摘要：历史文化遗产承载着中华民族的基因和血脉，是前人留给我们的宝贵财富，有着诸如历史、艺术、科学、文化、经济等多方面的重要价值。只有将科技创新作为文化遗产保护利用的推动力，让文化遗产与人们现实生活相融相生，才能不断激发和延续文化遗产生生不息的生机与魅力，更好地发挥文

全文刊登于《中国文化遗产》2024年 第2期《笔谈：数字化为文明赋彩》P9-12

历史文化遗产承载着中华民族的基因和血脉，是前人留给我们的宝贵财富，有着诸如历史、艺术、科学、文化、经济等多方面的重要价值。只有将科技创新作为文化遗产保护利用的推动力，让文化遗产与人们现实生活相融相生，才能不断激发和延续文化遗产生生不息的生机与魅力，更好地发挥文化遗产在社会现代性发展过程中的价值与意义。国务院办公厅印发的《“十四五”文物保护和科技创新规划》提出，树牢文物保护要依靠科技的发展理念，改善文物科技创新生态，持之以恒加强基础研究，加快推进急需技术攻关和应用，加强人才培养和跨学科合作，推动文物保护利用提质增效。建成遗产主要包括古建筑、古遗址、古村落、石窟寺、石刻、壁画、近现代重要史迹及代表性建筑，以及在建筑式样、分布或与环境景色结合方面具有突出价值的历史文化名城、街区、村镇。

在数字化时代的背景下，建成遗产的数字化是文物保护依靠科技的关键实现途径。物质文化遗产由物质形态向数字形态的转化，是其本身及其承载的文化信息走向公众参与教育和价值观建构、走向世界参与文明互鉴的基础，也符合我国精神文明建设、优秀传统文化传承的时代使命和需要。此外，从世界遗产保护与国际文化竞争的视野来看，文化遗产数字化也将提升中国传统文化在世界的传播力、影响力，从文化遗产价值研究、数字化保护、科技融合、构建遗产关联性等层面提供了全面、科学、可视的数据基础和能力支撑。

新一代测绘技术的出现，以实景三维作为我国新型基础测绘的标准产品，是构成数字经济、数字政府的重要空间基底[8]。新一代测绘技术，可实现对建成遗产三维数字形式的记录与保存，在精度、纹理、展示分析、交互等方面具有无可比拟的优势，在文物古建的数字修复方面也具有不可替代的价值。同时，以建成遗产的实景三维作为载体，挂接各类属性数据，建立综合服务数据库，从而支撑数据分类、检索调度、共享分发等众多现实管理需求，也是文化遗产保护行业的迫切所需。

一、新一代测绘技术的发展

测绘技术经过长时间的发展，逐步从以光学机械模式的传统测绘，过渡到以计算机数据处理支撑的信息化测绘，并进入到实景三维的智能测绘新时代。实景三维是对一定范围内人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字空间，是新型基础测绘的标准化产品，是国家重要的新型基础设施，为经济社会发展和各部门信息化提供统一的空间基底。实景三维属于新型基础测绘标准化产品的主要形式，是其数据成果之一，新型基础测绘是实景三维数据生产的能力基础。

与传统的测绘地理信息产品比较，实景三维的主要特征包括以下几个方面的转变：

从“抽象”到“真实”：实景三维是对现实世界的真实描述，将原有受测绘手段约束只能对现实世界进行抽象描述，转变为采用新技术对现实世界真实直观刻画。

从“平面”到“立体”：由现有以“点、线、面”要素为核心的 4D 产品对现实世界的二维平面抽象表达，扩展至以“体”要素为核心的新产品对现实世界的三维形象表达。

从“静态”到“时序”：实景三维是对现实世界的时序化描述，不仅能够反象表达。现实世界的某一时点当前的状态，还可反映多个连续时点的状态，时序、动态展示现实世界的发展与变化[9] 。

从“按要素、分尺度”到“按实体、分精度”：实景三维突破现有基础地理信息要素对现实世界分尺度表达的概念，达到“一个实体只需要高精度施测一次”，切实提高对现实世界的描述准确性。

从“人理解”到“人机兼容理解”：与以前对现实世界的“一张皮”表达相比，实景三维不仅包含几何结构和纹理信息，还蕴含丰富的空间关系、社会经济等信息，通过结构化语义化处理，支持机器自动解译与识别，真正实现了“机器难懂”到“机器易懂”的转变。

从“陆地表层”到“全空间”：现有地理信息产品更侧重陆地表层空间的描述，实景三维实现“地上下、室内外、水上下”全空间的一体化描述。

为了保障以实景三维为基础的新一代智能测绘建设，需要提升测绘数据的获取能力及快速化智能处理水平。人工智能与测绘装备研发相结合，为研发智能化的测绘装备提供了历史性的发展机遇。我国目前在无人机、移动测量、地面测量仪器等方面已与国外最先进水平相当，将无人机、地面移动测量装备与人工智能结合，攻克智能测绘体系的“自主、智能、感知”关键技术问题。通过自主导航与智能任务规划、测量机器人核心传感器设计与研制、测量机器人智能协同控制技术、测量机器人环境感知与动态重建、场景理解与机器人自主测量、测量机器人集成、测试与验证平台等关键技术，以智能测量形成数字化技术的核心竞争力。

二、天空地多源影像建成遗产三维重建

我国悠久的历史文化孕育了丰富多彩的建成遗产，受自然和人为因素的影响，分布广泛的建成遗产呈现出零散偏远、不可移动、脆弱易毁等特点。新一代测绘技术利用卫星遥感（天）、无人机（空）、地面摄影（地）多源影像，联合完成建成遗产三维重建，其非接触式采集、自动化智能计算、高精细模型成果等优势，为建成遗产数字化建设提供了安全至上、效率和质量并重的方案。

近年来，我国卫星的数量和影像分辨率都得到极大提升，使得地表目标场景的三维重建成为可能。卫星遥感影像覆盖范围广、成本低、易获取等特点，是构建建成遗产及其周边场景的理想数据源。卫星影像建模，创新了卫星影像多模态、多实相、多角度高精度实景三维的构建能力，主要表现在：突破传统立体像对的约束，将不同时相的多源卫星影像稳健匹配，实现高精度定向和配准；利用众源卫星影像的深度估计和精化，实现从二维影像到三维几何的稠密重建，构建建成遗产三维数字底座；增强几何结构的表达，基于特征线对建筑物约束，确保建筑墙线垂直，几何轮廓清晰，提升三维底座的质量。除了三维模型，新型测绘技术还可基于卫星影像生成DLG（数字线划地图）、DEM（数字高程模型）、DOM（数字正射影像图）等基础测绘产品，适用于建成遗产不同场景的实际需要。

除了卫星影像大范围地形级三维场景重建，建成遗产高精度、高精细数字三维重建需要更多不同维度的影像数据源加入。空、地及室内联合建模，融合了航空倾斜摄影、地面近景摄影、室内拍摄影像等空地众源数据，无人机倾斜摄影技术可以对建成遗产建筑上半部分完成影像采集并构建整体外轮廓的三维模型，但到了古建筑的底部和室内，在物体遮挡、影像分辨率等因素的影响下，模型的质量则大打折扣；结合近景摄影测量技术，利用地面设备，如激光扫描仪、全景相机、影像RTK等，对古建筑底部、内部进行补充采集，空地一体联合完成多维度影像融合配准和重建，自动化生成建成遗产空一地一室内多维一体的实景三维模型。自动化建成的模型，通常是近似格网分割的“表皮”模型，多为连续的三角面构成的表面模型，由于天气光线、空三pos参数等因素的影响，会存在模型的空洞、扭曲、色彩不一、纹理拉花等问题，还不能达到建成遗产三维数字化的要求。依托模型和场景修饰软件，如市面上常用的DP-Modeler，可针对市面上的自动化建模软件的成果进行精细化修编，以解决建筑物变形、悬浮物删除、丢失部件还原等难题，不仅能保证空、地及室内一体化建模成果厘米级的测绘精度，也可完美复刻建成遗产的构型、纹理、色彩等细节，达到文物存档级标准。空地一体联合精细化三维建模技术目前已被运用到众多建成遗产数字化保护项目中，如武当山金殿高精度实景三维建模（存档级）、鄂州观影阁水上下一体三维重建、山西古建筑真彩色模型构建等等。

天一空一地多源影像数据间存在重叠区域小、尺度跨度大、视角变化大等客观差异，不同数据源所构建的模型成果，就类似于不同比例尺的地图，如何将其进行匹配融合，是建设建成遗产三维数字底座的关键。天一空一地一体多源影像匹配与联合定向技术，能够克服天空地多模态影像数据（卫星影像、倾斜影像、高光谱影像、地面近景影像）在分辨率、摄影角度、影像辐射特性等方面的差异，通过POS辅助、DSM引导、预制地形影像空三匹配策略、抗变形矩不变特征匹配等技术综合应用，解决多源影像间转点的匹配难题；通过大规模多模影像分治嵌套剖分迭代求解方法，以处理器协同均匀配置算法管道节点，实现局部一全局交向迭代的分布式并行空三定向和无缝配准，为后续天一空一地影像联合三维建模提供保障。

基于建成遗产三维数字底座，相关单位可建设文物保护和管理信息化平台，开展古建筑高精度测绘成图、多源异构数据分类建库存档、一张图融合和多终端可视化渲染、天一空一地立体精细监测等众多创新技术应用，提升建成遗产管理、保护、开发利用的水平，把建成遗产的数字化融入到国家数字政府、数字经济的建设发展中。

三、文化遗产数字化的交叉学科融合与人才培养

高校是建成遗产数字化技术研究和利用的前沿，是数字化技术人才培养和成长的摇篮，亦是数字化技术传播和推广的基地。

建成遗产数字化涵盖数字记录、勘测、修复、展呈及数据发掘、转化与共享，涉及人文学科、信息学科、工程学科、艺术学科、管理学科等多学科知识体系的交叉融合发展。在信息化、数字化、智能化大背景下，高校利用学科背景、科研成果已初步探索建立跨学科、跨领域、跨部门的文化遗产保护利用协同创新方式。

在考古和文博两大专业方向基础上，教育部于2015年正式在历史类专业中增设文化遗产本科专业。文化遗产专业集文化遗产调查、研究、保护、展示教育与研究于一体，除需熟悉中国史、文化史外，还需掌握考古、艺术、建筑等学科知识，了解数字档案、数字展陈、数字沉浸、数字安全等工具方法，以数字为媒，实现文化遗产的多样化表达和可持续发展。

自梁思成先生开创中国现代建筑高等教育和中国传统建筑研究以来，高校建筑类专业不断发展形成了多层次的建成遗产保护理论和实践体系。建筑学、城乡规划、历史建筑保护工程等专业联合多学科专家和机构，从历史文化名城名镇名村保护与规划、传统村落保护与复兴、工业遗产保护与利用等角度开展了丰富的产学研活动。

2023年6月，在常青院士的顾问指导下，华中科技大学建筑与城市规划学院和武汉天际航信息科技股份有限公司联合发起“传统的未来：首届建成遗产数字化与创新应用大赛”。全国350余支团队，或跨专业、或跨院校、或跨校企组队参赛，充分体现了建成遗产数字化多学科交叉融合的发展趋势。通过大赛系列教育培训和公众传播活动，推动新型测绘、机器视觉、人工智能等数字化技术在遗产保护利用中普及应用，推动跨学科跨专业协同创新，提高青年学子的数字意识和研学能力。

艺术学、管理学、计算机等相关学科类专业亦分别从文化遗产活态传承、活化利用、虚拟修复、智慧管理等领域展开文化遗产保护利用的创新和融合。艺术专业可探索三维数字建模技术与雕塑类文物保护相结合，数字图像处理技术与文物修复相结合，重现文物的原貌和价值。文化产业管理专业可将“传媒”和“艺术”结合，通过数字媒体、虚拟现实、人工智能等技术，助力非遗保护传承、传播交流、教育普及和创新发展。

数字化是文化遗产价值传承和创造的重要路径之一，数字采集、数字修复、数字存储、数字传播、数字服务、数字管理为文化遗产可持续发展提供新动能。当前我国文化遗产数字化发展仍处于起步阶段，文化遗产保护、研究、利用从业者普遍缺乏数字科技知识和背景，需要从高等教育阶段重视文化遗产数字化人才培养，形成多学科多专业融合的科研团队和培养体系，以跨学科知识强化文化遗产的基础研究、保护规划和展示利用。细化优化人才培养方案，建立校级共享教学实验室、区域共建科研平台，鼓励高校与文化遗产研究保护机构开展校企合作，培养更多具有创新思维和实践能力的人才，为文化遗产数字化发展提供有力的人才保障。

面向数字化、智能化的新型测绘技术深刻改变了建成遗产的保护、开发和发展方式，为政府提升相关治理能力提供了新的途径，也推动了我国文化强国建设目标的进程。目前，全国各地已陆续将新型测绘技术运用到建成遗产的数字化保护与开发工作，产生了如数字博物馆、3D文物、智慧景区、虚拟古镇、三维数字化考古等典型应用，分别为文化遗产保护、管理、研究、教育、传播等拓展了新模式。众多案例实践证明，在建成遗产保护与开发中的安全性、交流性、大众性、环保性方面，新型测绘技术正发挥着无可比拟的技术和成本优势，是文化遗产走向数字新未来的关键实现途径。

在国家大力推进文化复兴、文化自信的当下，利用实景三维等新型测绘技术，加强文化遗产价值挖掘创新，全面展示、传播中华文明的灿烂成就，将是政府部门、文物保护机构、高校师生、测绘工作者等共同的责任和时代使命。

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来源：考古研史