福建博物院的XR沉浸式体验展吸引许多小朋友。
核心提示
党的二十大报告指出，“实施国家文化数字化战略，健全现代公共文化服务体系，创新实施文化惠民工程”，对推动文化数字化建设指明了方向。2024年11月，新修订的《中华人民共和国文物保护法》发布，将文物数字化保护写进法条。
在当今世界，文化数字化，包括文化遗产的数字化，正受到越来越多国家的重视。2024年12月，历经五年半修复的巴黎圣母院重新敞开大门。这场浴火重生的奇迹背后，是艺术史学家安德鲁·塔隆从2015年起做的一项前瞻性工作——通过三维激光扫描技术创建这一古老建筑精准的“数字档案”，超10亿个数据点不仅复刻了哥特尖塔的优雅弧度与飞扶壁的岁月裂痕，更完整记录了每一块石材的独特纹理。
在中国，数字技术被运用于古建筑保护，同样创造着传奇。2022年8月，全国重点文物保护单位宁德屏南万安桥被一场大火损毁。两年后，这座全国现存最长的木拱廊桥，也运用三维扫描等数字技术成功复原重生。
数字技术的预防性保护，可以让文化遗产“永生”。当灾难降临时，数字空间的备份成为文明存续的火种。
东南网2月25日报道（福建日报记者 赵文娟 实习生 叶晓诺）
千年古塔的数字之“身”
福州普光塔，位于连江县东岱镇云居山之巅，建于元至正十年（1350年）。在福建，元代所建的塔少之又少，明确记载有建筑年代、建造者和出资者的，更是极为罕见。1961年，普光塔被列为县级文物保护单位，1996年又被列为省级文物保护单位。
如今，这座千年古塔仅剩2层，存在表面风化、构件缺失、生物附生、塔身倾斜等问题。
“我们需要为它搭建三维模型，作为病害诊断和数字复原的基础。”福州大学建筑与城乡规划学院教授张远翼说。
清晨第一缕阳光刚刚洒下，普光塔下，张远翼和学生已架设好一台立式三维激光扫描仪，开始对普光塔的每一处细节进行数据采集和刻画。
约一人高的扫描仪不停地发出嗡鸣，激光扫描头、四个鱼眼相机、光感相机等部件就集成在这个比书包还小一半的四方块上。
“原本，我们测绘一处建筑，要挨着墙面架梯子爬上爬下，这可能破坏文物，测绘精度也有限，有时会有5厘米之差，而且获得的是平面测绘图。现在，使用三维激光扫描仪，它以每秒50万点的速率快速扫描，能精准获取物体表面的三维空间坐标、色彩和纹理信息，进行逼真的三维记录，精度在2毫米左右。”张远翼说。
这一技术主要采用激光测距原理。对于每个点，扫描仪的激光器发射脉冲信号，脉冲信号到达物体表面，反射回到扫描仪，可以计算出脉冲信号的飞行时间。由于光速是已知值，因此可以计算出物体表面到三维激光扫描仪的距离。
根据普光塔平面八角的形制特征，团队在平面各角点处布设8个测点。前后两个测点的重叠率达到30％以上，以实现“点云数据”的无缝拼接。
普光塔的四壁佛龛内分别雕刻着身着元代风格服饰的武士，第一层四扇石门上的匾额分别镌刻着“寂照”“光明”“无碍”“融圆”字样。这些建筑表面的细节数据和塔内的建筑数据则采用近景摄影测量结合局部精细扫描获取。
一边是地面三维激光扫描仪正在以每秒50万点的速率采集高精度“点云数据”，一边是无人机在高空盘旋进行多角度航拍，二者配合生成毫米级精度的实景三维模型，就像动态的电子沙盘。
约一小时，测绘完成。张远翼和学生匆匆返回办公室，开始数据的后期处理、分析和建设。将三维激光扫描仪、相机、无人机得到的数据导入到专业处理的软件内运算。经过5天的数据处理，最终生成普光塔的三维数字模型。“如果用传统做法采集，需要一个月。”张远翼说。
自此，一份为普光塔量身定制的数字档案完成，内容包括：由三维模型和倾斜摄影模型组成的建筑信息模型档案（BIM档案）、修缮工程档案、文物“四有”档案（保护范围、标志说明、记录档案和专门的管理机构）等。这些档案将被统一存储到古塔数据库中，为后续保护提供数据基础。
“传统的文物测绘档案像是一张张‘哑巴照片’，只能告诉你大概的尺寸和形状，但具体信息很难直观呈现出来。建筑信息模型（BIM）技术就不一样，像是一个‘话痨管家’，把建筑的每个细节都记录得清清楚楚，而且可以随时切换视角，让你从任何角度观察这座建筑。”张远翼说。
一场“文化基因记录工程”正在八闽大地悄然推进。激光扫描仪以毫米级精度为鼓浪屿万国建筑、福州三坊七巷、漳州古城、泉州开元寺、福建土楼等不可移动文物留底。我省各博物馆的“保鲜工程”也同步开展，对馆藏珍品开展三维解剖式扫描，为文物修复和展览提供高精度立体数字原型。
从不可移动遗产的全息存档，到馆藏文物的数字孪生，福建正渐渐构建起纵横古今的文化遗产神经网络。
为文物修复提供“毫米级”参考
数字化档案为文化遗产保护筑牢根基，那么，这些档案如何具体应用呢？
在实践层面，我省已有技术路径较为成熟的修复案例。
李耕作为20世纪中国古典人物画代表性大师，其作品不仅是福建重要的文化遗产，更被美术界誉为“近代中国人物画艺术的一座高峰”。在其故里莆田仙游境内，李耕壁画真迹仅存寥寥几处。这些创作于20世纪上半叶的艺术瑰宝，普遍遭受了褪色、颜料层剥落、地仗层空鼓以及微生物侵蚀等多重病害的侵袭。
为保护这一珍贵文化遗产，福建省文物保护中心于2024年正式启动“李耕壁画数字化保护项目”。项目团队通过多重数字化技术手段来记录和保存珍贵的壁画信息：运用近景摄影测量技术进行高精度采集（单幅壁画平均拍摄190张图像，相邻图像重合率约70％），最终生成毫米级精度的壁画二维影像；运用三维激光扫描技术，构建了壁画本体及其所处环境（即壁画的物理赋存环境）的实景三维模型；运用高光谱成像技术，尝试解析壁画中隐藏的线条和色彩信息。经过专业图像处理，最终为壁画建立高精度数字档案。
“数字化技术为壁画病害勘察和壁画修复提供了新的解决方案。”福建省文物保护中心数字化科科长刘学奎介绍，团队按照《古代壁画病害与图示》规定的图例，完成了78幅李耕壁画病害图的绘制，对各类型病害进行数字化标注、统计与分析。此外，还选取部分壁画进行虚拟修复，为后续的物理修复、艺术研究、展示和传播提供了科学依据。
对于残损严重的古建筑，数字化复原技术正成为修复工程的“科技罗盘”。毫米级精度的三维模型，不仅能完整记录现存结构，还能通过算法逆向推演文物消逝的形制。
仅存2层的普光塔，因史料缺失，原始层数成谜。
项目团队采用“数字考古”的方法解谜。首先对普光塔与周边6座同期石塔的层高、基座直径等参数进行分析，建立回归方程来预测塔体各部分的尺寸；再结合《营造法式》中记载的“材分八等”制度——即将建筑构件按尺寸分为八个等级，相邻层级高度差遵循固定比例——发现现存两层塔体的收分率（即每层高度递减比例）与七层结构的数学模型高度匹配。由此推测，普光塔原始设计应为七层结构。
“就像解开一道立体几何题，当塔身每层高度按等差数列均匀缩减，整体轮廓会呈现优美的抛物线造型，塔身结构也更加稳定，这称为‘等差收分’原则，在宋代石塔中普遍存在。”张远翼解释道。
数字技术在世界文化遗产修复中已有突破性实践。世界文化遗产鼓浪屿自2009年启动申遗工作起，就系统性推进文化遗产数字化保护，完成70处区级以上文保单位的“四有”数字化档案，对9处国保、2处省保建筑进行毫米级三维扫描建模，并建立全岛倾斜摄影实景模型；整合5000多张历史影像形成跨越160年的视觉记忆库，并将多维数字档案接入世界遗产档案管理系统，方便随时查看、调用建筑数据。在八卦楼穹顶修复过程中，项目团队运用了BIM技术记录建筑结构、空间布局等信息，在电脑里模拟不同的修复方案，并建立基于BIM模型的施工管理平台，方便各方实时查看工程进度、协同交流，大大提升了建筑遗产修复质量和效率。
创造数字化体验
在闽江口百年灯塔的斑驳砖石间，一组数字代码正在重新编织历史经纬。在VR（虚拟现实）世界里，我们看到的不仅是3D建模的精确轮廓，更是一把打开时空之门的密钥。
2024年罗星塔重建400周年之际，一场数字世界的“时空修复”行动悄然启动。福建省海峡物联网应用促进中心打造的“重建罗星塔VR体验”，将精确到砖缝肌理的3D建模技术与XR扩展现实深度融合。
戴上VR眼镜，闽江潮声与百年前船工号子穿透时空而来。抓起虚拟手柄，将悬浮在空中的塔体一层一层地放在正确的位置，罗星塔的历史、罗零标高的含义、罗星塔的建筑和研究价值……关于罗星塔的知识一一呈现，让更多人在人机交互中了解身边的“中国塔”。该团队还利用720°全景摄影等技术，开发了“船政文化城远程实景系统”。使用者只需轻点手机，便能化身云端飞鸟，俯瞰船政文化园全景，又能“瞬移”至园区内部，近距离欣赏园区的建筑和重点文物展品。
如果说罗星塔项目是单体文物的数字重生，那么“鼓浪屿元宇宙”平台则代表了文化遗产的空间开拓。这一国内首个世遗元宇宙，以毫米级精度，将1．88平方公里琴岛化作“数字双生子”。
“团队耗时一年多的3D建模构建和场景复刻，精准还原岛上77处特色建筑的每一处细节，同时积累了大量的数字资产。”中国移动咪咕新空公司鼓浪屿项目部负责人段洛宥介绍，该平台为参与者开启线上线下双重体验：线上通过AI导游提供语音解说及捉迷藏、博饼等民俗互动；线下依托AR＋AI智慧导览系统，为用户规划主题路线并体验多种文化场景，例如在国际刻字馆参与AR寻宝认知雕刻技艺，在菽庄花园开启AR诗词互动……虚实融合技术带来文旅新体验。
基于积累的数字资产，去年暑假，该项目团队还开发了以鼓浪屿为背景的XR探险之旅《琴岛奇遇》。体验者戴上VR眼镜，手持感应器，就能在鼓浪屿的数智风光和人文建筑里畅游，对话历史名人，聆听鼓浪屿背后的故事，在守护管风琴的互动挑战中重塑对鼓浪屿的情感认知与感官体验。
数字技术也推动着博物馆从“橱窗解说”到“时空漫游”的策展革命。福建博物院的数字展厅，宋代建盏在虚拟展台自行旋转，釉面开片的千年时光被压缩成瞬息绽放的冰裂纹；在XR沉浸式体验展厅，观众戴上设备，便能沉浸式遨游月海和深蓝。漳州市博物馆的“探秘圣杯屿元代古沉船”VR体验游戏，则将考古机械臂化作观众双手，当虚拟撬棍轻轻拨开海底淤泥，拾起元代龙泉青瓷碎片，丝绸之路的涛声仿佛在指尖震颤重生。
“现在，我们正在打造福建水下考古XR沉浸式体验，让观众化身潜水员探索宋代沉船遗址，在虚拟海底体验文物考古，该项目将在今年暑期面向大众。同时，自然馆也依托全息投影技术和三维建模技术，正在筹备可交互的全息动物园，让观众有身临其境的感觉，打造集教育、科研、体验于一体的数字文博新生态。”福建博物院文创部负责人黄晓曦介绍。
从闽江潮涌的VR灯塔到鼓浪琴岛的云端镜像，从海底沉船的触觉复苏到深海与月宫的身临其境……每一次技术迭代都在重塑我们与历史的对话方式。
当文化遗产突破物理桎梏，在数字维度获得永生，我们终于懂得：真正的文物保护，不是将历史封存在玻璃展柜，而是让文明基因在数字血脉中持续进化。这或许是科技赋予文化传承最深刻的隐喻——用最前沿的数字心跳，唤醒最古老的文化基因，让五千年文明史在数字空间永续流转。
仅存2层的普光塔，采用”数字考古“后还原为7层塔。图为虚拟修复模型。
福州大学建筑与城乡规划学院学生正手持三维激光扫描仪扫描古塔细节。
本版图片均由受访者提供
