数字敦煌的构建

　　屹立在古丝绸之路重镇上的敦煌莫高窟，是中外多种文化多元文明交融荟萃的结晶。让千年瑰宝焕发恒久光彩，是莫高窟人的职责使命。在数字化浪潮的推动下，“数字敦煌”项目借助高科技手段和创新模式，以永久保存、永续传承为目标，运用数字技术赋能文化遗产保护与传承，走出了文化遗产数字化保护的可行路径，探索了一整套适合不可移动文物的数字化技术流程和方法，形成了海量数字化成果，完善了文化遗产数字化技术体系，全方位、多角度呈现了石窟的艺术内涵和数字化保护成果，打造了融学术、技术、艺术为一体的多元异构的数字敦煌文化。

　　石窟艺术

　　敦煌位于河西走廊的最西端，东接中原，西连西域，是丝绸之路的重要节点，是中西贸易和文化交流的必经之地。敦煌莫高窟是丝绸之路文化交流的结晶，是集建筑、壁画和彩塑为一体的文化遗产，蕴含着丰富内容，具有极高的历史、艺术和科学价值。1961年，其被列为第一批全国重点文物保护单位。1987年，被联合国教科文组织批准列入《世界遗产名录》。

　　莫高窟，俗称“千佛洞”，位于今敦煌市东南25公里处鸣沙山东麓的断崖上，坐西朝东，前临宕泉河，面向三危山。据敦煌研究院藏武周圣历元年（698年）《李君修莫高窟佛龛碑》记载，前秦建元二年（366年）沙门乐僔始凿第一窟。之后，又经北凉、北魏、西魏、北周、隋、唐、五代、宋、元等，历时千年营建而成。现有洞窟735个（其中有壁画、彩塑的492个），壁画4.5万平方米，彩塑2400余身，唐宋木构窟檐5座。

　　石窟以彩塑为主体，四壁及顶均彩绘壁画，窟外有窟檐（或殿堂）、栈道。石窟建筑、彩塑、壁画三者相互融合、互相支撑，形成了独特的敦煌艺术体系，是实用性和艺术性有机结合的产物。其中，石窟建筑有中心柱窟、禅窟、殿堂窟等形制。彩塑是石窟的主题，题材主要有佛、菩萨、弟子及护法等，一般位于佛龛、中心柱或者佛坛显要位置，形式主要有圆雕、半圆雕、高浮雕及影塑等，与壁画内容相辅相成。壁画是敦煌石窟艺术的重要内容及形式，按主题内容可分为佛经故事画、经变画、中国传统神仙画、供养人画像及装饰图案画等，内容极为丰富。

　　攻坚历程

　　由于受自然和人为等多重因素影响，石窟承载的丰富文化信息随着岁月流逝逐渐衰退。为永久保存敦煌石窟的壁画信息，20世纪90年代初，时任敦煌研究院副院长樊锦诗先生提出用计算机技术存储敦煌壁画信息的构想。历经30余年的努力探索和研究，制定了不可移动文物数字化行业标准和工作规范，研发了一整套适合敦煌石窟数字化保护的关键技术和成熟的工作流程，组建了专业的数字化保护团队，探索构建了文化遗产保护与利用新模式。

　　其数字化保护历程可划分为3个重要时期，即1999—2006年的发展期、2006—2014年的成熟期、2014年至今的创新期。

　　回顾发展期，通过与国内外科研机构和高等院校深入合作，探索出了基于轨道的壁画覆盖式拍摄采集方法和基于QuickTime的洞窟虚拟漫游展示方法。在此基础上又进行改进，形成了一套适合于不可移动文物的数字化方法。包括基于轨道的正摄影像平行移动、散点透视图像采集，多图像融合拼接，不同类型彩塑三维数字化等方法，并结合项目培养数字化人才，建立了专业的数字化保护团队。

　　步入成熟期，积极承担了多项国家级、省部级科研项目。通过这些项目，研发了壁画自动采集设备，改进了摄影光源设备，将图像采集像素提高到300DPI，改进了图像拼接和定位的方法，实现毫米级拼接精度。开发了混合壁面图像采集技术、狭小空间内壁画图像采集技术、基于壁面曲率分析的壁画图像采集技术等，形成了一套不可移动文物数字化的关键技术和流程。

　　进入创新期，将数字技术和数字化成果广泛应用于敦煌石窟的科技保护和文化弘扬等领域，盘活了文化遗产数字化资源，构建了全方位、多角度、深层次、多元化的数字敦煌资源库，培育了数字敦煌品牌。致力于文化遗产传承，开发了“莫高窟AR地图虚实体验”等项目，打造“文化+艺术+科技”深度融合的智慧文旅体系，服务共建“一带一路”。

　　关键技术

　　“数字敦煌”项目的成功，离不开一系列前沿技术的应用与突破。

　　一是高精度图像采集。随着技术和设备的进步，为满足数字资源的多元用途，壁画图像采集精度从最初的75DPI提升至300DPI，并形成了基于轨道系统的正射散点覆盖式壁画采集技术，确保了壁画高精度图像的完美呈现。

　　二是图像定位和纠正。为了纠正因图像采集镜头畸变和图像拼接融合产生的形变，利用三维扫描技术形成的激光点云与拼接图像进行对比校正，使得壁画图像得到准确真实还原。

　　三是三维重建。采用基于静态图像拍摄的自适应结构光的彩塑三维重建技术，以及近景摄影测量与激光扫描融合的整窟三维重建技术，让石窟的三维展示更为立体逼真。

　　四是数据存储。研发了多元海量数据无差错传输技术和数字资源管理系统，并进行分布式存储和异地备份，实现了海量数字资源的高效管理和安全存储。

　　创新模式

　　理念创新。坚持“以学术为基础、技术手段为支撑、艺术为目的”的理念，打造数字敦煌品牌，推出了“敦煌不再遥远”等系列展览，依托数字敦煌资源库上线开放素材库、数字藏经洞等，实现品牌价值最大化。

　　技术创新。在独创性方面，研发了专门适用于极端复杂环境的设备和高效的壁画图像自动拼接软件，保障了数据的精准拼接，优化了图像质量，极大提升了工作效率。在兼容性方面，将多种数字技术相结合，还集成了大数据分析和人工智能支持的管理系统。这些技术还可有效用于各类型文物的保护，如古墓葬、古遗址、古建筑等。在延续性方面，基于数字化保护形成的海量数字资源，结合最新的科技手段和艺术表现方式，成功实现文物的等比例艺术复原，为学术研究、石窟保护、艺术创作等提供了重要信息支撑。“莫高窟第57窟整窟数字艺术复原项目”参加了国家“十三五”科技创新成就展。

　　机制创新。数字化保护团队通过“走出去”“请进来”的方式，加强人才队伍建设，创新了“科学研究+工程转化”及“事业+企业”机制，成立了院属科技文化企业，承担数字化工程实施和技术推广任务，实现数字化科研成果的高效转化。目前，数字化团队已发展至120多人，业务涵盖数字化技术研究、方案编制、工程实施、数据挖掘转化全流程。

　　实践创新。形成了多元异构的石窟数字化保护关键技术体系，对丝绸之路沿线的石窟寺、古墓葬、古遗址、关隘等多种类型的文化遗产开展数字化保护，有效推动了“一带一路”沿线文化遗产数字化保护进程。

　　重要成果

　　“数字敦煌”项目实现了科技和文化的完美结合，在科研项目、数字化工程、展览展示等多个领域取得了丰硕成果，是文化传承创新的生动体现，让古老的敦煌艺术在数字时代焕发出无限生机。数字化保护团队于去年被授予“中国青年五四奖章”。

　　在科研项目方面，承担了20余项国家重点研发计划、国家科技支撑计划专项、甘肃省科技重大专项等科研项目。其中，国家重点研发计划项目“丝路文物数字复原关键技术研发”，解决了不同类型文物高保真数字化及等比例实体复原等问题，形成了成套解决方案。

　　在工程实施与技术推广方面，完成了敦煌研究院辖295个洞窟的数据采集，采集面积约2.81万平方米，拼接处理完成186个洞窟图像，拼接总张数119.34万张，拼接面积1.86万平方米。开展169个洞窟的全景漫游节目制作。三维重建彩塑45身。尤其是完成了体量最大、结构最复杂、数据量巨大的莫高窟第130窟数字化保护工程。依托国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心，在新疆克孜尔石窟、山西芮成永乐宫等国内9省份22处文化遗产地，以及缅甸蒲甘他冰瑜寺进行数字化技术辐射，显示了技术的广泛应用价值。

　　在数字展示与共享方面，充分挖掘数字资源，经过策划和创意设计，在国内外举办超过30场数字敦煌系列展览。上线数字敦煌资源库等，推动数字敦煌资源共享。

　　（作者系敦煌研究院二级研究员）

　　原载于《中国档案报》2025年1月27日 总第4244期 第四版