石庆秘：武陵地区文化遗产数字化保护的方法探析

武陵地区文化遗产数字化保护的方法探析

——以唐崖土司王城遗迹为个案

石庆秘[1]

[湖北民族学院艺术学院 湖北恩施 445000]

[摘要] 借助数字化技术实现对文化遗产的保护和开发是一种前沿技术应用。文章力图通过数字化技术这条纽带，综合运用计算机图形等多种技术，探索唐崖土司王城的保护、研究、修复、旅游开发的策略与方法。减少对文化遗产原生态的随意改造，有效缓解旅游开发与保护中文化资源传承与利用的矛盾,扩大文化资源的群众性与受众范围,为文化旅游事业发展提供高科技支撑，提高文化旅游资源的科技含量；真正实现对文化遗产的实物遗址保存，以此达到保护、传承、开发、利用文化遗产资源的目的。

[关键词] 唐崖土司王城；文化遗产；数字化保护；方法

中图分类号：G 文献标识码：A

在21世纪，随着科学技术的飞速发展、人类的进步，我们迈进了又一个新的信息时代，数字化信息技术给我们的生活带来了巨大的变化，计算机技术已经成为信息时代人们处理信息的主要工具，成为人类与信息空间交流的主要通道。特别是计算机虚拟技术（Virtual Reality,简称VR）是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，在当今国际上备受关注的新兴课题，是近年来一项十分活跃的研究与应用技术，目前发展极为迅速，已经在航空航天、军事、医学、商业、娱乐业、教育、艺术等领域中发挥着重要的作用。其发展的潜力巨大，它的出现必对我们的生活、工作带来巨大的冲击和变革，是一项值得高度关注的重要技术，是无法用其他方法替代的。

文化遗产数字化是数字技术应用的一个方向，对文化遗产的保护与复原、虚拟与重建具有重大的意义，虚拟文化遗产是利用数字虚拟现实技术来介绍、保护、保存、还原文化遗产。虚拟现实技术是解决大量处理信息资讯、智能处理和高效利用来自于客观世界的海量信息，扩展人类感知通道，提高人类跨越时空事物和复杂动态事件的感知能力，实现人与信息空间的自然和谐交互最有效的方法途径[1]。运用虚拟现实技术手段将文物大量的制作成各种类型的影像，如三维立体的、动画的等来展示文物的原貌。同时，虚拟现实技术提供了脱离文物原件而表现其本来的重量、触觉等非视觉感受的技术手段，可以根据考古研究数据和文献记载，模拟地展示尚未挖掘或已经湮没的遗址、遗存，通过网络技术将这些文物资源统一整合起来，全面的向社会传播而丝毫不影响文化遗产和文物本身的安全。利用虚拟现实技术大量而完好地多角度展示文物和文化遗产，使文物和遗产实体保存在更加严密的环境中，有利于文化遗产的有效保护和开发利用，延长遗产和文物的寿命[2]。文化遗产保护与开发利用是人类文明进程中始终被关注的课题，特别是20世纪末以来，各国与各民族对文化的高度重视。

专门的数字技术应用于文化遗产的保护研究已引起学术界的普遍关注。计算机技术与艺术设计并应用于对文化遗产的保护联姻是20世纪后期发展起来的：从1963年第一台CAD电脑辅助绘图开始，数字技术在设计创作、宣传领域一直是辅助性工具，美国、英国和日本是运用数字虚拟技术进行文化遗产保护世界排名前三的国家，如：美国威廉姆斯堡基金会1988年拍摄的纪录片《木建造：重建安德森铁匠店》、英国1985年由大不列颠艺术委员会拍摄的纪录片《建筑：谁来保护？》等。1990年左右，数码技术与影像技术的融合才真正摆脱了“工具”的标签，并日趋成熟，在此基础上出现了电脑仿真和动画技术，约自1995年开始，虚拟技术更加成熟，美国、日本等发达国家将该项技术运用于建筑设计漫游、影视影像等，影像技术的发展与影像思维的普及，同样影响到对建筑保护领域；从简单的纪录到历史情景的再现，再到对历史遗产的精确还原^[3]。数字虚拟现实技术应用到对文化遗产保护是计算机应用的又一个广阔的领域。当前国际上有强烈的兴趣，研究利用VR技术展示历史遗址和历史事件。在1990年，两位Nynex研究员，Rory Stuart和 John Thomas 最早提出了VR（Virtual Reality）的概念，这种技术可以让一般公众去访问无法访问的地点或事物，去探索无法探索的对象或时间，与远地的社会交互，与虚拟的历史任务交互；在1993年2月蒙特卡洛的图像会议上提供了给人深刻印象的演示，许多法国参观者，头戴头盔显示器，手持被跟踪的手控制器，被一位类似卡通的人物请进虚拟世界，这个虚拟人物实际是另一个真实人的化身^[4]。1995以后，VR在世界遗产和文化上的应用大大增加了。

1990年后数字虚拟技术在历史文化遗产保护中的作用全面展开，特别是1995年在英国巴斯召开的虚拟遗产会议成为数字技术在历史文化保护领域的新起点，会议展示最有代表性的案例是圣彼得巴西利卡教堂的虚拟现实；20世纪末，日本运用三维扫描仪生成了镰仓时期的大佛数字化模型，并虚拟重建了大佛主殿，该项技术于21世纪初出现在中国的文化遗产保护中^[5]。同时，国内外也开展了大量文物相关的项目和研究，典型的如欧盟支持下的3D-Murale 提供了新的多媒体技术用于记录、分类、保存和恢复古代的器物、建筑及遗址；由EUIST支持的，一些欧洲组织参与的ARCHEOGUIDE，为文物遗迹提供了可交互的、个性化的增强现实(AR)向导；美国斯坦福大学、华盛顿大学与Cyberware 公司合作的数字化米开朗基罗项目；芝加哥大学、西安大略湖大学的Sulman 木乃伊工程；日本奥兹大学对日本奥兹地区的活态文化遗产狮子舞的数字化保护工程。联合国教科文组织与韩国三星电子有限公司于2004年12月就非物质文化遗产数字化保护形成合作伙伴关系，这种合作关系建立在三星公司拟将自己公司的资源和网络用于文化多样性，特别是对世界非物质文化遗产保护的研究。目前国内就物质、非物质文化遗产的数字化保护工程也已经取得了一些令世界瞩目的成绩，比如浙江大学CAD & CG 国家重点实验室就敦煌艺术的数字化保护技术，浙江大学虚拟故宫漫游，北京大学故宫数字化，微软研究院的兵马俑，南京大学三峡文化遗产数字化展览工程，国内各种数字博物馆包括南京博物馆的数字化、山东大学考古数字博物馆、中国国际友谊博物馆工程等项目，为我国通过信息技术对濒危文化遗产的保护、传承与再创造提供了有益的方法与经验。特别是在非物质文化遗产领域国内也开展了一些实质性质的数字化保护项目，比如浙江大学CAD & CG国家重点实验室的“民间表演艺术的数字化抢救保护与开发的关键技术研究”，浙江大学计算机学院现代工业设计研究所的“楚文化编钟乐舞数字化技术研究”、“云南斑铜工艺品数字化辅助设计系统”等项目的研究工作^[6]。2004年，同济大学中国建筑史教授路秉杰运用数字扫描技术修复元代大佛，2005年结合“激光三维扫描技术在历史建筑测绘中的运用”课题研究，修复了普陀山太子塔元代大佛、宜宾小李庄东岳庙等，东南大学于2000年围绕明城墙的申遗工作，启动了虚拟现实在遗产保护和研究上的应用^[7]。2001年由日本凸版印刷公司和中国故宫博物院共同建立故宫文化遗产数字化应用研究所，以故宫太和殿为中心的紫禁城虚拟现实工程，建立故宫文化遗产数字化应用研究；2007年10月18日,虚拟圆明园在纪念圆明园建园300周年国际学术研讨会上进行了展示,受到专家和各界的高度评价，提供了大量复原图像与部分圆明园的虚拟在线浏览系统，于2008年开通了全球首个虚拟圆明园主题网站。武汉大学城市设计学院2007－2009获准立项研究的国家863计划项目 “基于激光遥感技术的古建筑保护研究”等。

一、数字化技术在文化遗产保护中的应用

（一）数字文化遗产的应用层次

1. 收集与存档：运用数字输入记录、数字摄影、数字摄像、激光扫描、建模、渲染等各种数字化技术手段对文化遗产进行文字、数据、图片、影像等多种资料的收集整理并归档，建立以数字技术为基础的文化遗产档案，这是最基础的数字化保护工作，也是最重要的保护方法。

2.复原与修复：运用数字图形图像、渲染、动画等技术手段再现文化遗产的本来面貌；

3.挖掘文化内涵：运用数字技术进行考古，深入研究文化遗产内涵；

4.文化交流与传播：通过数字化网络、媒体等各种途径传播文化，实现文化自身的功能与价值。

（二）数字化文化遗产保护的优势与特点：

在数字化信息的今天，对文化遗产的保护、开发与利用，一方面可以运用传统实物保护、重建、复原或采用收藏、保存、展示等进博物馆进行保护的手段方法，另一方面，在文化遗产保护中，现代科技手段的产生使文化遗产保护进入到新的技术层面，并具备对文化遗产保护的新策略。数字化保护文化遗产相对于实物保护与重建具有明显的优势和特点。

1.材料使用的环保性。传统的文化遗产实物修复与重建需要耗费大量木材、石材等自然环保材料的资源，造成对自然环境资源的破坏和浪费；同时投入大量的人力、物力和财力，才能实现修复和重建，而且因技术、观念等各种因素的影响，修复与重建也并不一定能够使文物还原至其历史的本初状态；有时可能会是破坏性的。数字化技术的使用，一方面可以保存文物遗址的现有数据、图像等各种数据资料，通过虚拟现实技术修复和还原文化遗产的原貌，达到修复与重建的目的，另一方面，数字技术本身的可修复与更改特性，即使因修复和还原的不准确和不合理，极容易进行修正和完善，而不影响文化遗产本身的实体存在，文化遗产仍然按照其自身的状态延续和发展。虽然数字技术修复和还原文化遗产需要大量的人力和财力投入，但它不用消耗林木石材等自然环保资源，这种可持续的资源使用是人类社会发展到现在具有最为切身体会的。

2.流通途径的广泛性：数字化技术的流通途径是传统媒介所无法比拟的，传统的物品交换、纸质媒介等流通方式与数字化的卫星信息传送、网络传输等流通范围来看，数字技术是覆盖全球的每一个角落和领域。

3.文化传播的即时性：文化交流总是需要通过不同的途径来实现的，不否认传统的文化传播所具有的作用，但数字技术传播速度的快捷程度使文化传播可以在最短的时间里传遍世界。

4.旅游消费的大众性：传统的旅游消费实质上是游客对旅游资源的实物消费，游客必须亲历现场目睹实物，需要足够的时间、体力和经费等支持；数字化的平台可以让我们不出家门只要通过网络信息技术平台就能走进文化遗产，目睹文化遗产的尊容，使旅游消费成为大众化的消费，并且不因时间、地点、财力、体力等条件限制；同时也使人们的消费观念发生质的改变。

5.科学技术的当代性：数字化技术是当今最为前沿的信息科学技术，特别是虚拟现实技术的出现，使21世纪成为“虚拟时代”。能将最前沿的科学技术应用到对文化遗产的保护与开发中来，一方面为文化保护提供更加深层的高科技技术支持，使传统文化遗产注入新的文化基因，丰富文化的价值与内涵；另一方面为文化遗产的保护与开发提供新的策略与方法，使文化遗产的保护与开发的途径得到拓展与衍生。

三、唐崖土司王城数字化保护的策略方法

唐崖土司王城遗址位于湖北省恩施自治州咸丰县尖山乡唐崖司村，面临唐崖河，背靠玄武山,距县城30公里，唐崖土司系著名“九溪十八峒”土司之一，咸丰县四大土司之最；现今是武陵地区规模最大、保存最完整、最具民族特色的文物遗址，具有非常的历史地位和学术研究价值，要研究土家族不得不研究唐崖土司；要研究武陵地区的民族文化不得不研究唐崖土司城遗址。现城址中还保存着土司时代的重要文物遗迹,如石牌坊、石人石马和土王坟等，1992年被湖北省人民政府列为省级文物保护单位，2006年被国务院核定文化部确定的第六批全国重点文物保护单位。整体建筑分政治、宗教、军事、文化、经济、综合、娱乐和墓葬八大组成部分。400多年前的唐崖土司城曾是方圆1000多公里地区的政治、军事、经济、文化中心，因此，对其进行必要的保护势在必行。与此同时，西部大开发以来，恩施基础设施建设得到根本改善，恩施经济、旅游产业的发展、交通的畅通给文化遗产的传承、保护与开发带来了机遇和挑战，合理、有效的文化遗产传承、保护与开发的方法、手段和措施显得极为重要，运用数字技术保护文化遗产是一种极其有效且蕴涵科技含量的保护方法。

选择唐崖土司王城作为武陵地区文化数字化保护研究的对象是由于它在历史上曾经是一座代表着土家族土司时期最辉煌的历史，反映了当时的繁盛，同时是研究土家族文化与历史的见证，也是有效保护文化遗产的本体原貌的有效措施和手段，对于是否应当在遗址原地进行重建, 地方政府和学术界一直争论不断。目前重建可以依据的资料只有遗址中的部分地基遗存和一些历史文字, 仅仅根据这些资料, 是否能够真正如实的恢复建筑历史原貌是一个很大的问题。另外, 完全重建是否会令唐崖土司王城遗址失去文化遗产的本来意义，也是重建与否的一个争论焦点。虚拟重建可以称为一个另辟蹊径的两全方案，既在虚拟环境中重现了唐崖土司王城的原貌, 使观者可以体验到历史上的辉煌,而同时对唐崖土司王城遗址本身并不需要进行改动。如果在虚拟重建过程中发现了任何错误, 都可以随时很方便的纠正, 无需担心因为资料不足、盲目重建带来不可挽回的遗憾^[10]。

在对唐崖土司王城的保护与开发研究方面也有专家学者的成果。中南民族大学民族学与社会学学院邢淑芳撰有《对构建唐崖土司皇城民俗文化村的思考》的学术论文，文章探讨了该遗址的史学、艺术、学术、文化和开发价值, 对建立唐崖土司皇城民俗文化村的可行性和必要性进行了分析和论证, 并提出了具体的构想及相应的对策措施^[8]；这是一篇较为详实地论证唐崖土司王城保护与开发策略的学术性论文，具有较大的实用价值和借鉴意义；但文章没有涉及采用数字化保护和开发的方法和策略。本文从数字化技术在文化遗产保护中的实际应用来探讨唐崖土司王城的数字化保护方法，以期望获得新的保护策略。

（一）唐崖土司王城的相关数据库建设：对唐崖土司王城的原有规模以及现存状况，通过考证获取准确的数据并运用数字技术进行存储、管理；对现有的状况，运用现代科学技术手段进行实地测量——遥感技术的运用、运用数码相机或摄像机进行准确的数据采集，要做到从宏观到微观、从物质遗产存在到非物质存在的系列性文化遗产、从历史到现状均要求做到有详实的数据来记录。这样的数据库可以存放文字、图形图像、影音声像等各形式的数字信号资料；数据库建设要分门别类加以整理，笔者认为该数据库可分为三个时段的内容来加以收集和整理。

1、历史性资料的收集、整理。主要表现为通过历史性资料的查阅，唐崖土司王城从最初的建成到目前存有的状态前的所有文字、图纸、声像影音等，收集的方法：一方面通过文献查找的历史考证方法来寻找曾经拥有的辉煌所能发生的数据关系；另一方面通过实地考察、采访、旁证等方法对唐崖土司的历史发展中所产生的变化所发生的数据关系，特别是变化到现存状况时的相关数据的确证。该数据库的建设为唐崖土司王城的保护提供详实可靠的数据及历史见证，同时为唐崖土司王城的开发利用提供资源并能保持原有数据关系的不变，这是实物保存所不能达到的。

2、唐崖土司王城现存状况的数据库。运用数码相机、数字测绘、数码摄像机等数字设备，对唐崖土司王城的现存状况进行实地拍摄、测绘、影像收集，并建成数据库。收集的内容包括现在的遗址现状中的环境、建筑遗存、文物、地理状况、留存流传的文化资源均在采集之利。

3、未来发展的数据库。每一年或几年对唐崖土司王城的发展状况特别是变更的情况作出详细的数据记录，以形成对唐崖土司王城的动态数据库管理，包括对唐崖土司王城的虚拟数据库建设与管理。

（二）唐崖土司王城的平面数字化：运用平面化技术实现对唐崖土司王城的历史、现状、未来发展的数字化。首先通过数字设备获取图片资料，并运用Photoshop或其它软件对图片进行相关处理，达到对唐崖土司王城的相关内容的真实记录，另一方面，可以运用Flash等软件对建筑、文物等进行组接拼装、展示的动态动画设计与处理，形成了可视化的动态图形，或将唐崖土司城的历史、故事、传说等进行平面化的动漫情境画面或动画片设计并展示。

（三）唐崖土司王城的三维立体数字化：运用三维数字化设备和软件实现对唐崖土司王城整体到局部，山体、建筑到文物及生活日用品的三维建模、材质渲染等仿真性设计与展示。一方面可以恢复原有的状况和文物；另一方面对现存状况进行三维的复原。并借助Web网络平台进行展示。

（四）数字化唐崖土司王城博物馆：信息时代，博物馆的数字化已经成为一种时尚和潮流。在信息技术得到空前发展的今天，已经有很多博物馆开始探索新技术并积极与科技人员和设计师合作，把计算机应用于博物馆展示领域，拓展了博物馆展示的空间和手段。在数字博物馆里，传统博物馆中的展品如今只需敲击一下鼠标就可以清晰且内容详尽地呈现在阅览者面前；利用虚拟现实技术，人们更能实现在虚拟博物馆中的漫游；大众很难欣赏到的珍贵展品也通过互联网络实现了一饱眼福的殷切愿望。将所有的数据及其资料收集整理，建立唐崖字展示平台，实现对唐崖土司王城的保护、利用、开发。

（五）、唐崖土司王城的虚拟现实：运用虚拟现实技术实现对唐崖土司王城的虚拟重建，为人们提供可观、可赏、可游、可参与的虚拟现实展示空间，使历史、现在及未来的唐崖土司城成为一种具有现实感且参于其中的数字化展示。运用计算机虚拟现实技术对唐崖土司王城文化遗产实现保护、开发和利用；其价值在于对文化遗产的定义、价值、实体恢复、以及旅游开发、消费观念等产生直接或间接的影响。虚拟现实技术对文化遗产的重新建构,消解人们因时间、地点、距离等所带来的不便，突破时间与空间的界限，使历史成为即时性、当下性、随即性，使历史文化遗产消费成为大众化，使文化消费成为不必要太大经费支出和付出精力的大众消费品，人们可以随时随地的进入消费状态，对历史文化遗产的实物消费转化为对数字虚拟现实的消费。

（六）唐崖土司王城的网络宣传数字化：建立独立的唐崖土司王城数字化网络平台，独立设置网站，形成一个全面覆盖的网络，展现唐崖土司城的历史、现在、未来发展，使全社会的人们参与其中对唐崖土司王城的保护、开发、利用。扩大唐崖土司王城的宣传，引起人们对唐崖土司王城文化遗产的关注，并收集社会各层面对唐崖土司王城关注的意见和建议，为唐崖土司王城的开发、利用、保护提供更有力的支撑。

数字技术的应用使文化遗产的概念内涵发生转变与扩展，物质与非物质文化遗产是当代对文化遗产的界定，虚拟现实技术所构建的对文化遗产的实体虚拟、动漫设计、虚拟漫游等高新技术所产生的供人们欣赏、学习、游乐等产品理应成为文化遗产的部分，使文化遗产的概念内涵得到扩展与延伸，历史文化遗产的定义延伸与价值重组。文化遗产继承与保护的观念更新、措施与手段的得到拓展，增加了文化遗产保护与开发利用的科技含量。

我们正处在一个数字化信息化的全新时代，民族文化是我们的精神家园和心灵栖息地，优秀的传统文化是我们灵魂的故乡。面对多元文化的世界文化背景，我们应当积极实施中国文化数字化保护工程，把博大深厚的传统文化资源转变成数字文化产品和教育手段，加强全民的文化保护与学习意识，扩大中华文明在世界范围的影响力，是当前文化遗产保护研究的重要课题；同时，缩小现有数字化技术及其应用与文化遗产保护需求存在的较大距离，所以深入研究计算机硬件系统、虚拟现实技术系统等前沿技术, 尽快提高我国文化遗产保护的技术水平；加强虚拟现实与艺术学、社会学、历史学、考古学、生态环境学等学科的交叉研究，使之与我国文化遗产保护的实际工作有机结合,建立起文化保护、传承、传播、开发、利用的有效途径。

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引文注释：

[1]胡小强编著.虚拟现实技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2005.7，第一版第1页

[2] 同[1] 第301页

[3]赵和生著.建筑物与像——远程在场的逻辑[M].南京：东南大学出版社 2007.8 第一版 第33页

[4] 参见：http://www.86vr.com/case/relics/200410/4031.html

[5] 同[3]第32-33页

[6]彭冬梅，潘鲁生，孙守迁.数字化保护——非物质文化遗产保护的新手段[J].美术研究，2006.1，第47—48页

[7] 同[3] 第32-33页

[8]邢淑芳.对构建唐崖土司皇城民俗文化村的思考[J].中南民族大学学报(人文社会科学版)，2004.5

[9]李德仁.虚拟现实技术在文化遗产保护中的应用[J].云南师范大学学报（哲学社会学版），2008.7第1-4页

[10]胡伟燧，潘志庚，刘喜作，方贤勇，石教英.虚拟世界自然文化遗产保护关键技术概述[J].浙江大学CAD&CG国家重点实验室.系统仿真学报，2003，第315-317页

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*该文发表于《前沿》（中文核心期刊-人文社科综合类）2010年第18期