发现,城墙墙体存在明显开裂和歪闪;但造成这些残损的主要原因是什么,是否还有其他不可见的隐患,从表面上无法判断。这时,雷达波和超声波等核查内部缺陷的设备就派上了用场。

  水患是文物的“致命杀手”之一。然而,对于古建来说,屋面一般都由瓦件、苫背、木基层等多层材料组成,因此,细小的屋面渗漏很难被识别,红外热成像就成了“文物医生”的好帮手。

  对于一些体量较大或初筛中有结构变形隐患的文物,团队还会使用三维激光扫描技术。“如果使用传统的法式测绘方式,受空间和现场条件限制,并不能把所有需要的数据都拿到手。对于一些大式建筑,可能还要搭设脚手架,也会额外增加时间和经济成本。”周奡磊说,而采用三维激光扫描仪配合传统测绘方式,不仅能有效提升现场效率,同时也能对部分数据进行校核,详实准确地收集到传统方式无法取得的细部数据。

  通过现场数据采集和运算合成,接受“体检”的文物古迹的数据档案几乎同步完成。“文物医生”还会使用全景摄影技术,实现虚拟现实技术与文化遗产现实场景的结合,使文物古迹的空间位置与周围环境在数字化平台上都一目了然。

  “体检”不是目的,“治疗”才是。

  翻开延庆区文物“健康体检”白皮书,不可移动文物风险地图、分乡镇不可移动文物风险及建议“一张图”,密密麻麻的数字、五彩斑斓的标注,各种柱状图、饼状图,共同揭示了该区不同文物的风险等级、抢险措施、保护和利用建议。每一处文物古迹也会有自己的个体报告,比如,东灰岭广生庙的“体检”报告除了记述文物的基本信息外,还将墙体回弹数据、柱子含水率、沉降数据等原始数据和分析数据一并汇总,让体检结果可追溯、可对比。

  在团队看来,正如生命体的健康体检一样,文物“健康体检”也应定期进行,持续积累数据,为必要时的疾病“治疗”提供依据。

长城敌台数字展示模型

  打造“数字文脉”

  “中华文明源远流长,欢迎您来到门头沟数字文脉!这里,东望都邑、西通塞上,永定清水川流不息,灵山妙峰梵音不绝,东胡林人在此繁衍生息,千年窑火造就璀璨华章……”走进未名文博沉浸式数字艺术体验中心,屏幕上正在演示的是公司打造的门头沟数字文脉项目:区内大大小小的文物古迹星罗棋布,柏峪村秧歌戏、京西山茶加工技艺等非物质文化遗产融入其中,共同形成了一张元素丰富的历史文化地图。苍翠的灵山、蜿蜒的珍珠湖、缥缈的祥云,更为其增添了几分清妙之感。用户可以点击其中任一项目,查看基本信息、展览全景、展品图文介绍和三维模型、教育活动资讯、非物质文化遗产影像资料等。

  “文物数据不仅要保护好、管理好,还要利用好、传播好。”刘保山说。

  门头沟区数字文脉便是未名文博利用数字化手段对文物进行传播利用的一大创举。它可以为用户提供“一站式”浏览服务,帮助人们迅速建立对门头沟的自然环境及文物分布的直观印象,并准确查询、浏览所需信息。

  沉浸式数字艺术体验中心不远处,公司数字化工程师于仁泽正在电脑前比划着手势,对体感交互设备进行测试,只见随着他手势的变化,屏幕上正在展厅中参观的虚拟人也在不停地改变参观路线——建立线上云展览是公司数字化项目的另一重点。

  “博物馆的展览空间是有限的,但数字设计的空间是无限的。”刘保山说,云上展览还可以让以往藏在展柜中的展品以360度无死角的方式呈现在观众面前,进一步拉近观众与历史的距离。

  以永定河文化博物馆云展厅为例,观众通过博物馆微信公众号中的“云展览”进入后,可操纵“数字替身”游览虚拟展示空间。虚拟展厅中,默默无言的永定河河神,通过人工智能等数字技术得到了活化,在指尖与观众侃侃而谈;老照片上的骆驼,也重新焕发了活力,挺胸阔步行走在京西古道上……一批重点展示文物、艺术造景也以三维模型动画、动态展板等形式创新呈现;观众只要点击虚拟展厅空间内相应展品前的闪光点,便可查看这些全新内容。与一般的云展厅相比,未名文博打造的虚拟人在云展厅的活动更为“自由”,而不是只能受限地前进、后退,后者也被刘保山戏称为“2.5维”,不是“真三维”。

  根据计划,首期数字文脉和云展览将于年内亮相,届时永定河文化将更加生动地融入到人们日常生活中。

  在刘保山的讲述中,“轻量化”“多平台兼容”“信息完整”等字眼被反复提及,这也是数字化项目背后的关键。“轻量化”,是指后台数据库所收集的各项数据,尤其是文物的三维模型,通过技术手段重新计算,在不丢失数据完整性的前提下,精简优化文件大小,从而使它们的储存、传输、展示、利用更加方便快捷。“三维模型的数据量是很大的,比如,一个居庸关云台模型的合成曾用了7000张照片,计算机运算了十天十夜。”刘保山举例。

  “为了使复刻的超大空间场景能够在云端更流畅地展示,让用户有更好的漫游体验,我们的工程师进行了大量模拟试验,这其实已经是我们做的第4版产品了。”公司技术负责人肖健补充。在这一点上,于仁泽也很有发言权,“模型的格式是多种多样的,常见格式就有六七种,哪种格式适合什么样的轻量化处理是需要不断试验的。在考虑轻量化的同时,我们还要努力保住模型表面纹理的真实性和完整性。”

  然而,这还不是数字化项目的终点。

  “我们正在进行很酷的开发。”于仁泽言语间充满兴奋,描绘了一幅新蓝图:抛弃鼠标键盘,让手势动作去控制数字资产的展示。“业界认为,手才是人类与世界最自然、最普适的交互工具,未来,肌电手势识别、手势隔空交互技术将让人手成为更完美、更精细的交互工具,更加适应全新一代数字资产展览展示和交互体验。”他表示,在传感器的帮助下,数字空间还可以扩展成为线上线下联动的元宇宙沉浸交互场景。

  为了这一新的愿景,他们再次出发。

      (来源:《北京日报》2023年9月7日,第16版;作者:牛伟坤、刘嘉雯;图片:原文配图)

 

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