2025-12-10 17:05 湖北
2025年11月28日，“因地制宜——文化遗产数字创新”边会暨数字遗产专委会2025年年会召开。文化遗产智能计算教育部实验室副主任黄先锋在会上作题为《大遗址数字化关键技术和应用》的学术报告。
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2025年11月28日，中国古迹遗址保护协会（ICOMOS China）2025年度会员代表大会在四川都江堰召开。作为会议边会之一，中国古迹遗址保护协会数字遗产专业委员会（以下简称“专委会”）召集了“因地制宜——文化遗产数字创新”边会暨数字遗产专委会2025年年会。专委会委员和近百名文化遗产相关领域的专家学者汇聚一堂，围绕数字文化遗产领域的创新实践与典型案例展开深入研讨，共同探索因地制宜地推动文化遗产高质量发展的数字创新路径。
专委会副主任委员，武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室教授、文化遗产智能计算实验室副主任黄先锋在会上作题为《大遗址数字化关键技术和应用》的学术报告。
中国古迹遗址保护协会数字遗产专委会副主任委员
武汉大学教授
测绘遥感信息工程全国重点实验室 博士生导师
文化遗产智能计算实验室 副主任
大家好，我首先快速回顾一下我们之前的一些工作内容，主要在于三个方面：
第一是大遗址数字化方面我们做过的技术工作。我来自武汉大学，主要从事测绘技术研究和测绘遥感技术在文物数字化保护方面的研究。
第二，遗址数字化之后，如何与景区、园区的数据打通；
第三，以“数字武当”为例，介绍超大体量遗址的数字化模式、技术方法与利用途径。
在过去的20年里，我们一直致力于通过技术手段，实现不同尺度遗址的数字化，从小型馆藏文物，到小型遗址，大体量遗址，甚至是千百公里级别的超大尺度的遗址。我们最早从2007年开始参与敦煌的数字化项目，到现在已经18年了。其中大家可能比较熟悉的是球幕影院，最早是在2009年进行相关技术研究。我们从2007年到2009年期间解决了相关技术难题，开发了专用的贴图软件，解决超过8K分辨率的模型纹理精准贴图问题。之后又做了很多其他数字化项目，希望让数字化过程变得更简单、更高效。
最简单的方式就是充分发挥摄影测量的力量，用相机进行建模。这个技术我们花了大概15年时间的不断研发和迭代。同时，我国有一个实景三维中国的项目，整个国家建立高精度三维数字模型，目前，我国的城市大规模三维重建中，90%以上使用的是我们自主研发的自动三维建模系统完成。我们已经可以做到使用全国产技术、包括国产的硬件来完成整个城市几百甚至上千平方公里的数字化。现在大家所在的城市，基本上都有3厘米精度的数字底座，这些底座基本都是用我们的算法生成的。
有了这个能力，我们将其应用于大型复杂石窟，比如云冈石窟。我们通过拍照方式采集了28万张照片，通过算法恢复每张照片拍摄时的位置和姿态。基于统一解算结果，我们生成其三维模型。这是通过28万张照片实现的云冈石窟三维数据结构，每张照片的分辨率达到0.085毫米。当然，目前这项技术的使用过程比较复杂，仍面临很多技术挑战，比如复杂的色彩、光照问题，以及采集过程的质量控制等，这些都还没有完全解决好。
另外，今年在腾讯探元计划的支持下（2024年立项，2025年执行），我们与龙门石窟的高俊苹老师合作，针对浅浮雕石刻开展了数字化技术研究。
与云冈石窟不同，龙门石窟的刻痕很浅，工艺和方法有所不同。我们希望降低数字化的成本，同时能够确保这些细微结构的生成，并实现纹理与几何的精确对应。为此我们使用了一种称为“光度立体”的三维成像方法，通过光影变化来解析三维结构，我们发明了一种基于人工智能的光源解析方法，降低使用的门槛；同时，我们发明了一种“广义空三”处理方法，能够将几何和纹理进行精确对应。
这是古阳洞的一块数据，纹理和几何完全对应。大家看我手覆盖的这个区域，每个字的几何和纹理都能对齐。这样就能确保文物数字化是真正精准的。
除了石窟，我们还针对建筑遗址等其他类型遗址研发了一套硬件设备，将激光、相机、RTK模块等硬件集成在一起，希望能简化文物测绘和考古遗址记录的流程。这套系统的核心是算法，我们把我们在图像和激光领域积累的算法进行结合，针对硬件进行优化，能够集成激光扫描等功能，在复杂空间中移动采集数据，并生成精细的点云。比如像街区、古建，都是一个很好的采集工具。我们不仅能生成点云，还能构建三维模型。这是我们在罗马广场做的测试，人走一圈就能快速生成整个场景的三维模型和图像。
罗马广场测试影像效果示意
具备这个能力后，我们又在思考能否实现更大范围的数字化。我们一直在做卫星建模，将三维重建算法应用于卫星数据，现在可以支持各种卫星平台，能够利用国产卫星和国产算法构建的全球三维模型，比如这个金字塔的3D数据。为了确保技术可控，我们让所有算法都支持国产硬件，符合信创要求。
第二部分，我们将这些数字技术应用于实际场景，和西安城墙管委会合作，构建了西安城墙的“数字方舱”。通过将三维模型、传感器、互联网、三维可视化、人流监测等技术结合，并接入AI大模型，使其能够对城墙的安全进行风险识别。
最后一部分是关于超大体量遗址的数字化，这可能是大家比较关心的内容——以武当山为例的超大体量山岳遗址数字化保护实践。
武当山数字化的难点在于其规模庞大，结构非常复杂，采集和处理的挑战都非常的大。武当山总面积约312平方公里，分布着各种不同体量的古建筑、碑刻题记、馆藏文物，武当山还有非物质文化遗产。武当山面临的问题是遗产受保护限制，不能过度建设，游客来了也只能看有限的区域。我们希望通过数字化手段突破文化遗产地发展的物理空间限制，将地理空间、可移动与不可移动文物、非物质文化遗产全部数字化，并让非物质文化遗产在对应空间中得到演绎。
基于这个思路，我们构建了“数字武当”资产库，利用前面介绍的全空间数字化能力，从小到大构建数字资产群，为后续应用打下基础。我们将整座山通过航空摄影测量进行了整体数字化，建立了3-5厘米分辨率的三维模型，对于景区保护和管理来说是一个遗址保护的基础性数据。
数字化之后，我们对每个宫观都进行了精细化建模，实现从整体到附件的分级数字化，并建立了三维数字模型。这些模型可以进行整体到局部的简化、切割，变成数字资产和数字内容。我们还对建筑进行了拆解，用于数字化演绎。在此基础上，我们做了更细致的阐释，比如对已消失建筑进行虚拟复原，对文化元素进行拆解、解释和数字演绎。整个工作量非常大，共构建了42681个组件。
我们从山体到局部都做了大量工作，对建筑进行现场调研，在数字环境中进行拆解，还原其建造过程。我们还邀请了武大、华科等校的建筑学老师提供专业咨询，让我们更好地理解武当山古建筑的特点。
基于这些数字资料，我们进行了深度加工和展示演绎，将数据转化为可传播的信息。这些都是基于数字内容生成的材料、可交互系统，包括虚拟复原古建筑，同时利用高光谱采集已褪色彩绘，通过光谱残留线条恢复古代绘画图案。
每个建筑都有自己的特色，基于这些我们建立了元素库，并用于文创开发。我们现在还在开发AI导览等小程序内容，用于研学和研究。同时也在尝试将数字内容应用于游戏场景，打通从数字内容到游戏的链路。
我们还在武当山开发了一款VR剧《入境武当》，属于大空间VR体验剧场。用户可以戴着VR眼镜，基于数字素材浏览和体验整个数字武当。这相当于将武当山从整体到局部、从拆解到利用全链路打通了。
从平面到空间：早期以平面拍照记录为主，逐渐发展到空间乃至全方位数字化；
从表面到实体：从“一张皮”慢慢深入到内部，从可见元素到不可见现象，包括结构关系；
从传统人工为主到人工智能为主的表现方式：包括隐性知识的表达、理解和信息提取；
从技术到服务：以前数字化重在数字化本身，现在则延伸到资产化、精细化管理，未来将在文化研究、弘扬和创新方面发挥更大作用。
技术本身仍需不断迭代，因为目前数字化成本仍然较高，还有很多技术工作和研究工作要做。我们的工作就是继续推进数字化技术和装备的发展。谢谢大家！
来源｜CHCD数字遗产专委会
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