文物属于历史文化的关键载体,做好其修复与保护工作对文化传承有着十分重要的意义。但是传统文物修复与保护工作主要依赖人工经验,需要面对效率低、风险高以及数据留存难等诸多困境。进入数字化时代之后,三维扫描、人工智能以及物联网等多种技术工具开始逐渐融入文物领域,从而为文物修复与保护工作提供了全新路径。因此,有必要对数字化技术在文物修复与保护中的运用做出深入研究,从而为文物修复与保护工作实现高质量健康发展进行助力。文章聚焦数字化技术在文物修复以及保护中的具体运用,站在修复和保护两大角度展开系统分析。其中修复层面,主要阐述了三维扫描建模、虚拟仿真、高精度平面扫描等数字化技术的具体应用方法;保护层面,主要针对数字化建档、环境监测等技术的运用路径展开探讨。旨在提高数字化技术的运用水平,为相关文物修复与保护工作提供可靠参考范式。

　　一、数字化技术在文物修复中的运用

　　(一)三维扫描建模技术

　　三维扫描建模技术目前在文物修复工作中可以充当前期数据采集的核心手段,能够更加快速、精准地对整个文物的三维形态数据做出有效采集,从而为修复工作的开展提供科学依据。具体做法如下:①在正式开展文物修复工作之前,应该先结合文物材质(包括陶瓷、青铜器、纺织品等)合理地选择最为适宜的三维扫描仪,比如对表面较为复杂的青铜器,可以对结构光三维扫描仪进行运用,能够捕捉大约0.1 mm精度的纹路细节;而针对一些比较易受损的纺织品文物,可以对非接触式激光三维扫描仪进行运用,防止因为物理接触对文物造成损伤。②在有效完成数据采集工作之后,可以借助专业软件(包括Geomagic Design X等)针对扫描数据实施系统处理,包括去除噪声点以及填补数据漏洞等,最终打造出文物的完整三维模型。③修复人员对三维模型进行仔细观察分析,找准破损问题、成因并明确修复方法,从而为提高修复效率和质量奠定良好基础。

　　例如某博物馆在对破损青瓷瓶开展修复工作期间,先借助三维扫描技术工具获取青瓷瓶当前残缺部位的相关数据信息,然后在三维模型中清晰展示裂纹分布以及缺口大小等信息,相关修复人员可直接利用该模型分析破损原因,然后编制针对性的修复方案,防止传统修复活动由于人工测量误差引发修复偏差等问题。此外,三维模型能够进行永久保存,这样可以为后续修复方案优化或者是修复效果评估提供可靠的数据支撑,如果文物后续发生二次损坏问题,还能够利用原始模型开展高效的二次修复工作。

　　(二)虚拟仿真技术

　　虚拟修复技术主要是指借助计算机模拟技术有效开展文物修复方案的预演工作,可以进一步降低实体修复风险,比较适用珍贵以及易受损文物的修复工作。工作时,修复人员先将三维扫描建模技术构建的文物模型有效导入虚拟修复软件当中(包括Maya、ZBrush等)。数据获取后,结合待修复文物的历史资料以及同类完整文物的具体特征等信息,于虚拟平台创设的虚拟环境中开展整个修复过程的模拟活动,比如在对壁画残缺部分进行模拟修复时,修复人员应该借助虚拟软件匹配色彩以及纹理等要素,实现图案原貌的精准还原,形成修复方案。完成上述操作后,需要对虚拟修复方案开展多次验证工作,可以邀请文物专家以及技术人员针对方案的合理性做出评估,然后再借助虚拟技术进行调整优化,确定合理达标后,再将虚拟方案运用于实体修复工作。

　　例如在开展敦煌莫高窟某壁画修复工作期间,壁画由于年代久远发生颜料脱落、画面残缺等问题。修复团队先借助高清摄影技术以及三维扫描技术有效获取壁画数据,打造出虚拟模型,然后于虚拟环境中不断地尝试多种不同的修复方案,其间通过虚拟技术对比不同颜料配方的具体修复效果,再配合专家评估审核等,最终选定了与原始壁画色彩以及质感基本一致的修复方案,提高了修复效果。对虚拟修复技术来讲,其在文物修复工作中的运用,不但可以规避直接在实体壁画上进行试错可能产生的不可逆损伤,还能够有效缩短修复周期,提高修复效率。

　　(三)高精度平面扫描技术

　　高精度平面扫描技术在文物数字化修复中主要服务于文物形态记录、虚拟修复辅助及修复过程监测等环节,大幅提升了修复的精确性与可逆性。通过对书画、织物等平面类文物进行整体和局部扫描,生成毫米级精度的二维正射影像,精准记录裂缝、剥落、风化等病害形态,为后续修复提供了原始状态档案。在虚拟修复预演中,技术人员基于扫描数据在数字平台中模拟拼接、补配和表面处理过程,将获取的图像数据在图像处理软件如Photoshop中进行调色、修补等,提前验证修复策略的可行性,有效避免实物试错风险。例如江苏宣和艺术品发展有限公司在大报恩寺文物修复项目中,将高精度平面扫描技术应用于舍利坛裹布的数字化采集工作。通过超高清平面扫描设备,对脆弱易损的古代织物进行了非接触式扫描,全面获取了裹布的纹理结构、染料痕迹、破损形态及污染物分布等精细信息。扫描生成的高保真数字图像为修复团队准确判断文物修复方案提供了客观依据,基于这些数据优化实际修复策略,最大限度避免了实物干预风险,实现了对这一珍贵纺织品文物科学、可逆的精准修复。

　　(四)人工智能辅助修复技术的运用

　　人工智能(AI)辅助修复技术主要应用于文物破损区域识别、修复材料匹配和流程优化,显著提升修复效率与精度。在破损识别方面,基于卷积神经网络等AI算法可自动定位裂纹、缺口等损伤,效率较人工提升3~5倍,并能识别微小缺陷。在材料匹配上,AI系统依托文物材质数据库,根据文物现状推荐最适配材料,如针对唐代木质文物腐朽推荐兼容性加固剂,并可模拟材料老化过程以预测耐久性。在流程优化中,AI通过实时监测修复参数(如工具温度、压力),与标准值对比并及时预警,避免操作不当损伤文物,例如在青铜器焊接中控制温度以确保安全。

　　二、数字化技术在文物保护中的运用

　　(一)文物数字化建档

　　数字化建档属于文物保护的重要基础,借助整合文物图像、三维模型以及历史资料等一系列数据信息,打造规范化的文物数字档案,可以做到信息永久保存与高效管理。具体做法如下:①数据采集。除借助三维扫描、高清摄影等技术有效获取文物形态数据外,还应该收集文物的基本信息(包括年代、出土地点等)、材质分析报告以及修复历史等各类数据,构建出多维度数据集合。②数据整理与存储。这一环节借助标准化数据格式(比如文物三维模型可以运用OBJ格式、图像可以运用TIFF格式等),然后打造出数据库管理系统,以此对数据实施分类存储及高效备份。③数据共享。借助打造文物数字资源平台,可以向科研机构以及社会公众有效开放部分数字档案。其中科研人员可通过在线的方式有效获取文物数据开展相关研究,防止对实体文物进行频繁接触;社会公众可借助平台对相关文物档案进行浏览,加深对文物的了解与认识,从而助力文物文化传播。

　　(二)物联网环境监测

　　文物保存环境能够对文物寿命产生直接影响,物联网技术能够对保存环境展开实时监测,可以为文物保护环境的调控提供精准可靠的依据。具体做法如下:①传感器部署。结合文物类型以及保存场景合理选用传感器。比如对博物馆展厅,可以增设温湿度传感器、光照传感器;对文物库房,应该额外增设空气质量传感器;对古墓等一些野外文物遗址,还应该增设防水、防尘的各类户外型传感器。②数据传输。主要组合无线通信技术(包括LoRa、NB-IoT等)有效地将传感器采集的一系列数据实时上传至云端监测平台。③数据分析。云端平台能够对数据开展实时分析活动,通过设定环境参数阈值(如书画保存相对湿度设定为50%~60%),如果数据达到阈值,平台可以自动借助短信、App推送相关预警信息至管理人员。

　　(三)数字展示与传播

　　数字化技术借助虚拟展厅等形式,能够在不接触实体文物的基础上,向社会公众展示各类文物,从而进一步减少实体展出次数,有助于降低文物损耗。具体做法如下:①虚拟展厅。借助三维建模以及场景渲染等技术工具,可以打造出与实体展厅大体一致的虚拟空间,这样社会公众可以直接借助电脑、智能手机等终端完成在线浏览,既可以避免文物损耗,也可以满足公众的浏览需求。例如:敦煌研究院打造的“数字敦煌”虚拟展厅,便借助技术手段对莫高窟洞窟的内部结构以及壁画等进行了高度还原,公众能够在智能终端放大查看壁画各种细节,甚至可以看到由于保护需求无法对外开放的一些洞窟内容。②VR/AR技术。这两项技术可以促使文物展示实现沉浸式体验,比如在博物馆中,游客通过佩戴VR设备能够“穿越”到文物所处一系列历史场景,如可以观看唐代乐舞表演等,有助于提升文物展示感染力;借助AR技术,公众借助扫描文物图片便能够于手机屏幕上看到文物的三维模型以及修复过程等信息,可进一步丰富展示内容。

　　三、结语

　　综上所述,将数字化技术工具运用于文物修复与保护工作中,能够减少文物实体损伤、实现永久保存以及在线展示与跨机构传输等,有助于提高文物修复与保护质效,促进文化传承。因此,有关单位应进一步加大对数字化技术在文物修复与保护中运用的研究力度,切实结合文物实际情况,思考和探索数字化技术的运用方法与路径,从而推动文物修复与保护工作真正地实现高质量健康发展。