西藏古格遺址文物群的數字化保護研究
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[摘要]文化遺產的數字化保護已成為新的研究熱點和方向，數字化保護技術在文化遺產永久性保存、文物修復速度和展示傳播平臺方面具有明顯優勢。將數字化保護技術應用于古格遺址文物群，科學地繼承了少數民族傳統文化遺產保護方法。古格文化是中華文明的一部分，其遺址為我們留下了豐富的文化遺產——古格遺址文物群。古格遺址文物群作為西藏文化資源的精華篇章，是研究西藏歷史和文化的重要載體。如何利用數字化技術保護古格遺址文物群，讓更多的人感受到古格文化所蘊含的魅力，對傳承西藏少數民族特色文化具有重要意義。本文首先綜述了古格遺址文物群的基本概況，闡述了數字化保護古格遺址的意義，論證了古格遺址文物群數字化保護的技術可行性，介紹了三維建模、展示交互等可以應用于古格遺址文物群的數字化保護關鍵技術，并對此做了總結與展望，以期為古格遺址文物群的數字化保護提供有益探索。
[關鍵詞]古格;文物群;數字化保護
[中圖分類號]G122 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918（2019）06-0192-03
doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2019.06.085 [本刊網址]http：//www.hbxb.net
一、古格遺址文物群概況
古格遺址即古格王國遺址，位于中國西藏阿里地區札達縣，其歷史最早可以追溯到1000多年前。吐蕃王朝末期，王室內爭，西藏進入藩王割據時代。至公元9世紀中葉，阿里地區被一分為三，德祖貢獲封其一，古格王國正式建立。據《西藏臣記》記載，古格政權一共延續700多年，前后世襲16個國王。根據西藏自治區文管會1985年組織的實地測量考察情況，古格遺址的總面積有72萬平方米。包含445間房屋遺跡、879孔窯洞、58座碉堡、4條暗道、28座各類佛塔等;同時還發現武器庫1座，石鍋庫1座，洞葬1處，壁葬1處，木棺土葬1處。廣義上，古格遺址的范圍遍布象泉河谷兩岸，由上南部、下南部、上北部和下北部四片區域，其中上南部包括茫囊、達巴、邦查、董布和瓊隆等地，下南部包括噶惹、日德崗、日巴、曲色、薩讓、杰嘎、當巴等地，上北部包括扎莫、拜東布、東嘎、皮央等地，下北部包括香孜、江當、日澤覺、拉巴、夏耶、魯巴、底雅和楚魯松杰等地。而古格王國遺址則是建在一個高約300米的小土山上。遺址自上而下可以分為三層，上層有王宮大殿、經堂、壇城、神殿和供王室成員居住的冬宮、夏宮等;中層為寺廟，建有高大的廟宇和密集的僧房;下層為民居，有成排窟洞和簡陋房屋300余間，是當時奴隸與百姓們的住所。
事實上，作為吐蕃世襲的延續，古格王國既繼承了阿里地區遠古象雄文明的遺脈，又吸收了周圍地區文化營養，因此古格遺址文物群既表現出遠古象雄文化特征，又帶有印度佛教因素，同時也與吐蕃文化有一定聯系。古格遺址文物群有古老的寺廟和石窟壁畫共50余處，佛教寺廟和石窟壁畫藝術融匯東西、獨樹一幟。紅廟、白廟內保存著相對完整，有價值的吐蕃歷代贊普和古格王國國王世系畫像，其中1997年出土的“古格銀眼”銅像，被視為佛像中的精品。總之，古格遺址文物群的塑像、雕刻、鑄造、服飾和建筑藝術，是留給后世的極為珍貴的文化財富。
二、數字化保護古格遺址文物群的意義
古格王國在西藏歷史上具有重要意義。古格王國被認為是吐蕃王朝滅亡以后勢力較為強大的王朝，從古格遺址的建筑規模和建筑藝術，不難窺見當年古格王國經濟發達、文化繁榮的盛況。古格緊鄰外國，不僅使印度的佛教從這里傳人西藏中心地區，還是古代西藏商路對外貿易的重要商埠，更在連年與鄰國作戰、抵御外來侵略中為作出了極大的貢獻。
古格文化在西藏的文化史上占有重要的地位。神秘的古格王國給后人留下了無數不解之謎：關于古格與象雄、古格與吐蕃、古格與藏傳佛教甚至于古格文明自身，至今依然籠罩著神秘的面紗，存在許多未解之謎，一個具有數百年歷史、燦爛文化的王國因何不復存在，一個創造了如此成熟且融匯東西方文化精華的文明又是因何戛然失落，其文化價值、學術價值值得深入研究。從古格王國滅亡直至1912年英國人麥克活斯·揚首次到達古格進行考察，世人對其一無所知，也因此古格的建筑、街道、文字、宗教、壁畫等都沒有人類活動破壞的痕跡，甚至保留著遭到毀滅的現場。通過數字化技術保護古格遺址文物群，可以使這一文明展現于今天傳于后人，為進一步解讀古格王國的真實提供技術支撐，對探尋古格滅亡原因、研究古格文化與象雄文化淵源以及豐富西藏文化內涵具有重要意義。
古格遺址文物群是一座獨一無二、不可替代、博大精深的藝術寶庫，為研究西藏美術史提供了豐富的實物資料，具有極高的藝術鑒賞價值和文化研究價值。對古格遺址文物群實施數字化保護，其學術意義和現實意義在于可以把古格文化介紹給國內外學者，便于深入挖掘研究，拓寬古格文化保護研究思路，展示其文化魅力。
此外，作為西藏少數民族文化品牌的代表之一，利用數字化保護技術復原、展示古格遺址文物群，有助于樹立西藏文化品牌新高地，展示西藏文化新形象。對古格遺址文物群進行數字化保護，傳承好、利用好這一寶貴的文化遺產資源，對西藏建設重要的世界旅游目的地和中華民族特色文化保護地、促進當地的經濟發展、文化發展和社會發展都具有長遠的歷史文化保護意義和重大的現實發展意義。
三、數字化保護古格遺址文物群的技術可行性分析
近年來，隨著信息技術的快速發展，計算機領域專業應用軟件日趨成熟，且易于操作，為數字化保護文化遺產和迅速展示傳播提供了技術支撐，而隨著網絡通信技術和互聯網的普及，人們足不出戶就可以知曉世界各地發生的變化。應該說，利用數字化保護技術來解決古格遺址文物群復原及展示問題當是上佳途徑，它既解決博物館建設、維護資金困難問題，顯著提高復原文物效率節約文物保護成本，又能以最快捷的傳播速度、最便捷的觀賞方式、最大的傳播平臺將這一重大文明展示給世人，甚至還能為研究遠古時期象泉河流域的自然環境、宗教信仰、社會經濟狀況、文化藝術發展等提供重要依據。 便捷、準確、高速、高效是數字化技術應用于遺址保護研究與展示的顯著優勢。北京師范大學的周明全教授認為，“相比較于傳統膠片、影像等記錄手段，三維建模技術可以更準確地獲得文物和遺址完整的高精度幾何信息、拓撲信息和紋理信息，能夠更全面、永久地保存和傳播文化遺產”。一般情況下，古代遺址在發掘保護過程中一些信息會遭到二次破壞或者丟失，傳統的數字化保護手段只能是拍攝、繪制、標注文字說明，存在數據采集技術手段單一，信息記錄不夠完整全面、保護過程受制于周圍環境因素較大、后期展示過程受限于地理位置因素等問題，容易給后期開展的理論研究帶來一定困難。而隨著新技術的應用，對文物進行實景化建模、虛擬化復原、數字化展示，可以突破時間、空間、環境以及人為因素的諸多限制，使文物得到更好的保護和展示。
傳統意義上的文物復原或修復，只是利用或焊接或膠粘或澆鑄或仿舊等手段對文物進行修復，這種“以新代舊”的方式難以準確展現文物本來的面貌。而虛擬修復技術則旨在恢復文物的歷史原貌，以期“修舊如舊”，它以文物保護和展示、傳播人類文化為直接目的，可以使得文物得到長期保存和展示。目前利用Cult3D、Dreamweaver、mustrator、Maya、PhotoShop、QT VR、Quest3D、Rhino、Sofiimagexsi、3dsmax、Virtools等專業的成熟軟件，就可以對古格遺址文物群進行虛擬再現，進而實現古格遺址文物群資源保護、傳播、共享、教育等功能。
文物數字化展示技術最早成熟應用于西方發達國家。早在1905年法國盧浮宮就已將簡單介紹博物館歷史和一些參觀信息放在了互聯網上，2000年他們又利用3D虛擬技術將十幾萬件藏品對外進行展示。21世紀初，美國一些企業和高校相繼參與推出了“永恒的埃及”“重現羅馬城”“耶路撒冷圣殿山”等一批比較有代表性的虛擬展示項目。國內數字展示技術也取得了很大的成果如：浙江大學實現了敦煌壁畫的真實感虛擬展示;北京師范大學對破碎兵馬俑及北京胡同的三維建模、虛擬復原和虛擬展示研究;西北大學對殘缺文物及小雁塔遺址的三維建模及虛擬展示研究等。
從以上分析可以看出，數字化保護技術已然成為歷史文化遺產保護與展示的必要手段，且技術日趨成熟，可供借鑒參考的經驗積累較多，可以滿足古格遺址文物群保護展示的需要。古格遺址文物群主要以建筑、洞窟、壁畫、雕像為主，現場遺址主要是寺廟、窯洞、佛塔、壁畫、雕刻、銅像等，數字化的技術難度不大，借鑒國內外數字化保護項目的成功經驗對其進行建模復原和虛擬展示，從而保護好這一西藏少數民族特色文化是值得探究和能夠實現的。
四、數字化保護的關鍵技術
?。ㄒ唬┤S建模技術
古格遺址文物群既包括像雕刻、雕像這一類文物，也包括像寺廟佛塔洞窟壁畫這一類的古建筑遺址，因此，對古格遺址文物群的建模包括遺址場景的建模和遺址內文物的建模兩種類型。本文主要介紹基于圖像的文物建模和三維實景建模兩種技術，前者適用于古格遺址的建筑和文物，而后者多針對古格遺址場景。
1.基于圖像的文物建模技術
基于圖像的文物建模技術有兩種實現方式，一種是基于深度圖像建模，另一種是基于序列圖像建模。
基于深度圖像建模技術需要通過激光掃描儀或結構光掃描儀等設備從不同角度進行多次掃描獲取物體表面的幾何和紋理信息，接下來通過三維模型處理、深度圖像配準、深度圖像融合等技術實現建模。深度圖像建模的核心和關鍵是算法，即深度圖像的自動高精度配準算法。該算法主要解決兩個問題，一是深度圖像間對應關系的尋找，二是深度圖像變換矩陣的計算，前者應用的方法如基于人工標定、微分不變量、積分不變量、統計不變量和紋理特征相似度等，后者主要應用迭代最近點方法。
基于序列圖像建模主要通過圖像處理、攝像機標定、點云模型生成、點云三角化等過程實現三維建模。它主要針對照相機拍攝的序列圖像，即連續拍攝的同個物體不同角度的照片，連續照片之間必須有足夠的重疊區域，一般重復率保持在30%一60%之間。
2.三維實景建模技術
三維實景建模技術是一項實景還原技術，也是一項高新技術，它近年來廣泛應用于測繪測量、地理信息系統、教學展示、城市規劃、建筑建設、游戲制作、智慧城市、智慧景區、古文物數字化存檔保護等各行各業。這項技術通過影像采集設備從多個角度采集物體的影像信息，使用專業軟件進行三維重建，能夠快速制作地物的三維實景模型。一般需要用到的影響采集設備包括相機、航空無人機等。利用該技術最終生成的三維實景模型具有高精度、高分辨率、高清晰度的特點。相較于傳統的文字描述、測量測繪圖紙等數字化保護方式，三維實景建模技術的出現為文物數字化提供了新的方法。
3.基于彩色點云建模
三維激光掃描儀一般能同時獲取兩種數字產品——全息影像和激光點云數據。三維激光點云是物體表面的高精度三維坐標，通過點云直接可以獲取坐標及特征信息。全息影像數據具有形象的紋理和顏色信息，可以作為三維激光點云數據的紋理補充。將點云與全息影像數據進行配準，融合兩者信息，通過三維激光點云可以找到對應影像像素，進行點云著色，將全息影像與點云嚴密配準融合，實現紋理提取、建模和建庫一體化的三維快速建模技術。
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展示交互技術是計算機科學、博物館學和傳播學等多學科融合的信息技術，通過展示交互技術，可以真正意義上實現“數字古格”。如“數字圓明園”沉浸式展示交互體驗，通過5R技術即VR虛擬現實（Virtual Reality）、AR增強現實（AugmentedReality）、MR混合現實（MixedReality）、ER感映現實（Emo-re-sponsive Reality）、ARG交互現實游戲（Alternate Reality Game）為觀眾展示了11項數字互動體驗、6部數字影片、1個mini弧幕影院、4大沉浸式體驗空間、50個景區場景，甚至結合AR設備模擬出了當年皇帝臨朝理政的真切場景，利用全息柜虛擬搭建了田子房，觀眾可徜徉在虛實交織的奇異場景中。未來，通過遺址信息采集與記錄、樣式房建造技術分析、殘損構件虛擬拼接等一系列高科技數字技術讓古格遺址文物群煥發新生、讓古格文明為更多人所知令人期待。
五、總結與展望
古格遺址是全國首批重點文物保護地之一，文化價值巨大。但目前對其保護尚存在很多問題，主要是古格遺址文物群裸露在自然狀態下，對其所在環境整體保護無從下手，無論是建設實體博物館還是采用數字化技術都需要高科技設備，而且龐大無比，耗時耗力。還有就是古格遺址文物群受關注和知名度不高，對打造西藏文化品牌的貢獻度還不夠。利用三維建模、虛擬修復和展示交互等數字化保護技術對古格遺址文物群進行虛擬復原，進而建設“網上古格”“數字古格”，可以有效解決當前古格遺址文物復原和展示中存在的效率低、耗時長、存儲保護難度大、建設展館人力物力成本高等一些實際問題，為今后快速廣泛傳播古格遺址文化成果，傳承西藏古格文化，打造西藏文化品牌探索出一條切實可行之路。同時也應該看到，盡管數字化技術應用于古代遺址保護工作具有廣闊發展空間，但目前它還無法完全替代像損毀的實體文物修復這類傳統文物保護工作，況且實體博物館建設仍然是我們了解古代社會生活、傳承人類文化的重要場所，因此，在古格遺址文物群的保護上應兼顧二者關系。
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