三维数字化技术在文物保护与开发中的应用

摘要：由于我国具有悠久的历史和丰富的历史文化遗产，文化财产信息正面临着自然和人为因素共同造成的逐渐消失的危机，文化财产包含着巨大的社会、文化和科学价值。因此，保护文化财产是文化财产管理研究单位的优先事项。为解决传统文化财产保护手段无法解决的许多问题，开发了三维数字文化财产技术，已成为保护文化财产的有力工具。三维数字文物技术可以与传统文物保护技术相结合，完成文物的修复、保护和研究。文化财产的三维数字化技术，包括三维激光扫描技术、近距摄影测量技术、三维打印技术和数字模拟修复技术，对于加强文化财产的保护、研究和利用以及充分发挥其价值十分重要。

关键词：三维数字化技术;文物保护;开发应用

引言

文物是探索世界重要的历史文化资源，但是这种宝贵的资源却是不可再生的，运用科技的力量对文物进行保护、修复和有效的开发、利用，能够为我们提供一双新的眼睛，对于传承和弘扬文物背后深刻的历史文化、民族文化具有重要的价值。通过文物背后所彰显出来的民族精神、历史意义，增强民族的凝聚力，保护和开发都是对文物进行发展的不可分割、紧密连接的部分，通过技术化的手段，能做到在“保护中开发，在开发中保护”。

1三维数字化技术概述

三维数字技术基本上是一种虚拟现实技术，它利用光学原理记录有关通过光学或激光扫描等手段收集的物体的相关信息，即简单地说，所收集的光信号是从投影仪发出并投射到所收集的物体上的，光信号反射在l它可以转换为计算机可读的三维数字信息，然后通过计算机软件工具以图形或图像的形式呈现给公众，从而使公众能够更快、更准确地了解物体的特征，便于分析和判断，并实现教育的目标如今，三维数字技术不仅用于古董博物馆，而且广泛应用于建筑工程、流体力学、医疗服务以及影视作品等领域。

2三维数字化技术在文物保护与开发中的优势

2.1文物数字化保护的优势

三维数字记录与数字保存，更有利于对文物的整体形象进行展现，体现保护的全面性。例如，常见的数字化手段、逆向工程、3D建模，虚拟现实技术，都可以对文物进行全方位的保护。在三维扫描技术应用的过程中，就可以形成大量的文物数字模型库，建成数字文物博物馆，同时这种技术的应用也能够对一些破损面积较大的文物，起到一个有效的数字修复效果，减少二次伤害，避免频繁的运输或展示造成损伤。同时对文物的缺损部分，也可以采取这种数字化修补的方法，完成非接触式的保护。

2.2自动化程度高

3d激光扫描技术可连续扫描指定区域内的物体，在此期间无需人为干预。利用近距摄影测量技术，可以通过计算机程序从收集到的数据自动生成文物模型。

2.3文物数字化开发的优势

数字技术也为当前文物资源的开发提供了更加广阔的空间。产业化是文物开发必然要经历的一个过程，只有让文物开发的价值被市场认可，被消费者接受，才能够形成一个可持续发展链条，在不破坏文物的情况下，实现文物价值与经济发展的可能性平衡。数字化网络平台可以最大限度地发挥文物的功能，不仅可以应用在文物的挖掘、修复、保护中，也可以应用在文物开发的宣传中。例如，文物发掘的初期，可以通过数字探测技术，了解文物的摆放和位置，在采集的过程中，可以通过数字全息影像形成完善的资料，方便研究人员后期对现场情况勘察和了解，参观与学习，让文物资料“动”起来、“活”起来，同时还可以对文物资料进行全方位、多角度的展示，获得良好的开发体验。

3三维数字化技术在文物保护与开发中的应用路径

3.1采集和存储古建筑信息

在保护老建筑方面，三维数字数字化技术在收集和存储有关老建筑的信息方面发挥着重要作用。最常用的三维信息收集技术是三维激光扫描和近距摄影测量，这两种技术可以将旧建筑的三维几何信息保存为数字形式，将彩色信息保存为照片形式。在收集和完成旧建筑信息后，能够利用地理信息系统平台进行存储，对存储过程中的纹理、形状和年龄进行分类，并能充分利用地理信息系统平台的数据管理和显示功能，自动检索、管理和显示更多。

3.2保护修复或电子形态展览

在未来文物保护开发的过程中，还需要应用数字技术，尤其是强调多元化的开发和利用，注重电子形态的展览，对传统的清理内容进行链条上面的设计，采取传统数字技术和现代数字技术相结合的方法，获得点云数据，运用逆向工程推算出目前文物所缺失的部分，按照这种三维数据的方法进行快速的打磨。同时通过三维开发技术还可以对一些受损的表面进行处理，对可拆卸的部分进行黏合，如CG-Engine三维渲染引擎和CG-CUBEGIS三维GIS软件平台是在专注功能的同时，其三维的效果显示方面在同业中也具有领先优势，并可支持一个工程数据同时在PC端、Web端和移动端三方发布，三端数据同源同步。

3.3文物复制

三维数字技术在文物再现中的应用主要依靠利用文物的三维几何信息，利用三维打印技术制作文物的三维打印副本。3D列印复本具有高精确度的复制和弹性。三维打印复制技术可实现文化物品的高精度复制，特别是在大型巡回展览中。与此同时，访问者可以使用高精度三维打印副本，从而在一定程度上减少了访问期间对物理对象的损坏，并为物理对象提供了一定程度的保护。

3.4三维数字化技术在文物开发中的应用路径

利用三维数字化技术，需要走多元化的路径，同时对文化遗址的外化和深化做好深入设计。文物目前的展示方式主要是静态的展列陈列等，未来在对文物进行保护性的开发和应用的过程中，就可以应用目前的3D影像技术、虚拟现实技术，真正做到文物展示和开发的动静结合、虚拟结合，丰富游客在整个参观过程中的参与感和体验感。采用数字监测技术、数字展示技术、多源异构数据建库技术等，以深入分析遗址基本现状及数字化工作需求为前提，搭建遗址信息资源库，全面实现遗址本体资源的统一归档存储、管理和应用，建立遗址日常监测与保护管理的数据，为遗址的保护管理、监测分析、考古分析研究等提供先进的技术和平台支撑。建立遗址虚拟复原三维动画、遗址复原场景体感穿越、三维文物交互展示系统、AR遗址复原和VR交互漫游。其中遗址复原场景体感穿越遗址，博物馆就建设了影像厅，复原出遗址样貌，形成一个深入、沉浸式的闭环体验场景，通过看到动态化的文物，每触摸一下屏幕，遗址就向前演变一次。

3.5病害无损/微损检测技术的应用

作为保护文化财产的科学研究的一部分，文化遗产损害和微小损害检测技术是保护过程中的重要研究方法和重要前期工作，具有速度、自动化、大规模数字化、多渠道等优点。在越来越多地保护文化遗产的大背景下，应用风险和微小损害检测技术可以减少人类因素的影响。技术人员可以共同使用反应波仪和微穿孔电阻仪准确判断旧建筑木材结构的内部疾病状况，获得的数据和信息可以预测所有机械特性，如木材部件的弹性模量、耐压性和弯曲性。

结束语

当前信息技术已经渗透到社会的各行各业中，三维数字化技术在文物保护工作中的应用是顺应时代发展需要的。文物是人类历史文明的遗产，随着时间的推移，文物不可避免会受到一定程度的损坏，文物三维信息数字化技术有效地解决了文物信息的湮灭问题，成为文物保护的有力手段，在一定程度上保证了文物信息的完整和永续利用。

参考文献

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