敦煌数字化工作

经过多年努力，世界文化遗产敦煌莫高窟如今2007.11已经建立了“四位一体”的监测体系。

“四位一体”监
测体系包括：敦煌莫高窟大环境监测，敦煌莫高窟洞窟文物本体监测，敦煌莫高窟安全防范监测，敦煌莫高窟
游客调查与监测。

敦煌莫高窟大环境监测从上世纪60年代就已经起步，当时敦煌研究院首次在莫高窟顶建立了气象观测站，
监测窟区的气温、相对湿度、降雨量、日照、风速、风向和沙尘暴等。

上世纪80年代以后，监测工作延伸到了
洞窟内小环境，并通过国内外合作，不断引入先进技术和手段。

洞窟文物本体监测是敦煌莫高窟保护监测的一项重要内容，目前已经开展的有洞窟内壁画的年度检查、壁
画病害监测、壁画盐分分析与监测等，这些监测工作的开展，为壁画的病害研究、修复保护等提供了科学依据。

敦煌莫高窟洞窟数量多，保护范围大，文物安全工作非常重要，在上世纪80年代之前，文物安全主要靠人
工监测看守，上世纪80年代以后，开始着手建立预警监测设施，目前通过技术和人工防范相结合，已经建立了
较为完善的安全防范监测体系。

近年来，前往敦煌莫高窟参观的游客不断增多，保护压力日益增大。

为了提升服务质量，并对游客进行合
理疏导，敦煌研究院一方面积极开展游客调查，另一方面通过完善预约制等，不断开展监测工作。

敦煌研究院院长樊锦诗说，对监测结果进行科学分析而得出的结论，已经为莫高窟保护、管理水平的提高
起了积极推动作用，下一步他们将通过吸收国内外成功经验，使监测工作更加科学化和系统化，使世界文化遗
产的监测成果切实应用到保护和管理工作中
已实施了气象环境监测、风沙检测、水环境检测、洞窟壁画病害监测等项目，这些项目已形成了敦煌莫高窟大环境监测、洞窟文物本体监测、安全防范监测、游客调查监测等系统体系.地震监测系统
为了准确掌握游客参观过程中给洞窟环境带来的变化和保护洞窟内文物，由敦煌研究院和浙江大学联合开发的
敦煌莫高窟环境监测预警系统2007.8.25日投入试运行。

记者在敦煌莫高窟看到，通过无线监控、数据处理和屏幕显示，已经完成的莫高窟10个开放洞窟的温湿度
及4个洞窟的二氧化碳浓度变化，都随时可以在安装在莫高窟接待部总调度室的屏幕上观察到。

根据数据变化，接待部可合理安排游客流量，当某一监测洞窟的温湿度、二氧化碳浓度超过正常值时，屏
幕上的数据显示会由绿色变为红色，表明该洞窟环境负荷超载，需要暂停开放。

记者从敦煌研究院了解到，目前这一系统还处在科研第一阶段，根据试运行情况和下一步的技术完善和投
入加大，该系统将逐步覆盖莫高窟所有开放洞窟及其他未开放洞窟。

作为著名的世界文化遗产，近年来敦煌莫高窟吸引的游客越来越多，今年上半年已经超过30万人次，游客
增多，给莫高窟带来的保护压力越来越大。

敦煌研究院的保护专家在研究中发现，由于洞窟空间有限，内外自然空气交换差，当游人呼出的二氧化碳
和水汽达到一定浓度时，会造成壁画变色等危害。

为了控制和分流游客，2005年7月，敦煌莫高窟启动了旅游参观预约制，今年7月，又开始了参观网上预约，这些措施的实施，对保护文物起到了积极作用。

“2011敦煌论坛：文化遗产与数字化技术国际学术
研讨会” 综述
文化遗产作为不可再生的珍贵资源，包括物质文化遗产和非物质文化遗产。

2005年出台的《国务院关于
加强文化遗产保护的通知》第一次从官方角度明确了有中国特色的文化遗产概念：“文化遗产包括物质文化遗产
和非物质文化遗产，蕴含着中华民族特有的精神价值、思维方式、想象力，体现着中华民族的生命力和创造力，是各民族智慧的结晶，也是全人类文明的瑰宝。

”[①]如果从信息化角度考虑，也可以解读为：“人类文化遗产是
人类历史的信息载体。

提取这些历史信息，加以科学和历史的分析与处理，就可了解人类历史发展的轨迹、演
变规律和历史的内涵，去理解和重现人类文明历史的进程。

”[②]因此，文物保护工作的首要任务就是尽最大努力
永久地保存并传承遗产信息。

文化遗产数字化建设就是一项将先进的数字技术应用到文化遗产的保护、研究、
传承等领域的建设项目，是文化遗产保护事业的一项基础工作，也是一个长期的可持续发展的过程。

我国文物
领域的文化遗产数字资源建设从20世纪80年代就已经开始了，从地方和中央两个层面开展，至今已经积累了
丰富的资源存量。

在这一项目的建设过程中，如何科学地采集、获取、保存各类信息，如何整合与管理巨量信
息数据，并将大量不同时段、不同目的和不同用途所产生的信息进行数据整合，以及巨量信息如何为文化遗产
保护及研究工作服务等问题始终困扰着各类文物保护及研究机构，对此，世界各国的文物保护单位近些年进行
了富有成效的实践和探索。

敦煌研究院对壁画数字化技术的研究应用始于20世纪90年代，目的是利用计算机数字技术永久地、高
保真地保存敦煌石窟文物的珍贵资料。

1999年4月，敦煌研究院与美国梅隆基金会、美国西北大学合作对莫高
窟开始了壁画数字化档案的摄影采集和图像处理工作，标志着敦煌研究院数字化工作的全面开展。

通过十多年
与国内外计算机数字化研究机构的合作，已完成敦煌石窟22个典型洞窟的数字图像，基于QuickTime VR技术
的虚拟漫游洞窟7个，目前，敦煌研究院已经具备承担石窟壁画数字化工作的能力。

2011年8月19日上午，作为甘肃省人民政府举办的“敦煌行·丝绸之路国际旅游节”重要活动内容之一的“2011敦煌论坛：文化遗产与数字化国际学术研讨会”在敦煌研究院隆重召开。

来自以色列、比利时、日本、英国、美国、新加坡、新西兰、瑞士、德国等国和中国大陆及台湾100多位从事文化遗产和数字保护研究的专家
学者齐聚一堂，就文化遗产与数字化这一核心议题各抒己见，畅所欲言。

此次会议由甘肃省文物局、敦煌研究院、国家古代壁画保护工程技术研究中心联合主办，敦煌研究院、古代壁画保护国家文物局重点科研基地承办，为期三天。

本次学术会主要围绕文化遗产信息的数字化采集、处理与展示；数字化技术在文化遗产保护、研究与弘扬中的应用；文化遗产数字化成果在创意产业开发中的应用；文化遗产数字资源库建设、管理与服务；数字化成果的知识产权保护与研究等主题以学术演讲和学术报告的方式展开讨论。

数字化技术在文化遗产保护、研究与弘扬中的应用
对于这一议题，国内外学者根据各自文化遗产保护领域的实践和所取得的宝贵经验与成绩，以及当前所面临的主要问题等与会议专家代表分享与讨论。

来自德国柏林国家博物馆的安德烈·比纳特介绍了柏林国家博物馆的发展沿革、数字化发展战略及数字化研究项目。

柏林博物馆所面临的紧迫问题也是“怎样完好展示给观众不仅内容丰富甚至非常脆弱或处于破损状态的藏品，是柏林国家博物馆一个首要任务”。

柏林国家博物馆与其它博物馆、图书馆和档案馆等文化遗产基金会机构密切合作，研究并实践这一数字化进程。

他们首先对藏品进行数字化处理，形成数字化信息资源，然后解决各种信息资源的相互融合、信息产权、群众获取信息的方式等各种问题。

他们还利用博物馆网上联机系统“SMB——在线联机”与整个普鲁士文化遗产基金会网上联机系统www.apk-digital结合起来，整合成统一的网上联机目录信息，以此类推，还可以利用网络整合更多的信息资源，最终实现欧洲所有馆藏信息资源的共享平台，这是他们未来数字化发展的战略。

日本东京大学池内克史先生介绍了意大利、柬埔寨和日本子在电子遗产项目中的经验：电子遗产项目在意大利、柬埔寨和日本等国家应用过程中存在的问题和采取的解决方式，同时对未来电子遗产项目的发展提出了展望。

Kacyra基金会的Ben Kacyra 先生也同样强调了文物遗产所面临的自然风险和人类日益造成的威胁。

他指出，新技术使我们有可能以数字方式保存数以万计的文物古迹。

通过CyArk的方法创建的信息不仅对遗迹的保
护者有很大价值而且对公众的教育和使用也非常有利。

CyArk正在创建一个公开访问的档案，让参观者了解文物遗址，并且可以浏览更多的文物遗迹。

香港城市大学莎拉·肯德丁在《文化资料雕刻·身临其境的可视化文化遗产》中将视角集中在数字技术如何
为世界各地博物馆展览的可视化提供服务，讨论如何使用数字技术实现文化遗产的互动和身临其境的效果，重
点介绍了香港城市大学推出的一项新研究，即交互式可视化和体现（A LiVE）的应用实验室及其在文化遗产可视
化研究领域中的应用。

强调将这项研究的重点放在数据采集技术、文化档案和大型3D显示系统的重复使用方面，旨在利用这一装置让观众体验身临其境的感受。

浙江大学鲁东明教授《计算机辅助敦煌莫高窟保护利用技术研究应用：探索与实践》一文首先指出敦煌莫高窟的数字化工作环境以及对其保护利用所面临的巨大挑战，并回顾了浙江大学与敦煌研究院合作发展的历程。

在浙大与敦煌研究院合作的过程中，应用数字摄影、三维扫描、数据处理等手段高保真地记录了莫高窟文物信
息并为之提供了强大的技术支持。

这些手段包括敦煌壁画高保真采集、莫高窟石窟微环境与游客流量检测系统、基于虚拟现实技术的敦煌石窟陈展等三大技术研究。

鲁东明教授还非常详细地介绍了每一项技术的研究背景、
技术需求、技术难点、所采用的技术与系统以及所取得的成效，使得听众对数字技术在敦煌石窟文物保护方面
所发挥的作用一目了然。

敦煌研究院数字中心主任吴健先生《用影像留住敦煌——结合科学技术和艺术手法创造全新视觉敦煌》一
文以敦煌研究院数字化工作发展轨迹为线索，全面回顾了敦煌研究院在记录和存储莫高窟文物档案方面所经历
的漫长发展历程。

随着壁画数字化、VR洞窟虚拟漫游技术日趋成熟并渐成规模，三维数据测量和重建技术的展开，加大了敦煌石窟文物保护、研究、弘扬的高科技含量，同时，为适应这一需求，敦煌研究院数字化工作的
机构和专业队伍也随之不断扩大，在这一批人的共同努力下，数字化技术在敦煌文物保护、研究与弘扬中发挥
了不可磨灭的积极作用，主要体现在：提供技术保障、石窟保护和修复、考古工作应用、壁画变色研究、临摹、洞窟三维重建技术、独立展示成果等。

浙江省博物馆张永春、潘思文在《先进信息技术在传统文化中的融合和运用——兼谈浙江省博物馆<富春
山居图网上合璧展>的创意设想》中充分肯定了信息技术进入国内博物馆的基础业务之后，博物馆利用现代信息技术，加强了对信息资源的深度开发和广泛利用，提高了文物的收藏、研究、陈列、管理水平，同时也提升了
博物馆对社会服务的效率。

他们认为，《富春山居图网上合璧展》就是先进信息技术和优秀传统文化的契合点，这一尝试再现了《富春山居图》的离奇历史，展现了它的独特价值，同时也拓宽了这件文物的传承渠道，是值
得借鉴的典范之作。

英国维多利亚阿尔伯特博物院詹姆斯·史蒂文森《英国维多利亚和艾伯特博物馆的三维影像制作》介绍了
英国维多利亚和艾伯特博物馆如何将三维成像技术实际运用到博物馆虚拟漫游和全景、视频制作和动画中，还
向代表介绍了基于欧盟资助研究的3DCONFORM这个项目下的技术工作，包括“3D SOM”拍摄技术、“Next Engine”扫描仪的使用、基于DSLR的圆顶技术等，旨在说明他们是如何利用3D技术对博物馆藏品进行拍摄和
扫描最后制作成三维影像数据的，这些都是值得借鉴的好方法。

首都博物馆祝敬国先生《文化遗产数字化的厚积薄发》以流传广泛的中国历史事件《赵氏孤儿》被翻拍成电影的事例为切入点，提出了文化遗产数字化的根本目的和广泛性、全面性原则，同时描述了保证历史真实而
必须注意的文化遗产数字化的科学性，讨论了《文化遗产数字化采集操作规范》和文化遗产数据库的基本结构。

得意典藏科技开发（北京）有限公司的李翰莹女士在《博物馆数字典藏与文化产业中的应用》中指出文化典藏机构——博物馆中建立数字典藏是必要的环节，是发展“数字典藏”与“文化产业”最关键的资源库藏，并重点
介绍了得意典藏在“国立故宫博物院数字典藏数据库系统”建设中所取得的成就及在“博物馆数字典藏与文化产业
中的应用”方面积累的心得体会。

同时详细地梳理和介绍了台湾、美国、中国、加拿大、韩国、欧盟等国际上先
进国家和地区在发展数字产业内容方面的策略，从而为听众提供一些可供借鉴的模式。

陕西历史博物馆原三军《探讨博物馆数字化的应用》以陕西历史博物馆的数字化工作为例，探讨了馆藏文物“数字化”后的完善与应用问题。

东莞展览馆王娟娟女士《浅析数字信息设计在博物馆的应用》指出，数字信息技术在博物馆中的应用大致可以分为两个方面：一是基本以实体博物馆为载体发挥作用，另一方面是创造传统博物馆所不具备的信息技术
应用。

文中就从这两个方面所涉及到的各项具体应用，结合国内外的宝贵经验对博物馆数字信息设计的作用和
应用进行分析。

首先，博物馆是珍贵文物的主要收藏机构，通过科学研究、举办陈列展览等具体手段传播科学
文化知识，在新科技的推动下，数字信息设计将直接在博物馆收藏、研究、陈列等方面发挥作用；其次，除了
实体博物馆本身，数字化技术还应该更广泛地应用于数字化展品、虚拟漫游、数字博物馆建设等离开实体博物
馆以外的又与实体博物馆密切相关的并且是实体博物馆无法提供的审美体验。

南京博物院杨海涛先生的《馆藏文物数字化的理论与实践》一文主要阐述了馆藏文物数字化的目的以及馆藏文物数字化在实施过程中所面临的文物信息规范化问题、知识产权问题等，通过对这些问题进行分析后指出，“馆藏文物数字化实践中暴露出来的问题，主要是我国各地博物馆发展不平衡所致。

可以通过健全和细化文博行
业信息采集技术标准和规范逐步得到解决。

”
中国妇女儿童博物馆张淼发表题为《中国妇女儿童博物馆的数字化工作》，文中就中国妇女儿童博物馆开展数字化工作以来在网络基础建设、数字化采集和数据库的建立及基于网络、基于数据库的数字化应用三个方
面所做的的工作向大会做了汇报。

北京科技大学冶金与材料史研究所杨菊《浅谈文化遗产数字化与田野考古》，指出田野考古中的文化遗产数字化有大量的工作需要开展，现在的工作远远不够，主要表现在考古发掘现场的数字化手段不够成熟、考古
发掘现场文化遗产保护的数字化缺乏、数字化保护或展示工作的人才错位、田野考古涉及的文化遗产数字化技
术的普及不够等四个方面。

江苏瀚远科技股份有限公司的孙振强先生的《世界文化遗产监测预警管理数字化策略研究》一文，结合苏州古典园林动态监测平台、杭州西湖文化景观信息管理平台和内蒙古元上都遗址监测预警管理平台的数字化实践，从遗产要素分类和监测规范制定、文化遗产基础数据库建设、文化遗产监测与预警管理、文化遗产保护与
评估、文化遗产展示等五个方面阐述文化遗产保护与管理的数字化策略。

兰州大学图书馆韩春平《关于“敦煌学数字化”的概念》一文以敦煌学发展的概况和数字化发展概况为基点，对“敦煌学数字化”这一概念进行分层阐释。

云冈石窟研究院宁波先生在《云冈石窟数字化的目标与方法》中介绍了云冈石窟数字化的目标是将文物本体、历史档案、景区等全部实现数字化，而石窟文物本体的数字化是所有数字化工作的重点和难点，他们通过
多年的实验与总结，最终选择了三维激光扫描测量为主的数字化方法，在数据获取、成果制作及应用等方面都
取得了一些可供借鉴的方法。

湖南省博物馆徐天竹先生在《浅谈高效能博物馆网站的构建》一文中从用户体验的角度出发，论述了如何在网站建设中结合内容、信息构架、视觉设计和技术，提高博物馆网站的可用性和可靠性，从而增强公众对博
物馆的了解，提高博物馆的影响力，为博物馆的教育、传播、研究与展示等职能提供更为广阔的发展空间。

浙江大学计算机科技与学院董亚波、曾波等《敦煌莫高窟游客流量监测与洞窟微环境分析建模技术》一文，介绍了基于物联网的莫高窟微环境检测系统、游客流量检测系统的主要功能，详细描述了系统的整体架构、主
要功能模块和工作原理等，并介绍了利用微环境监测和游客流量监测开展的洞窟微环境分析建模技术，实现了
对洞窟动态空气交换率的建模，通过这些实际的部署和运行，表明环境监测和游客流量监测系统能够极大地提
高敦煌莫高窟的洞窟微环境数据采集的精确度和实时性，并能极大地提高敦煌莫高窟的文物保护率。

新疆文物古迹保护中心梁涛发表题为《新疆文物信息化建设的展望和思考》的报告，对正在进行的新疆文物古迹保护中心承担的新疆文物保护数字信息化建设的内容做了详细的介绍，并对未来文物信息化建设的发展
前景进行展望。

李庆华、连颖俊、金涛《天龙山石窟造像数字复原项目》一文以天龙山石窟造像数字复原项目为例介绍了该项目实施的缘由、时间、目前的进展以及一些拓展技术等，同时对天龙山石窟佛教造像流散情况、天龙山项
目技术实现概要进行整理和公布。

敦煌研究院陈海涛、陈琦《敦煌艺术的数字化阐释影片的创作构思——以莫高窟第254窟短片序列为例》，主要表述了面对丰富的敦煌艺术体系，我们如何将敦煌学研究的成果与数字化影片的创作相结合，围绕敦煌艺
术的弘扬进行影片创作构思的过程与相关思考。

文化遗产信息的数字化采集、处理与展示
本议题讨论的核心是文化遗产信息数字化所采用的各项技术措施，包括数字化采集、处理与展示等。

大会代表就各自文化遗产保护领域所使用的最先进的数字技术向大会做了报告。

大英博物馆艾弗·克斯莱克《艾菲索斯出土文物的底片数字化及其重新发现》简要介绍了大英博物馆对艾
菲索斯出土文物的底片进行数字化过程中所采用的扫描方法、存储格式以及采用的硬件设施的型号等。

台北故宫博物院张志光《大量器物数字图像之生产、管理与应用实务探究》以国立故宫博物院器物数字典藏计划为例，首先介绍故宫器物数字典藏计划之源起，以及针对大量器物进行图像数字化的策略，其次说明器
物数字图像之生产、管理与应用，包含图像数字化方式的选择、工作流程设计与图像质量管理，以及数字图书
馆的加值应用，最后谈计划执行的心得与未来面临的挑战。

刁长宇、吴健、钱炜、赵良、曾涛《敦煌壁画高保真正射影像的自动数字化工作框架》重点对敦煌壁画数字化的一些关键环节，如：轨道式自动化拍摄、敦煌壁画照片的色彩管理、敦煌壁画照片的自动正射影像拼接
等做了介绍，经过实践与总结，对上述工作环节进行整理得到了敦煌壁画的自动数字化工作流程。

麦积山石窟艺术研究所孙永刚《数字化技术在石窟中的运用问题初探》，以麦积山石窟数字化进程为例，介绍麦积山石窟从本世纪开始逐渐寻求数字化技术在石窟文物保护、考古研究、档案建设领域的新途径，在制
作完成洞窟数字扫描及展示方面所采用的新技术、需要解决的问题、需要改进的方面等。

广州美术学院美术馆梁小红《对我馆明清时期、近代中国画的数字化采集、处理与展示》，首先介绍了广州美术学院美术所藏明清时期、近代中古画的来源、状况，然后介绍这些藏品的数字化采集、著录工作的内容、程序等，并对藏品修复工作的程序及展示进行介绍，本文提供了一些画作修复前后的对比图片，可以很直观地
了解到该馆此项数字化工作的成效。

卢选民、贺兆、王君本、孙志军、吴健等的《一种改进的KPCA-SIFT敦煌壁画数字图像拼接算法》一文，针对敦煌壁画数字拼接数据量、计算耗时这一亟待解决的技术难题，利用主成分分析的方法对SIFT描述进行降
维运算，进而提出一种改进的KPCA-SIFT算法进行图像拼接，在匹配过程中，采用街区距离和棋盘距离的线性
组合取代欧式距离作为相似性度量。

实验结果表明，该算法在图像尺度、旋转、噪声等变化因素的影响下具有
良好的鲁棒性和匹配精度。

黄先锋、张帆、李德仁、俞天秀《空地数据融合的莫高窟整体三维重建研究》，介绍了他们在莫高窟壁画和塑像进行高精度的三维重建，以及进行完整的、大范围的基础数据采集过程中的试验和研究。

他们的研究采
用机载LiDAR进行大范围三维扫描，并用地面激光和工业激光扫描仪对崖壁、洞窟内部进行精细重建，结合自
主开发的激光扫描模型纹理贴图软件，重建高精度三维石窟和塑像模型。

本文以莫高窟285窟重建试验为例，
试验结果表明，纹理重建结果可以真实地反映出实物的表面情况，且色彩均匀，没有阴影。

此研究所采用的关。