關(guān)于現(xiàn)代科技論文(2)
關(guān)于現(xiàn)代科技論文篇二
現(xiàn)代科技與文化遺產(chǎn)保護(hù)
摘要：文童依據(jù)文化遺產(chǎn)保護(hù)體系的框架對當(dāng)代文物睬護(hù)技術(shù)做了進(jìn)一步的系統(tǒng)梳理與整體研究，探討了技術(shù)應(yīng)用的重點及邊界。提出當(dāng)代《物保護(hù)科技可分為三個層面 第一個層面是圍繞價值發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘領(lǐng)域的新技術(shù)：第二個層面是圍繞價值保存、保護(hù)領(lǐng)域的新技術(shù).第三個層面是圍繞價值傳播、利用領(lǐng)域的新技術(shù)。它們共同構(gòu)成了新的文物保護(hù)技術(shù)體系框架。文化遺產(chǎn)價值發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘領(lǐng)域相關(guān)新技術(shù)應(yīng)用旨在真實、完整、高效的記錄文化遺產(chǎn)珍貴的價值信息具體實踐包括，基于三維激光掃描、攝影建模技術(shù)的遺產(chǎn)空間幾何信息采集;遺產(chǎn)材料成分提取分析：獲取海量數(shù)據(jù)的存儲技術(shù)等。文化遺產(chǎn)價值保存、保護(hù)領(lǐng)域相關(guān)新技術(shù)應(yīng)用側(cè)重于提供適宜的操作方法.主要包括：無損/微損的遺產(chǎn)殘損病害檢測技術(shù)：動態(tài)信息監(jiān)測及安全性評價技術(shù)，遺產(chǎn)關(guān)鍵性保護(hù)修繕、修復(fù)、維護(hù)技術(shù) 三維數(shù)字化修復(fù)技術(shù)等。文化遺產(chǎn)價值傳播、利用領(lǐng)域相關(guān)新技術(shù)的應(yīng)用為其提供了數(shù)字化、信息化的媒介諸如：虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)、移動終端技術(shù)與云平臺應(yīng)用等，
關(guān)鏈詞：文化遺產(chǎn)保護(hù);新技術(shù);價值發(fā)現(xiàn);價值深護(hù) 價值傳播與利用
近年來，隨著全社會對于文化遺產(chǎn)保護(hù)理念、認(rèn)識的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)代科技對文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的突出作用日益顯現(xiàn)，保護(hù)工作中的科技含量不斷增加，新科技、新裝備大量涌現(xiàn)和應(yīng)用，這是一種可喜的形勢。但由于新技術(shù)、新成果橫跨不同學(xué)科領(lǐng)域、非常龐雜，現(xiàn)有文獻(xiàn)研究大多局限于單一具體技術(shù)，因此有必要依據(jù)文化遺產(chǎn)保護(hù)體系的框架對其做進(jìn)一步的系統(tǒng)梳理與整體研究，探討技術(shù)應(yīng)用的重點及邊界，以便今后能做到有的放矢。這對于當(dāng)下文化遺產(chǎn)保護(hù)事業(yè)而言是意義重大且十分緊迫的。由于篇幅所限，文中僅以古建筑領(lǐng)域為對象展開討論，旨在拋磚引玉，難免掛一漏萬。
一、文化遺產(chǎn)保護(hù)體系與保護(hù)技術(shù)體系框架概述
價值評估是文化遺產(chǎn)保護(hù)的基礎(chǔ)和主線，在《文物保護(hù)法》及《中國文物古跡保護(hù)準(zhǔn)則》中已有明確表述：通過對保護(hù)對象的研究，確定保護(hù)對象所具有的主要價值，分析確定這些價值各個層面的特征，確定反映這些價值特征的物質(zhì)載體，如特定時期的構(gòu)件、獨特的結(jié)構(gòu)做法、特殊的構(gòu)造處理、典型的風(fēng)格、相關(guān)的附屬文物等，然后根據(jù)對這些價值載體的現(xiàn)狀評估，采取相應(yīng)的保護(hù)措施，通過改善這些價值載體的保存狀況，達(dá)到對文化遺產(chǎn)價值和文化遺產(chǎn)物質(zhì)遺存的有效保護(hù)和合理利用。由此當(dāng)代文化遺產(chǎn)保護(hù)學(xué)科構(gòu)建出三個層面或領(lǐng)域的基本體系。依據(jù)此體系，當(dāng)代保護(hù)科技可分為：即第一個層面是圍繞價值發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘領(lǐng)域的新技術(shù);第二個層面是圍繞價值保存、保護(hù)領(lǐng)域的新技術(shù);第三個層面是圍繞價值傳播、利用領(lǐng)域的新技術(shù)。它們共同構(gòu)成了新的保護(hù)技術(shù)體系框架。在真實、完整、高效的記錄文化遺產(chǎn)珍貴的價值信息，具體實踐包括：基于三維激光掃描、攝影建模技術(shù)的遺產(chǎn)空間幾何信息采集;遺產(chǎn)材料成分提取分析;獲取海量數(shù)據(jù)的存儲技術(shù)等。
(二)文化遺產(chǎn)價值保存、保護(hù)領(lǐng)域相關(guān)新技術(shù)
文化遺產(chǎn)價值的保存、保護(hù)研究重點在于為實踐環(huán)節(jié)提供理論、規(guī)制和操作層面的支持。該領(lǐng)域中新科技的應(yīng)用側(cè)重于提供適宜的操作方法，主要包括了：無損/微損的遺產(chǎn)殘損病害檢測技術(shù);動態(tài)信息監(jiān)測及安全性評價技術(shù);遺產(chǎn)關(guān)鍵性保護(hù)修繕、修復(fù)、維護(hù)技術(shù);三維數(shù)字化修復(fù)技術(shù)等。
(三)文化遺產(chǎn)價值傳播、利用領(lǐng)域相關(guān)新技術(shù)
文化遺產(chǎn)價值的傳播、利用研究涵蓋“遺址公園規(guī)劃”、“歷史街區(qū)的保護(hù)、整治與再利用”、“遺址博物館設(shè)計”等方向。該領(lǐng)域中新科技的應(yīng)用為其提供了數(shù)字化、信息化的媒介，諸如：虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)、移動終端技術(shù)與云平臺應(yīng)用等。
二、文化遺產(chǎn)保護(hù)新技術(shù)應(yīng)用
(一)價值發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的相關(guān)新技術(shù)應(yīng)用
全面掌握文化遺產(chǎn)的三維幾何、影像及材料成份等基礎(chǔ)信息對于文化遺產(chǎn)保護(hù)至關(guān)重要。相關(guān)新技術(shù)可歸為兩部分：
1.三維幾何信息采集技術(shù)應(yīng)用
該技術(shù)主要分為三維激光、攝影、光柵采集與成型技術(shù)三類。
(1)三維激光采集技術(shù)：是利用激光束的高精度測距原理獲取對象的幾何形體空間信息。掃描設(shè)備范圍從0.2米至2000米，精度從0.02毫米至6毫米的全覆蓋，滿足從碑刻、陳設(shè)到古建筑、城市規(guī)劃等高精度的采集需求。優(yōu)點是精確度高，覆蓋面廣，受環(huán)境光干擾小。主要技術(shù)難點在于：對于大尺度的不可移動文物(如古建筑等)，每一站采集的有效視角和有效而是有限的，經(jīng)多次拼站后，如何保持建筑物的整體精度;將點云圖最少干預(yù)地解讀為工程用三視圖尚沒有好的解決辦法;點云色彩的還原度較差。對j二小尺度的文物，主要技術(shù)難點在于：對形體復(fù)雜的文物，內(nèi)部遮擋部分較難獲取;反光物和毛絨、頭發(fā)等材質(zhì)的掃描等。
(2)攝影采集與成型技術(shù)應(yīng)用：是在原有攝影測量技術(shù)基礎(chǔ)上與計算機(jī)算法結(jié)合的幾何形體測量成型技術(shù)，包括了不同尺度的對象采集。優(yōu)點是色彩、材質(zhì)、影像的原真度高。主要技術(shù)難點在于：幾何形體精度較三維激光差，采集時受環(huán)境光影響較大。
(3)光柵(白光)采集與成型技術(shù)應(yīng)用：利用光柵與計算機(jī)算法結(jié)合形成的幾何形體采集成型技術(shù)。優(yōu)點是影像好、精度高。主要技術(shù)難點在于：僅適用于小尺度的掃描對象。
2.材料成分提取分析技術(shù)應(yīng)用：材料信息的采集、提取與分析在文化遺產(chǎn)保護(hù)工作中有著重要意義，通過材料的研究可以判斷其成分、產(chǎn)地，并為復(fù)原、修復(fù)乃至斷代研究奠定基礎(chǔ)。常用的材料分析設(shè)備主要有光譜分析類和顯微鏡類，又分便攜型及實驗室型兩種。光譜分析類包括：X射線熒光光譜儀、紅外光譜儀、傅里葉拉曼光譜儀等;顯微鏡類則包括：偏光顯微鏡、原子力顯微鏡、掃描電鏡等。在實際工作中，大多通過便攜式設(shè)備快速定性檢測與實驗室設(shè)備常規(guī)定量檢測相結(jié)合的方式進(jìn)行。
(二)價值保護(hù)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)應(yīng)用
1.病害無損/微損檢測技術(shù)應(yīng)用
文化遺產(chǎn)的無損/微損檢測技術(shù)是文保科學(xué)研究中重要的一個研究方向，也是保護(hù)過程中不可或缺的前期工作?？焖?、非/微接觸、大面積掃描、多通道、自動化是無損/微損檢測技術(shù)的優(yōu)勢。在文化遺產(chǎn)保護(hù)的嚴(yán)峻形勢下，利用無損/微損檢測分析病害問題，不僅提高了效率，還可以最大程度的避免人為因素的干擾和影響。 以古建筑木構(gòu)件的內(nèi)部病害檢測技術(shù)為例。以往多采用人工目測、敲擊表面聽聲判斷的方法，受制于操作者的經(jīng)驗，其結(jié)果偏差較大。運用X射線攝影雖能快速檢測內(nèi)部病害狀況，但設(shè)備笨重、輻射強(qiáng)，現(xiàn)場應(yīng)用困難。非金屬超聲波儀采用表面接觸式檢測，但超聲波探頭與物體間需使用耦合劑，不適用于檢測表面附著壁畫、彩繪的情況。而應(yīng)力波儀和微鉆阻力儀的配合使用不僅可以對木構(gòu)件內(nèi)部病害狀況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，其數(shù)據(jù)還可用于預(yù)測木構(gòu)件彈性模量、抗壓抗彎強(qiáng)度等力學(xué)性能，為木結(jié)構(gòu)的安全性評價提供依據(jù)。
對于古建筑的磚石構(gòu)件則采用斷層超聲成像儀、地質(zhì)雷達(dá)、Tersis儀等，可定性及定量檢測其表面及內(nèi)部的病害殘損狀況。
2.無損監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用
病害監(jiān)測技術(shù)是預(yù)防性的保護(hù)模式，是認(rèn)識文化遺產(chǎn)褪變過程及時發(fā)現(xiàn)其安全隱患的基本方法。通過整合計算機(jī)技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GIS技術(shù)、多媒體技術(shù)等手段，建立能夠完整、持續(xù)的采集傳輸相關(guān)信息數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過多種方法監(jiān)測古建筑各主要結(jié)點的空間存在狀態(tài)、屬性變化，以及周邊環(huán)境的變化，如古建筑的基礎(chǔ)穩(wěn)定性、承重結(jié)構(gòu)受力、梁架結(jié)構(gòu)變形、屋面外觀完整性、彩繪壁畫，包括：裂隙、沉降、石基風(fēng)化、受力、開裂、蟲蛀、變形、傾斜、斷裂，彩繪或壁畫的龜裂、褪色、風(fēng)化、人為損壞等。繼而應(yīng)用動態(tài)有限元模型分析技術(shù)、結(jié)構(gòu)損傷識別理論、智能化傳感系統(tǒng)和信號處理技術(shù)等。實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)(線上)診斷預(yù)警和(線下)專家處理，同時揭示出變化規(guī)律(趨勢)及形成因素，做為古建筑進(jìn)一步保護(hù)措施的依據(jù)。
具體來說：監(jiān)測裂隙采用光纖光柵裂隙傳感器;監(jiān)測沉降采用定點式剖面沉降壓力計;監(jiān)測受力采用光纖光柵應(yīng)變傳感器;監(jiān)測梁架變形采用光纖光柵位移傳感器;監(jiān)測柱墻傾斜采用光纖光柵傾角傳感器;監(jiān)測石基風(fēng)化、屋面外觀和表面變化痕跡采用工業(yè)照相機(jī);監(jiān)測白蟻等蟲害采用微波雷達(dá)儀等。另外針對古建筑整體或局部沉降、位移以及材料表面殘損程度等的監(jiān)測，配合三維激光掃描，依具體情況，以數(shù)月至數(shù)年一次為宜。對于古建筑材料內(nèi)部病害方面的監(jiān)測則配合無損/微損檢測，亦以數(shù)月至數(shù)年一次為宜。
3.修繕、加固新技術(shù)應(yīng)用
修繕、加固新技術(shù)立足于古建筑的特殊性――在修復(fù)時必須最大限度地保留原有的結(jié)構(gòu)和材料、工藝特征。無論是結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)還是材料的替換，都必須嚴(yán)格遵循這一原則。
古建筑木構(gòu)件的碳纖維板微創(chuàng)加固技術(shù)，主要利用3毫米厚碳纖維板嵌入式技術(shù)對文物建筑的梁柱等進(jìn)行加固的方法。具有較少影響古建筑的價值信息，高抗拉強(qiáng)度、質(zhì)量輕、強(qiáng)度/重量比值高，修復(fù)體積小、施工作業(yè)面小、施工簡易，運輸儲存方便、易于裁剪、不易腐蝕老化等優(yōu)點。
磚石構(gòu)件的滲透增強(qiáng)或憎水技術(shù)、無損排鹽技術(shù)、無損防潮層修復(fù)技術(shù)、新型石灰基材料與修繕工藝的運用在一定程度上減少了傳統(tǒng)修復(fù)過程中的副作用，大大提高了修繕的質(zhì)量。
以往在古建筑構(gòu)件修復(fù)前，很難直觀了解修復(fù)后的效果。而借助三維數(shù)字化模擬修復(fù)技術(shù)，通過對已損壞的構(gòu)件整體進(jìn)行三維掃描，對缺損部分進(jìn)行數(shù)字化模擬，確定合理的方案后，再結(jié)合3D打印技術(shù)實現(xiàn)最終的修復(fù)。
(三)價值傳播與利用領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)應(yīng)用
國內(nèi)古建筑保護(hù)領(lǐng)域普遍存在著輕價值傳播和公眾教育的現(xiàn)象。古建筑本體、專業(yè)研究保護(hù)成果、公眾之間的割裂客觀上讓古建筑研究、保護(hù)逐漸走向小眾。因此亟待運用新的數(shù)字化技術(shù)方法來消弭這種界限，而大量的實踐探索也應(yīng)運而生。
1.虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用
虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出以下特點：更豐富――可以承載大數(shù)據(jù)量的顯示，最新技術(shù)已可以呈現(xiàn)真實尺寸數(shù)百平方公里的數(shù)據(jù);更精細(xì)――法線貼圖、置換顯示燈技術(shù)將每一個視覺細(xì)節(jié)都可以還原至虛擬顯示系統(tǒng)中;更高效――圖形化交互編程系統(tǒng)，使大部分交互以流程圖的方式創(chuàng)建，制作效率大大提高。因而通過虛擬在線技術(shù)、參與度提升及激發(fā)互動模式等使得文化遺產(chǎn)的價值傳播更加主動，更易于為大眾所接受。
諸如投影、移動端交互、三維立體顯示等技術(shù)手段均可運用在古建筑虛擬博物館中，藉此拉近博物館、展品和公眾的距離。而體感交互技術(shù)則打破了現(xiàn)實與虛擬世界的最后一道壁壘，虛擬游覽、虛擬互動建造系統(tǒng)等寓教于樂的交互產(chǎn)品，極大地提升了公眾的觀覽體驗，同時也達(dá)到價值傳播的目的。
2.互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
將三維激光掃描、無損/微損檢測結(jié)合BIM技術(shù)對古建筑進(jìn)行原真、完整的精確建模，通過高效的算法對結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行數(shù)值仿真模擬，結(jié)合實時監(jiān)測，實現(xiàn)了動態(tài)化的古建筑安全性評估、預(yù)警以及數(shù)字化修繕，三維激光掃描、檢測、監(jiān)測、修復(fù)技術(shù)在此融合。各環(huán)節(jié)的成果也將直觀的顯示在BIM模型中，通過云平臺可以在PC、游客觸摸屏、手機(jī)等媒介上實現(xiàn)對其的管理與宣傳教育。
應(yīng)用二維碼和手機(jī)APP技術(shù)的文化遺產(chǎn)快速導(dǎo)覽系統(tǒng)，則實現(xiàn)‘了快速查詢、檢索博物館地理信息位置、展品信息等功能，并根據(jù)定位系統(tǒng)推送游覽路線、播放導(dǎo)覽語音，以很小的成本投入，即能滿足游客主動性的信息獲取。
三、結(jié)語
新科技的優(yōu)勢在于其汲取了各領(lǐng)域最新的研究成果，而不完善之處也體現(xiàn)在成本較高和不甚穩(wěn)定等方面，還需要通過大量的保護(hù)實踐去驗證、去修正。通過架構(gòu)新的保護(hù)技術(shù)體系框架，分門別類的選擇適宜性的新技術(shù)，使其在各領(lǐng)域中“落地生根開花”，不失為一種可行的思路和方法。運用新科技的力量推動文化遺產(chǎn)保護(hù)事業(yè)發(fā)展的大方向是明確的，但還有很長的路要走，值得每一位文保工作者、管理者去探索、去思考。
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