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“点云数据”再造紫金庵罗汉像

作者:admin发布时间:2020-04-23分类:文化新闻浏览:43评论:0


导读:从虎丘云岩寺塔开始,“精密三维数字化建设项目”在苏州的文物古迹上不断得到运用:2016年,宝带桥、无梁殿、甲辰巷砖塔、罗汉院正殿遗址;2017年,太平天国忠王府、紫金庵;2018年...

从虎丘云岩寺塔开始,“精密三维数字化建设项目”在苏州的文物古迹上不断得到运用:2016年,宝带桥、无梁殿、甲辰巷砖塔、罗汉院正殿遗址;2017年,太平天国忠王府、紫金庵;2018年,苏州文庙;2019年,瑞光塔;2020年,全晋会馆的数字化保护项目也将被提上日程

“点云数据”再造紫金庵罗汉像

技术人员对紫金庵罗汉像作高精度三维扫描。

疫情缓解恰烟花三月。与众多景区一样,苏州城西的紫金庵,也向人们开放了。来自各地的游客,又可一睹寺内那些罗汉塑像的风采。提到紫金庵,“幸运”是用得较多的一个词。其中,有管理者的悉心守护,使它躲过灾祸并及时得到维护;还有技术手段的更新迭代,为保存它创造了另一种机会。

紫金庵,是吴中区文物管理部门主导下的首个经高精度三维扫描后“搬进”硬盘的文物保护单位,也是苏州现有的62个全国重点文物保护单位中,又一个受到数字化保护的成功示范。近几年来,在我市文物管理部门的推动和技术力量的支持下,云岩寺塔、宝带桥、无梁殿、忠王府、瑞光塔等一个又一个文物古迹得到了数字化保存。

正是得益于近些年对文物古迹的数字化保存,疫情期间,人们不用走出家门,就能与苏城的部分文物古迹“零距离”;更重要的是,借助数字化技术,我市对文物古迹的预防性保护,也有望步入一个新的阶段。

为什么是紫金庵

“天下罗汉两堂半”,紫金庵占一堂。

前往紫金庵的人们,大多是来看这里的罗汉的。紫金庵罗汉殿内的罗汉塑像,于2006年被列为全国重点文物保护单位。它们分列大殿左右两壁,“精神超忽,呼之欲活”。

卢向阳上世纪90年代便在紫金庵工作了,“庆幸”是他向游客介绍紫金庵时,经常用的一个词。如今,造访紫金庵的人们,还能从他身上打听到一些“插曲”。比如2005年,紫金庵曾遭受过一次天灾:一天傍晚,随着一声惊雷,罗汉殿旁的净因堂内火光突起。幸好值班人员及时发现,并上前扑救;又幸好,附近度假村里有十几个人奔跑过来帮忙;那十几个人又幸好接受过消防培训……正是这几个“幸好”,让紫金庵躲过一劫。事后查明,火灾是由净因堂内的配电箱受雷击引发的。此后,紫金庵四周增设了避雷设施,并设立了防火隔离区。

成功躲过天灾,然而光照、潮湿、昆虫等对罗汉塑像日积月累的侵蚀,难以完全避免。细看殿内的罗汉,可以发现有好几尊有不同程度缺损,有的眉毛掉了,有的手掌不全。“这尊观音像面朝西,到下午受到的光照更多一点,身上的裂纹也更为明显。”卢向阳指着罗汉殿西侧的观音像说。

原吴县文物管理委员会主任张志新长期关注紫金庵的保护工作。拿他十多年前拍的照片作比对,如今的罗汉塑像明显更“苍老”,积灰也更严重。

著名文学家汪曾祺曾在杂志上刊文,称这些罗汉是“非常重要的文化遗产,不论是从宗教史角度、美术史角度乃至工艺史角度、民俗学角度来看”。他希望能有人把包括紫金庵罗汉在内的几处著名的罗汉“好好地照一照相,要全,不要遗漏,并且要从不同角度来拍……供研究用、供雕塑系学生学习用,供一般文化爱好者欣赏用”。

张志新说,汪曾祺先生这么提议,正是希望这些优秀历史文化遗产能够以另一种形式传之久远。

2016年10月,吴中区文物局决定以紫金庵为试点,委托苏州市测绘院启动“精密三维数字化建设项目”。在此后的4个月内,项目组工作人员使用先进设备对罗汉塑像进行无接触式数据采集,对罗汉殿、彩塑群像、塑壁等采集点云数据29亿多个,拍摄照片2万多张……紫金庵被保存到了电脑中。2017年,该项目通过专家评审。

“点云数据”再造紫金庵罗汉像

“点云数据”再造紫金庵罗汉像

罗汉塑像原型和点云数据保存的塑像。

吴中区文物管理委员会主任王瑾认为,高精度三维扫描保存的虽是文物的“一刹那”,但这些资料可以保留和传承,能为后期对文物的维护提供重要依据。如今,细心的游客会注意到,紫金庵罗汉塑像的脚边摆放着不少色块。讲解员说,这是文物保护专家用于测试的,通过观察色块的变化,可为罗汉塑像下一步的维护工作提供参考。而那些已保存进电脑的紫金庵的“一刹那”,同样能为接下来的维护工作提供重要参考。

去年,紫金庵接受了长达7个月的维修,这其中就得到了更高精度的数据“护航”。

不仅仅是紫金庵

三维数字化保存,在苏州的文物保护单位中,紫金庵并非第一个“吃螃蟹”。“但非常有代表性。罗汉塑像形态生动、复杂,以前几年的技术,未必能扫描得这么清楚,误差这么小。”苏州市测绘院空间信息中心主任吕志才说。

吕志才参与的第一个“精密三维数字化建设项目”,运用于云岩寺塔(虎丘塔)。

时间回到2008年12月。苏州市文物保护管理所向市文广新局提交了《关于苏州云岩寺塔出现裂缝等险情的紧急报告》,称因暴露在外的塔体长期受风雨雷电侵蚀,局部出现裂缝,塔身安全受到严重威胁。2009年1月,国家文物局组织专家对云岩寺塔现场勘察,并编制了《苏州云岩寺塔险情初步勘察报告》。报告提出,应采用“先进的”方式、方法、技术对塔体进行保护。

三维数字化保存,就是一项先进技术。这项技术在文物保护上的运用已有成功案例,比如敦煌莫高窟的“数字敦煌”、故宫博物院的“数字故宫”。苏州首次尝试这项技术,是在2014年。当年12月,云岩寺塔接受新中国成立以来的第三次大规模维修,此次维修以保养为主,对云岩寺塔的三维数字化保护同步启动。项目组共采集点云数据约60亿个,其中有效点云数据约43亿个。

此后,“精密三维数字化建设项目”不断被运用到苏州的文物古迹上:2016年,宝带桥、无梁殿、甲辰巷砖塔、罗汉院正殿遗址;2017年,太平天国忠王府、紫金庵;2018年,苏州文庙;2019年,瑞光塔。今年,全晋会馆的数字化保护项目也将提上日程。

从云岩寺塔到瑞光塔,被保存进电脑的数据所呈现的效果,显而易见在不断提高。“扫描精度比以前更高,当年的误差是11毫米左右,现在可以降低到零点几毫米;技术手段也更加多样化了,之前还要借助脚手架,现在可以用无人机。”吕志才说。

技术手段的不断突破,也推动了三维数字化保护在我市文保领域更广泛的运用。苏州市文物保护管理所所长徐亦鹏说,近年来,国家鼓励文物保护与科学技术相结合,鼓励依靠科学技术实现文物高质量保护。2019年10月,国家文化和旅游部、国家文物局联合发布通知,要求加强文物数字化、信息化工作。苏州作为历史文化名城,“国保”“省保”“市保”密集,具有良好的文物保护环境,在市财政等部门的大力支持下,苏州对文物的数字化保护工作起步较早,接下来还将计划通过以点带面的形式,推动苏州珍贵文物的数字化进程。

值得一提的是,对拥有“半堂”罗汉的吴中区甪直保圣寺,有多位专家提出,应加快其数字化保护的步伐。资料显示,早在上世纪50年代,江苏省文管会就按照郭沫若的建议,请专家到保圣寺,用石膏模塑了两尊罗汉像,以为保存。而三维数字化建设项目的成果,张志新认为完全满足并超过了郭沫若、汪曾祺先生提出的要求。“这一技术的广泛运用,可以使大批优秀文化遗产在数字空间里活起来,并永久地‘活’下去。”

数字漫游紫金庵

三维数字化保护,可以让文物以数字的形式“活”下去,还可以让文物以更多的形式“活”起来。

早在2015年,专家团队对云岩寺塔数字化建设项目验收时,技术人员就依靠采集到的数据,利用3D 技术将塔身打印了出来。在对紫金庵项目的评审现场,也出现了一座经3D打印而成的“伏虎”罗汉,除了大小与原型不同,造型、神态、色泽等与实物完全一致。

“最初的设想只是想作为资料保存,随着技术不断进步,这些资料也可以灵活运用,往更多方面拓展。”徐亦鹏打开一个二维码,用手机扫一扫,便将瑞光塔以3D的形式呈现在手机上。触摸屏幕,可对塔身自由旋转展示,还可解构塔芯等。这个二维码就贴在瑞光塔的下方,便于游客更直观了解瑞光塔的结构和文化。

在云岩寺塔入口旁,也有一个二维码。沐鸣2代理云岩寺塔内部不对游客开放,但通过扫码“数字漫游”,不但可俯瞰塔身,还可进入塔内,从一层到七层全方位“漫游”。自2019年4月“数字漫游”开通以来,“登”上云岩寺塔的游客数量已超过5万人次。

更多的运用,还在于对文物本体的保护。利用数字化加大对不可移动文物的预防性保护,就是设想之一。前不久,徐亦鹏同技术人员到陕西西安考察,调研对象主要是西安城墙上的传感器。“通过传感器,对文物实时监控,让保护工作更精准,且具有预防性。”徐亦鹏拿一座古塔来打比方,传统手段的监测是一年两次,对塔身变化的“敏感度”是有限的,而安装传感器后,就可将监测次数大大提高。“比如提高到20秒监测一次,那么大风、日晒等因素对塔身的影响,哪怕是一些比较细微的变化,也能通过数据比对被实时记录下来,并对文物的预防性保护提供重要依据。西安城墙上的那些传感器,就曾帮助工作人员提前找到并解决了问题。”

“利用数字化技术预防性地保护文物,目前正是文物保护工作上的一大方向。”前不久,徐亦鹏等人到上海参加了一个交流活动,会上有一位专家就详细介绍了可操作性很强的具体方案。接下来,他们还将多向有经验的专家“取经”,积极探索并制定适用于苏州文物的预防性保护方案。

新闻链接

点云数据

点云数据(point cloud data),是指扫描资料以点的形式记录,每一个点包含有三维坐标,有些可能含有颜色信息(RGB)或反射强度信息(In-tensity)。点云数据除了具有几何位置以外,有的还有颜色信息。颜色信息通常是通过相机获取彩色影像,然后将对应位置的像素的颜色信息(RGB)赋予点云中对应的点。强度信息的获取是激光扫描仪接收装置采集到的回波强度,此强度信息与目标的表面材质、粗糙度、入射角方向,以及仪器的发射能量,激光波长有关。

法国当地时间2019年4月15日18时50分许,巴黎圣母院塔楼起火,火灾持续14小时。当年11月6日,中法双方在北京签署合作文件,就巴黎圣母院修复开展合作,中国专家将参与巴黎圣母院修复工作。点云数据再次受到广泛关注。沐鸣2代理因为早在那次大火发生前几年,已有专家对巴黎圣母院进行了数字化处理,收集了数十亿个点云数据,这对于重建被毁坏的部分而言,是极为珍贵的参考资料。

选题策划 王芬兰 高岩

稿件执行 叶永春

本版供图 吕志才


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