云冈13窟三维数据在数字化信息系统中的展示与应用
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发布时间：2023-07-04 03:34
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时间：2023-09-25 11:37
自1961年云冈石窟成为国家重点文物保护单位以来，云冈研究院多次立项并开展各大石窟文物数字化保护工作，因而云冈研究院在石窟岩体加固、本体修复、病害防治、考古研究、展示管理等方面具有系统化的指导经验。大势智慧在文物三维数字化重建上具有领先的国产化技术优势与实践经验。本次云冈13窟数字化保护工程由云冈研究院主导，大势智慧参与承建，二者在通力合作下共同完成了对云冈13窟数字化建模与三维信息系统的构建。
在完成前期13窟三维数据成果采集与重建后，大势智慧在云冈研究院的指导与要求下，顺利完成对13窟三维数字展示展陈系统的开发。该系统由数字多媒体展示与数字资源管理两大子系统组成，包含26大功能模块。
▲云冈13窟数字化展示系统界面示意图
13窟三维数字化展示展陈系统在“Web+GIS+3D”的理念下，以13窟三维模型为底图，形成了依托文物知识体系的新型文物资源管理与展示平台，将整窟作为统一的空间整体来分析，同时融入解说音视频、修缮档案、三维模型等数字资源，让13窟三维数字化成果直观呈现、文化内涵*分析、三维交互关联。
具体而言，系统在石窟资源整合、信息安全共享、用户沉浸式漫游、石窟文物保护等多个维度层面做到多效合一，改变了以往文物数据与管理分离的模式。
一、整合多源数据，建立数字资源统计分析库
系统将石窟发展脉络、修缮数据、历史文献等各类资源，如音视频、文本、图片、三维数据等多种资源进行有序整合、可视化统计、规整建库。系统资源内容涉及面广、内容丰富，可帮助管理人员厘清13窟历史与当下发展现状，建立多源、多数据、可视化资料信息管理库，让石窟数据管理做到有据可查、有类可分、有库可存。
▲云冈13窟展示系统数字资源管理界面图
二、引进云渲染技术，保障数据安全与共享
石窟三维精细模型数据具有重要的展示、科研与文保价值，系统投入使用后，将涉及到管理、文保、科研、游客等多终端人员的登录与使用，平台在合理分配资源使用权限的同时，引入云渲染技术，降低各终端对模型数据浏览的门槛，高保真、轻量化、多细节展示整窟原貌，且原数据可安全存储于系统内部，保障数据资源安全与共享。
三、多媒体虚拟漫游，满足用户沉浸式体验
系统架设虚拟漫游板块，“前进、后退、左行、右行、上移、下移、旋转、平移”八大浏览指示功能可满足用户全方位、多角度13窟风貌的要求。在石窟特殊结构与部位，链接基于信息标注的知识解构，让用户“所点之处，皆有所获”，同时结合图文、音视频*解析，最大程度延伸用户的视觉与听觉感官体验，让人们沉浸式看懂13窟。
▲云冈13窟数字化展示系统知识解构示意图
四、多功能专业展示，助力石窟保护与病害防治
作为大型不可移动文物，石窟保护具有特殊性与长期性。据悉，石窟风化过程具有不可逆性，随着时间推移，石窟岩体结构失稳、生物灾害、渗水、裂缝等病害问题也将随之加剧，因此需要建立科学有效的石窟保护体系与方案。
▲云冈13窟数字化展示系统病害标记示意图
大势智慧在了解石窟保护的本质需求后，在展示系统内部铺设多灯光浏览、信息标注（病害标注）、正摄影像快速输出等多种操作功能，可不同程度应用于后续石窟保护与开发工程。其中病害标注对于石窟内部日常保养与长期化病害防治具有重要指导意义，快速生成正射影像图则有助于石窟岩体加固、窟檐等保护工程的设计与施工。
▲云冈13窟数字化展示系统灯光调节示意图
▲云冈13窟数字化展示系统快速生成正射影像示意图
在此次第13窟项目建设中，大势智慧还提出了“基于计算机技术的文物虚拟修复试验”、“虚拟空间中石窟变化监测分析”、“基于知识体系的真三维石窟寺保护利用创新”等方案与设想，目的就是为了能够最深层次探究利用石窟三维数据与展示系统探究创新出更多石窟保护的方式与方法。
整体而言，云冈13窟三维展示展陈系统采用B/S架构，将系统功能实现的核心部分集中到服务器中，提高系统性能的同时，简化后续系统运维的工作量与成本。系统层次划分清晰、界面布局科学美观，且从性能上充分考虑系统布设的容错性、安全性、拓展性、兼容性与可维护性，做到由表及里、统筹兼顾，符合国家文物数字化保护系统开发的要求。
对此，云冈研究院表示，云冈13窟的数字化建模与三维信息系统的构建，将为全面开展“数字云冈”工程提供技术支撑，同时对山西省文物数字化保护工作起到重要的示范作用。
结语
2021年11月，国家文物局印发《“十四五”石窟寺保护利用专项规划》，正式将全国石窟寺保护作为新时期文物保护的重点工作内容。我国石窟资源丰富、体量庞大、分布各地，如何加强对石窟寺的保护与利用，事关国家历史文明留存与传统文化传承。
利用三维重建技术留存世间古文物，是大势智慧创立之初的愿景。目前，大势智慧已与敦煌莫高窟、云冈石窟、克孜尔石窟、麦积山石窟、龙门石窟、大足石窟等国内多个知名石窟单位达成了项目合作。无论是*性还是方向性，大势智慧都将在创新国产化三维重建技术的同时，不断探索技术在文物保护建设中的可能性，助力“石窟中国”、“平安石窟”等工程的开展。
