科技何以助力敦煌莫高窟再續千年?
中新網北京8月17日電(dian) (記者 應妮) 這(zhe)里(li)有滿(man)壁風動(dong)的(de)盛(sheng)唐芳(fang)華(hua)、飄逸靈(ling)動(dong)的(de)飛天仙女、千(qian)(qian)古流傳的(de)九色鹿傳說;這(zhe)里(li)見證東西(xi)方文(wen)化(hua)交匯的(de)重要樞紐,是中華(hua)文(wen)明幾千(qian)(qian)年(nian)不(bu)斷融會貫通的(de)典范。這(zhe)里(li),是敦煌。

敦煌(huang)莫高窟(ku)(ku)標(biao)志(zhi)性建筑(zhu)九層樓(lou),即第(di)96號窟(ku)(ku)。敦煌(huang)研究院供圖
從公(gong)元4世紀至14世紀,1000多年(nian)間,一(yi)代(dai)代(dai)人開窟(ku)造像,成就莫(mo)高窟(ku)這座舉世聞名的藝(yi)術寶庫,至今仍(reng)存735個(ge)洞(dong)窟(ku)、4.5萬(wan)平方米(mi)壁畫、2000多身彩塑。今天,在(zai)科(ke)技手(shou)段助力下,敦煌人有信心為莫(mo)高窟(ku)再續命千(qian)年(nian)。
“數(shu)字(zi)敦煌(huang)”放眼永(yong)久
2016年(nian),“數字敦(dun)(dun)煌(huang)”資源庫(ku)平臺上(shang)線,首次通(tong)過互聯網(wang)向全球發布敦(dun)(dun)煌(huang)石窟30個經典洞(dong)窟的高(gao)清(qing)數字化內容及全景漫(man)游(you)(you);2020年(nian),“云游(you)(you)敦(dun)(dun)煌(huang)”微(wei)信小程序上(shang)線;2022年(nian)底,“數字敦(dun)(dun)煌(huang)·開放素(su)材(cai)庫(ku)”全球開放;今年(nian)4月,結合敦(dun)(dun)煌(huang)學研究成果(guo)與游(you)(you)戲(xi)科技的“數字藏經洞(dong)”上(shang)線……
如果說“數(shu)字(zi)敦煌”是莫高窟一(yi)張(zhang)靚麗的(de)數(shu)字(zi)名(ming)片,那么海量數(shu)字(zi)化(hua)采集則(ze)是“數(shu)字(zi)敦煌”的(de)基礎。

工作人員在莫高(gao)窟(ku)第341窟(ku)對(dui)壁畫進(jin)行(xing)數字化(hua)采集。應妮 攝
記者(zhe)日前在(zai)(zai)莫高窟(ku)第341窟(ku)數字化采(cai)集現場看到(dao),滑軌上(shang)的相(xiang)機鏡頭在(zai)(zai)明亮的燈光下自動散點分幅(fu)拍攝,一(yi)點點采(cai)集壁畫的局部;窟(ku)外盛夏暑氣逼人(ren),窟(ku)內(nei)陰涼(liang)寒(han)氣入骨,工作人(ren)員(yuan)一(yi)待就是(shi)一(yi)天。采(cai)集之后,在(zai)(zai)敦煌研究院的數字化所辦公室(shi),工作人(ren)員(yuan)則須更精細地(di)對圖片(pian)進行拼接和三維(wei)定位修(xiu)正,或者(zhe)是(shi)彩塑的三維(wei)重建。
敦煌研究(jiu)院甘肅(su)恒真數字文(wen)化科技有(you)限(xian)公司負責人(ren)路育成告訴記者,人(ren)工(gong)一天能拼(pin)接大(da)約20張照片(pian),近兩個(ge)月才能拼(pin)出一個(ge)壁(bi)面(mian)(mian),還(huan)要再進行定位糾(jiu)正,以(yi)確保不會發生形變,由(you)此(ci)才是(shi)最終(zhong)版。而(er)這(zhe)還(huan)只是(shi)平(ping)面(mian)(mian)壁(bi)畫的(de)工(gong)作量。如果是(shi)弧面(mian)(mian)壁(bi)畫,需要定位糾(jiu)正的(de)量就更(geng)大(da),相應(ying)需要的(de)時間也更(geng)多。至于(yu)彩(cai)塑(su)的(de)三維(wei)重建,可(ke)以(yi)用(yong)海量數據來形容,僅僅是(shi)第45窟一米多高的(de)主佛雕塑(su),在(zai)電腦軟件中重建所用(yong)的(de)三角面(mian)(mian)就有(you)四百多萬(wan)個(ge);中唐第158窟的(de)涅槃像身長(chang)15.6米,三維(wei)重建該(gai)窟耗(hao)時兩年,三角面(mian)(mian)達上(shang)億(yi)。

莫高(gao)窟第148窟壁畫數字(zi)化采集現場。敦煌研究院(yuan)供圖
敦煌研究(jiu)院(yuan)院(yuan)長蘇伯民介紹(shao),截至2022年底(di),敦煌石窟(ku)完成了近290個洞窟(ku)壁(bi)畫的(de)高(gao)精度數字(zi)(zi)化(hua)采(cai)集,162個洞窟(ku)的(de)全(quan)景漫游節(jie)目制作和7處大(da)遺址的(de)三維重(zhong)建等,5萬(wan)多(duo)張歷史檔案底(di)片的(de)數字(zi)(zi)化(hua)掃描工作。下(xia)一步,敦煌研究(jiu)院(yuan)還將頒布(bu)4項(xiang)行業標準,并為“一帶一路”沿線國(guo)家提供(gong)技術(shu)支撐,助(zhu)力海外流(liu)散文(wen)物的(de)“數字(zi)(zi)化(hua)回歸”。
千年來,文物每天都在老化。構建一個多元化與智能化相結合的石窟文物數字(zi)化資源庫,“數字(zi)敦(dun)煌”放眼于永(yong)久保存、永(yong)續利(li)用。
科技安防實時監測
“安防(fang)升級改造工(gong)程的完成(cheng),讓莫高窟從白天(tian)的開放區,直接變身晚上的文物庫房禁區。”敦(dun)煌研究院保衛處副處長張帥自豪地說。
他介紹,敦煌研(yan)究院推進(jin)“平安(an)石(shi)窟(ku)”建設(she)(she),“一(yi)院六(liu)地”石(shi)窟(ku)安(an)防(fang)(fang)系統的(de)全面聯通,初步建成“安(an)全管理平臺及安(an)全應急指揮(hui)中(zhong)心”和預防(fang)(fang)性保(bao)護(hu)監(jian)測預警(jing)體系,啟動(dong)了甘肅省石(shi)窟(ku)寺監(jian)測預警(jing)平臺一(yi)期建設(she)(she),構建了“信息綜(zong)合、科學研(yan)判、協(xie)同管理、主(zhu)動(dong)預防(fang)(fang)”的(de)石(shi)窟(ku)安(an)全管理新模式。

敦煌石窟預防性保(bao)護監測預警體(ti)系。敦煌研(yan)究院(yuan)供(gong)圖
“一院(yuan)六地”是指,敦(dun)煌(huang)研(yan)究院(yuan)同時管理世(shi)界文化遺產敦(dun)煌(huang)莫高窟、天水麥(mai)積山(shan)石(shi)窟、永靖(jing)炳靈寺石(shi)窟,全國重點文物保護單位瓜州榆林(lin)窟、敦(dun)煌(huang)西千佛洞(dong)、慶陽北石(shi)窟寺。
即將(jiang)投入使(shi)用的(de)(de)甘肅省石窟寺監測(ce)預警平臺,對(dui)六地(di)進行(xing)實時監測(ce)。該系統通過航拍比對(dui)、全站(zhan)儀、定點微距攝(she)影、紅外感應等多種手段(duan),對(dui)地(di)形地(di)貌、崖體(ti)、重點區域壁畫、塑(su)像穩(wen)定性的(de)(de)變化進行(xing)了(le)(le)定期(qi)和實時監測(ce),并建立(li)了(le)(le)完善的(de)(de)人工巡(xun)查制度,制定了(le)(le)規范化表格(ge),實現了(le)(le)洞窟的(de)(de)常態化周(zhou)期(qi)檢查、重點洞窟的(de)(de)定期(qi)檢查和異常事件(jian)快速反應核查。
環境(jing)監測傳(chuan)感器已經在莫高窟(ku)(ku)(ku)成熟使用,一旦顯示哪個洞窟(ku)(ku)(ku)內(nei)的濕(shi)度超過62%,工作人員就(jiu)會立即(ji)采取限流、通風(feng)甚(shen)至暫停開放的措施。因為(wei)超過這一臨界濕(shi)度,壁(bi)畫(hua)深處的地仗層就(jiu)會析出鹽分,進而在壁(bi)畫(hua)表(biao)面結晶,引起(qi)壁(bi)畫(hua)酥堿和破裂。而濕(shi)氣則來自(zi)觀眾呼吸出來的水汽(qi),和高濕(shi)天(tian)氣時因游客參(can)觀而從窟(ku)(ku)(ku)外交換進來的濕(shi)空(kong)氣。
科研創新治病、防病
走進我(wo)國文物保護領域首座多場耦(ou)合實驗室(shi),一(yi)眼(yan)就看到(dao)實驗倉中四(si)個大土塊,均被厚厚一(yi)層雪(xue)所覆蓋。

2020年,我(wo)國(guo)首座文化遺產保護多(duo)場耦合實驗室正式投入(ru)使用。敦煌(huang)研究院供圖
敦煌(huang)研究院保(bao)護研究所研究人員張(zhang)博介紹,該(gai)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi)構建了可模擬(ni)溫(wen)度、濕度、日照(zhao)(zhao)、降(jiang)雨(yu)、降(jiang)雪等(deng)各種(zhong)環(huan)境條(tiao)(tiao)件(jian)的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi),模擬(ni)環(huan)境能夠(gou)(gou)覆蓋(gai)絕大多數的(de)(de)不可移動文(wen)物遺址(zhi),且(qie)模擬(ni)的(de)(de)環(huan)境具有時(shi)間可控、條(tiao)(tiao)件(jian)可重置、變量可控、數據精確,并能夠(gou)(gou)進行足尺(chi)模型試驗(yan)等(deng)優點。“實(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi)可實(shi)(shi)(shi)現零(ling)下30℃至零(ling)上60℃的(de)(de)溫(wen)度、10%至90%的(de)(de)相(xiang)對濕度和(he)風(feng)、雨(yu)、雪、太陽照(zhao)(zhao)射(she)等(deng)一年四季的(de)(de)各種(zhong)氣(qi)候條(tiao)(tiao)件(jian)的(de)(de)模擬(ni)。”根據實(shi)(shi)(shi)驗(yan)結果,可以深(shen)入探(tan)索文(wen)物病害成因、機理,也為防控、防治、修復科學技術(shu)提供了良好的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)平(ping)臺。
對(dui)壁(bi)(bi)畫(hua)的保(bao)(bao)護(hu)研(yan)究則是一以(yi)貫之(zhi)的。以(yi)第85窟(ku)壁(bi)(bi)畫(hua)為例,它存在莫高窟(ku)最典型的三種病害——起甲、空鼓、酥(su)堿,敦煌(huang)研(yan)究院和(he)美(mei)國技術(shu)團隊通力(li)合作(zuo),歷時7年、嘗試80余種配方,開創性研(yan)究出(chu)了空鼓灌漿和(he)壁(bi)(bi)畫(hua)脫(tuo)鹽(yan)的修(xiu)復(fu)技術(shu),近二十(shi)年來(lai)該(gai)窟(ku)壁(bi)(bi)畫(hua)依然穩定。“修(xiu)復(fu)第85窟(ku),創造了可持續(xu)的壁(bi)(bi)畫(hua)保(bao)(bao)護(hu)方法。”蘇伯民(min)說,這次修(xiu)復(fu)直接推動了《中國文物古(gu)跡保(bao)(bao)護(hu)準則》的出(chu)臺(tai),“只有文物保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)為一個科學體系建立起來(lai),才是文物保(bao)(bao)護(hu)領域(yu)真正的轉折。”

敦(dun)煌莫高窟風沙環境綜合治理現場(chang)。應(ying)妮(ni) 攝
敦(dun)煌(huang)石(shi)窟壁畫(hua)顏料變色機(ji)理(li)及(ji)(ji)色彩復原研(yan)究,通過成熟(shu)的(de)(de)多光(guang)譜圖像(xiang)技術(shu)來(lai)調查壁畫(hua)消(xiao)失畫(hua)面(mian)(mian),以(yi)及(ji)(ji)被污(wu)染或覆蓋畫(hua)面(mian)(mian)底層(ceng)線條、題記(ji)等(deng)(deng)信息;納米化石(shi)灰(hui)材料的(de)(de)運用(yong),可(ke)提(ti)高(gao)壁畫(hua)樣塊表面(mian)(mian)的(de)(de)粘結(jie)力和硬度;采(cai)取礫石(shi)鋪(pu)壓、鋪(pu)設麥草方格(ge)沙(sha)(sha)障(zhang)、滴灌(guan)植物(wu)固沙(sha)(sha)等(deng)(deng)措施(shi),建立莫高(gao)窟風沙(sha)(sha)危害綜(zong)合(he)防(fang)護體系,使進(jin)入窟區的(de)(de)積(ji)沙(sha)(sha)量減少了95%以(yi)上,有效減輕了沙(sha)(sha)塵對石(shi)窟圍巖及(ji)(ji)壁畫(hua)的(de)(de)損(sun)害程度……種(zhong)種(zhong)科技手(shou)(shou)段的(de)(de)綜(zong)合(he)運用(yong),讓蘇伯民有信心說,“只要環境不發生大變化,目(mu)前的(de)(de)保(bao)(bao)護手(shou)(shou)段可(ke)保(bao)(bao)莫高(gao)窟下個千年。”
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