湖南科技學院、湖南大學等單位聯合研發，對磚石質文物進行全方位、多層次保護與管理——
數智化賦能，文物“活”了
江永縣上甘棠村步瀛橋。江永縣旅游發展服務中心供圖
記者體驗VR影像游覽。華聲在線全媒體記者 黃柳英 攝
華聲在線全媒體記者 李寒露 黃柳英
【應用簡介】
湖南省是全國10個文物大省(市)之一，擁有豐富的磚石質文物資源。2023年底，湖南科技學院、湖南大學等單位聯合共建的磚石質文物智慧化保護利用技術湖南省重點實驗室揭牌。該實驗室在提升磚石質文物保護利用、數字化開發等方面取得顯著成效，為不可再生的歷史文化遺產“延續生命”。磚石質文物智慧化保護，涵蓋數據采集自動化、病害診斷智能化、活化利用智慧化等，對磚石質文物實施全方位、多層次保護與管理。
【應用現場】
當古老的文化遺產遇上先進數智化技術，會發生什么神奇反應?
11月12日，記者走進湖南科技學院土木與環境工程學院，一眼便被大堂內4米多高的“鎮永樓”模型吸引。零陵古城鎮永樓是一座磚木城樓，高81米，曾有“瀟湘第一樓”之稱。然而，隨著歲月更迭，它早已不復存在。如今，通過現代先進技術，這個僅留存在文獻資料里的古樓被“復活”了。
作為文物大省，湖南有古建筑6420處、石窟寺及石刻590處，傳統村落數量位居全國前三，唐宋摩崖石刻更是一絕，擁有中國南方最大露天碑林。古村、古碑、古橋……這些文化瑰寶是中華民族歷史文化的重要標志。為延續其生命，賡續中華民族文脈，湖南科技學院牽頭組建磚石質文物智慧化保護利用技術湖南省重點實驗室，對文物“防、保、研、管、用”等進行數智化攻關。
古建煥發新生
跟隨湖南科技學院教師陳勇國，記者走進磚石質文物智慧化保護利用技術湖南省重點實驗室的數字化展廳，來到一臺固定式三維激光掃描儀前。儀器原地旋轉兩周，顯示屏上便出現了記者的三維數字人像。
這是對古建筑智能測繪的簡單演示。陳勇國就是這樣，帶領團隊利用數字化技術，將那些不可移動的文物“搬”到電腦里。
數字化是推進文化遺產保護和活化利用的重要手段。實驗室主任周基介紹，通過對古建筑掃描、建模，建立傳統村落數字博物館，實現古建筑高精度數字化存檔，并為后續的修繕保護、虛擬仿真設計提供有力的數據支撐。
記者現場體驗了一把“穿越”：戴上VR眼鏡，“走進”一個古代食肆，只見店小二穿梭忙碌，食客正在吃包子，窗外下著小雨……
今年暑假，實驗室團隊利用數字孿生技術對零陵古城柳子街進行復制。通俗地說，數字孿生技術就是創造真實世界的“克隆體”，讓人們可以在不改變現實的情況下，在虛擬世界進行各種創新性嘗試與改革?！拔覀儾粌H還原古建筑的物理空間，還著力打造其文化空間和交互空間，讓體驗者在沉浸式交互體驗中欣賞文物，還可深度了解其前世今生?！敝芑f。
湖南科技學院建筑學專業學生劉俊熙，正在老師的指導下進行數字孿生“元宇宙計劃”的互動體驗測試。電腦屏幕上，一個虛擬數字人正在一處巖洞觀摩石刻。“景和人都是掃描儀掃進去的，背景是零陵朝陽巖景區，這個人物是掃描一個同學后生成的數字形象?！眲⒖∥跽f。
指導老師梁子鳴介紹，“元宇宙計劃”就是為古碑、古橋、古村落等造一個虛擬“雙胞胎”，通過不斷優化性能，將虛擬空間的視覺體驗和互動性達到最佳狀態，讓“隔空賞物”成為可能。
目前，湖南科技學院已完成湘南地區中國傳統村落數字化博物館60余個，為我省各地傳統村落數字化建檔、管理與修復提供便利，有效降低傳統村落規劃、修繕和管理成本。
古碑“延年益壽”
在實驗室的實踐車間，實驗室成員雷繕誠正在操作一臺先進雕刻機。記者看到，在電腦里輸入一串數據，機械爪便開始在一塊A3紙大小的石碑上作業，不一會兒，6個蒼勁有力的漢字逐一顯現。
“這是蘇東坡晚年所書的荔子碑文，原碑存放于零陵柳子廟。我們掃描了原碑數據，選取部分碑文進行試刻。”實驗室副主任胡佳星介紹，這臺機器可以通過數據分析，按照等比例復刻原碑上殘損的字體，雕刻精細度達到0.01毫米，細節纖毫畢現。
永州市現存摩崖石刻2000余方，數量居全省第一。很多摩崖石刻由于年代久遠，遭遇了不同程度的自然損毀或人為破壞。通過科技手段，這些斑駁的珍貴文物可實現數字化識別、3D復刻和本體保護。
祁陽市浯溪碑林留有歷代名人題刻505方，是中國南方最大的露天碑林，實驗室對其開展全面的數字化勘察。數字化展廳中有一幅長約3米的摩崖石刻拓片，便是來自浯溪碑林，其中個別字體因風化水蝕已經難以辨認。
周基輕觸智能顯示屏上的序號，顯示屏便滑動至對應的拓片上，自動識別其內容?！八苌疃茸R別石碑內部的成分、結構，預判哪里可能會出現爆裂、剝落，相當于給摩崖石刻做CT?！敝芑榻B。
為了讓摩崖石刻“延年益壽”，實驗室還專門研發了一款“護膚品”。在湖南科技學院建筑環境實驗室，教師熊勝向記者展示了兩塊相同材質的小石板。同時被浸泡在1%質量分數的濃硫酸中，一塊腐蝕明顯，表面出現多道細痕，另一塊因提前涂抹了一層透明涂料，看起來完好無損。
熊勝介紹，這種涂料是有機硅-環氧樹脂復合材料，具有良好的耐候性和耐腐蝕性，防水、防塵，不易脫落，能夠長期穩定地保護文物，不影響觀摩，而且具有良好的透氣性，能夠避免文物因長期封閉而出現病變。
古橋有了“智能護衛”
位于江西省廬山市白鹿鎮玉京村廬山棲賢谷的觀音橋，始建于北宋時期，是中國最古老的石拱橋之一，為第三批全國重點文物保護單位。
湖南科技學院參與了這座千年古橋的預防性保護。近日，記者前往一探其“廬山真面目”。
橫跨峽澗的觀音橋，是個單孔石橋。橋孔由105塊各重約1噸的花崗石采用榫卯接合筑成拱扣。站在橋孔下仰望，一塊塊花崗巖猶如“拼圖”，7道獨立的拱扣并排在一起。
觀音橋景區副總經理黃炎介紹，很多游客對鑲嵌在橋身上的那些“天線”感興趣。這些“天線”，其實是一個個傳感器。
去年以來，為了對古橋進行預防性保護，由周基等參建并維護的一套監測預警系統在此啟用。這也是磚石質文物智慧化保護利用技術湖南省重點實驗室開展的一個研究項目及成果轉化。
千年古橋有了高科技護身，橋體健康有了保障。一群游客從觀音橋上走過，遠在770公里之外的湖南科技學院一塊大屏前，環境與本體監測數據不斷跳躍。隨著游客離去，該數據又恢復靜止。“這些數據對于了解橋體的健康狀況和采取預防措施都很重要。”
該實驗室還以江永縣上甘棠步瀛橋為案例，開創性地提出在橋墩前打樁來抵御洪水沖刷的保護方案。
步瀛橋為宋代三拱石橋，橋面垮塌僅剩半邊。試驗大廳內一臺20米長的波流水槽實驗裝置，可以模擬洪水沖刷對步瀛橋的影響?！澳憧矗跇蚨涨懊娲蛳乱慌拍緲?，能夠大幅削弱洪水對橋梁基礎的沖刷力。”實驗室副主任孫明指著水槽內的一排小木樁說，這樣既保護了橋梁結構安全，又能保留古橋歷史原貌。
今年10月，步瀛橋預防性保護研究學術論文發表。孫明介紹，該研究成果為國內首創，下一步將盡快推動成果轉化，為古橋防災減災開辟新路徑。
磚石質文物智慧化保護利用技術湖南省重點實驗室碩果累累，不可移動文物保護及其技術創新一馬當先，目前已承擔國家和湖南省的重點研發計劃30余項，研究成果應用在世界遺產和國保單位監測、保護、修繕項目，成果轉化金額超過3億元。
【智言慧語】
讓不可移動文物煥發青春
永州文化研究院院長 羅明橋
永州是國家歷史文化名城，文物資源總量大、精品多。全市共調查登錄不可移動文物2116處，是文旅產業發展的堅實基礎。在永州文旅產業發展和永州7處“國保級”摩崖石刻聯合申報世界文化遺產的過程中，數字化將發揮重要作用。
磚石質文物智慧化保護利用技術湖南省重點實驗室的數字化技術，以多種方式讓不可移動的文物煥發青春，既保護了文物本身，又能讓更多人了解和欣賞到這些文化遺產。利用AR/VR技術，可以在實際環境中疊加文物信息，或創建一個虛擬空間讓游客“親臨其境”，這種游覽體驗不僅互動性強，還能提供更豐富的背景知識。對于一些受損嚴重的文物，如浯溪碑林的摩崖石刻，通過數字化手段可以進行虛擬修復，恢復其原始面貌，并向公眾展示修復前后的對比，增加文物的完整性。通過3D掃描、高分辨率攝影等技術，將文物轉換成數字模型，在線展示，能讓參觀者足不出戶享受沉浸式的觀展體驗。
近年來，“文博熱”持續升溫，沉浸式文化交互體驗成為消費新亮點。文旅部門應運用增強現實、虛擬現實、人工智能等數字科技，有機融合文化創意等元素，讓文化遺產“活起來”“走出去”，形成消費新場景。
