武汉大学×大势智慧 | 跨越时空，用科技筑起文化遗产的“数字长城”

编者按：5月19日下午，习近平总书记考察了龙门石窟，了解当地加强历史文化遗产保护利用、推动文旅产业高质量发展等情况。一凿一刻、一笔一画勾勒出的千年石窟，经历代营建，如同岁月长河里的璀璨诗章，成就了精深宏富的人类艺术宝库。近年来，龙门石窟先后进行多项国内首创或领先的数字修复项目，并运用探地雷达探测、红外成像技术、3D扫描测绘数字化技术等方法完成了奉先寺“大修”。这其中，也凝聚着武大科研团队的一份心血。

在河南洛阳的龙门石窟，一场大雪让这里变得银装素裹。卢舍那大佛低垂的眉目间，仿佛诉说着千年的故事。

在这绝美的画面中，有一群人却无暇欣赏雪景，他们正冒着风雪，为这座千年石窟做着一项重要的工作——实景三维数字化保护。

他们，正是武汉大学与大势智慧文化遗产数字化保护团队的科研人员们。

“雪花飘得越美，我们越担心。”武汉大学文化遗产数字化保护团队教授、大势智慧创始人黄先锋站在龙门石窟前，望着漫天飞舞的雪花，语气中带着一丝无奈，“激光点云怕被雪花干扰，浅浮雕的细节怕被掩盖，我们得抢在雪停前完成扫描。”

洛阳龙门石窟始建于北魏孝文帝迁都洛阳时期（公元493年），历经1400余年的营造，现存2345座佛龛和10万余尊造像，是世界文化遗产之一。这里的石窟以石灰岩质地为主，许多精美的浅浮雕造像及纹饰，表面刻痕极浅，深度甚至小于0.1毫米，这给数字化保护带来了巨大的挑战。

“浅浮雕的数字化不仅需要高精度的技术，还需要对艺术的深刻理解。”黄先锋介绍道。为此，团队邀请了湖北美术学院的叶倩老师加入，共同攻克技术难题。叶倩在现场仔细观察着每一处细节，不时与团队成员交流：“这些浮雕不仅仅是石头上的图案，它们是历史的见证，每一刀都值得我们用心去还原。”

2024年11月，由国家文物局科技教育司指导，腾讯支持的“探元计划2024”共创落地型赛道终审结果发布，武汉大学“龙门石窟微痕浅浮雕三维建模及纹饰图案的自动理解与建库检索——融合光度立体与视觉大模型的解决方案”，成功入选优质“共创落地型项目”榜单，获得共创项目资格。（详情点击：探元计划2024｜共创落地型赛道榜单发布）

该项目由黄先锋教授牵头；文化遗产智能计算实验室、测绘遥感信息工程全国重点实验室、大势智慧CTO张帆副教授，浙江大学赵磊副研究员，武汉大学历史学院、武汉大学长江文明考古研究院牛文渊博士后和多名研究生参与核心技术研发工作。

龙门石窟的石灰岩质地石窟中，存在相当部分的精美浅浮雕造像及纹饰，其表面刻痕非常浅，深度甚至小于0.1mm。对于体量较大的石窟来说，超高精细度的浅浮雕数字化与整窟数字化更是一个技术难题。该项目以龙门石窟研究院提出的实际需求为出发点，聚焦解决龙门石窟浅浮雕三维表面高精度几何建模、浅浮雕纹饰图案的自动提取、分类、检索及建库等技术难题。申报方案获得了现场专家的一致高度认可，预计将在技术层面取得重要进展，推动光度立体高精度三维建模、视觉大模型智能图像理解等前沿技术的实践验证和落地应用。

“我们希望通过技术的力量，让这些千年文化遗产在数字世界中‘活’起来。”牛文渊说道。

敦煌莫高窟：共同守护千年文化遗产

文化遗产数字化保护是一门跨学科的技术，涉及测绘遥感、摄影测量、计算机视觉、考古文博等多个领域。武汉大学文化遗产数字化保护团队正是这样一支多学科交叉的队伍，他们不仅在学术上追求卓越，还孕育了国家级专精特新“小巨人”企业——大势智慧，实现了产学研用的全过程。

“我们的故事要从敦煌莫高窟讲起。”朱宜萱教授回忆道，1996年，她作为香港志莲净苑测量首席顾问，参与了志莲净苑的数字化保护工程。

志莲净苑是一座仿唐木构佛寺建筑群，以敦煌莫高窟第172窟壁画为蓝本建造。朱宜萱带领团队在计算机中重建了一座三维动态数字化志莲净苑，通过虚拟漫游系统，可以展现建筑物的原始样貌。志莲净苑三维数字化存档工程历时10年，其成果获得了国家测绘科技进步一等奖。如今，香港志莲净苑正在申请世界文化遗产。

这一成果让敦煌研究院院长樊锦诗看到了敦煌保护的希望。朱宜萱笑着说，“我和樊锦诗一见如故，点燃了对敦煌莫高窟数字化保护的共同愿景。”

敦煌作为中国通向西域的重要门户，古代中国文明同来自古印度、古希腊、古波斯等不同国家和地区的思想、宗教、艺术、文化在这里汇聚交融。中华文明以海纳百川、开放包容的广阔胸襟，不断吸收借鉴域外优秀文明成果，造就了独具特色的敦煌文化和丝路精神。

每一个去过莫高窟的人，都会赞叹它的精美。但是，石窟寺看起来坚如磐石，历经千年，在柔韧的水、尖利的风以及热胀冷缩、虫咬蚁蛀的磨蚀、淘空下，大多面临结构失稳、水害侵蚀、风化破坏等顽症的折磨。近年来，敦煌地区气候变化，湿度上升、降雨量增加、河道涨水，都不利于壁画保存，游客参观时呼出的二氧化碳也会产生化学反应，对壁画造成影响，保护工作迫在眉睫。

2006年，李德仁朱宜萱夫妇前往敦煌考察，见到了樊锦诗。大家讨论后决定，在数字空间里重建敦煌胜景：运用现代摄影测量与遥感技术，对敦煌莫高窟进行三维数字重建，在计算机上建立一个立体敦煌。

很快，武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室和朱宜萱教授团队开始了莫高窟整体测绘数据采集工作。在数代科研人员的接力下，敦煌文物的数字化工作已达到很高水平，文物保护也开启“摄影测量+自动建模”的新模式。

黄先锋展示了一款软件，只要上传一件文物不同角度的照片，便可生成文物的3D模型。不同于科研人员使用的专业设备，即使是普通人用手机拍摄的照片，软件也能进行处理。

“除了对敦煌石窟和相关文物进行全面的数字化采集、加工和存储，我们还做了崖体形变测量、壁画色彩还原等。把莫高窟保护好，把敦煌文化传承好，是中华民族为世界文明进步应负的责任。”李德仁院士介绍，“未来，我们还要继续研究。例如，应用大数据技术对数据进行挖掘，总结不同年代绘画风格，有助于确定壁画的年代。”

朱宜萱也感到，敦煌文化保护传承工作需要更多科研人员参与。回想起初见莫高窟的情形，朱宜萱思绪万千。1963年至1971年，她作为国家测绘总局第一分局地形七队队员，在大西北的沙漠戈壁中进行过外业测量。1964年，进行航空摄影测量外业工作的她，骑着骆驼进了敦煌。

“当时莫高窟的保护刚起步，洞窟还没有门，黑乎乎的，借着白天的光线才能看到一点壁画，但是对我触动很大：敦煌学是巨大的知识宝库，值得我们去研究和保护。”朱宜萱说。

从唐长孺、朱雷等诸先生致力于研究“敦煌吐鲁番文书”，再到樊锦诗和彭金章“相识未名湖，相爱珞珈山，相守莫高窟”的爱情故事，武汉大学很早就与敦煌莫高窟结下了情缘。在武汉大学文化遗产数字化保护团队近20年攻坚克难的工作中，武汉大学续写了这份珍贵情缘。2022年5月18日，在武汉大学万林艺术博物馆开幕的《“万里千年”——敦煌石窟考古特展》，众多文物第一次离开敦煌，跨越3000公里来到珞珈山，就是这份情缘的最好见证。

“文化遗产数字化保护不仅是国家践行文化自信的体现，也是武汉大学肩负的使命。”测绘遥感信息工程全国重点实验室主任杨必胜教授介绍，数字化保护不仅能让莫高窟在数字空间中永久保存，还能实现“窟内文物窟外看”的沉浸式体验，使敦煌文化遗产在数字空间中永续利用，“已成为学术创新、学科交融、产业落地、服务社会的重要研究特色。”

复刻云冈：超大型复杂石窟的数字化突破

云冈石窟始建于1500多年前，现存主要洞窟45个，大小造像5万余尊，是世界文化遗产之一。然而，云冈石窟长期面临自然风化和结构脆弱的保护挑战。2020年，习近平总书记考察时强调，要坚持保护第一，在保护的基础上研究利用好。

云冈石窟第13窟整窟高精度三维模型

“云冈石窟的数字化保护，是我们团队面临的一次巨大挑战。”黄先锋回忆道。2015年，武汉大学与云冈研究院合作，依托三维重建技术攻克了石窟复杂结构建模的难题。在对云冈第13窟进行整窟数字化的过程中，团队运用三维激光扫描和近景摄影测量等技术，采集了28.34万张高清影像（数据量达13TB），构建了误差小于0.1毫米的三维模型，首次实现了主佛衣纹、力士托举臂等砂岩雕刻的毫米级还原。

“我们自主研发的纹理映射软件解决了大曲率表面形变问题，大规模纹理色彩融合技术解决了影像色彩差异巨大的问题。”张帆介绍，“这些成果堪称超大型复杂石窟高精度数字化的巅峰之作。”

问道武当：助力中华传统文化传播

武当山是中国道教的核心圣地，其文化遗产历史可追溯至东汉时期。明朝永乐年间，明成祖朱棣调集30万工匠历时14年建成了规模宏大的道教建筑群，形成了“北修故宫，南建武当”的天地呼应格局。现存文化遗产包括53处古建筑（如金殿、紫霄宫）和5035件文物，其中古建筑群于1994年被列为世界文化遗产。

“武当山的数字化保护，不仅是对建筑的保护，更是对中华传统文化的传承。”武汉大学信息管理学院院长王晓光介绍道。2021年，武汉大学与武当山管委会签订合作协议，启动文化遗产三维数字化保护试点项目。团队采用三维激光扫描、近景摄影测量及无人机数据融合技术，对紫霄宫、南岩宫等核心建筑进行毫米级精度三维重建，并自主研发纹理映射软件攻克木构建筑形变难题，实现了雕花梁柱、琉璃瓦顶等复杂细节的精准还原。

数字武当项目建设期间，大势智慧科研团队以武当文化为底蕴，利用先进的高精多源实景三维技术和文化基因提炼与再造关键技术，对武当文化进行资源采集、内涵挖掘、品牌输出，着力构建、释放武当文化价值。

“我们希望通过数字化技术，让这些古老的建筑在数字世界中‘活’起来。”团队成员、大势智慧副总裁徐建民说。

今年一月份，数字武当项目成功获得湖北省知识产权保护中心授予的《数据知识产权登记证书》，这是湖北省首张三维模型数据知识产权登记证书。获得证书的数据集为“武当山遇真宫龙虎殿高精多源实景三维模型数据”，是参与数字武当项目建设工作的重要成果之一，标志着武当山在探索数据知识产权保护与运用方面取得突破性进展。（详情点击：首张湖北省三维模型数据知识产权证书！数字武当项目获得！）

云梦郧阳：考古现场的数字留存

考古发掘是一个不可逆的过程，不可避免地会对原始地层、埋藏环境和出土遗物造成一定破坏。武汉大学文化遗产数字化保护团队希望通过实景三维建模技术，记录和还原考古发掘的不可逆过程。

“考古现场的数字化，就像是给历史留下一份‘备份’。”牛文渊在湖北云梦郑家湖墓地现场说道。

在国家重点研发计划《文物出土现场应急保护技术体系研究》的支持下，团队在云梦郑家湖墓地和湖北十堰学堂梁子遗址进行了研究和实践。2022年3月，云梦郑家湖墓地入选“2021年度全国十大考古新发现”。2022年9月28日，国家文物局发布消息，在学堂梁子遗址再次发现一具古人类头骨化石，命名为“郧县人”3号头骨，其保存完好程度极为罕见，专家称这是迄今所见欧亚内陆同时代最完整的古人类头骨化石。

“我们希望通过数字化技术，让这些珍贵的考古发现能够被更多人了解。”牛文渊在现场调试设备时说道。

2024年8月，文化遗产国际顶级期刊Heritage Science发表了团队在郧县人遗址数字化领域的最新研究成果。论文由牛文渊和湖北省文物考古研究院陆成秋研究员担任共同第一作者，黄先锋、李英华教授担任共同通讯作者。

在浩瀚的历史长河中，文化遗产是脆弱的，不可再生，也不能永生。然而，武汉大学文化遗产数字化保护团队正用现代科技的力量，为这些珍贵的文化遗产筑起一道不朽的数字长城。依托长江文明考古研究院、测绘遥感信息工程全国重点实验室、文化遗产智能计算实验室的科研创新和大势智慧的产业支撑，已然成为文化遗产保护领域的一支强大力量。

“我们希望通过技术的力量，让这些千年文化遗产在数字世界中‘活’起来，让更多人能够感受到它们的魅力。”黄先锋说道。

数创永恒：数据资产化激活千年文脉

缘起敦煌数字化保护工作，作为源自武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室的企业，大势智慧文化遗产保护与传承探索脚步从未停歇。24年9月由大势智慧参与建设的数字武当项目荣获由国家数据局、湖北省人民政府指导的2024年“数据要素×”大赛湖北分赛文化旅游赛道一等奖。（详情点击：“数字武当”项目荣获2024年“数据要素×”大赛湖北分赛文旅赛道一等奖）

近日，大势智慧参与建设的“云冈石窟本体三维模型数据”和“西安城墙整体高精度实景模型数据”，双双入选国家知识产权局发布的“数据知识产权登记第二批十大典型案例”。（详情点击：省知局 | 数据像“自来水”即开即用？在这场峰会寻找答案→）一系列文化遗产数据要素创新实践成果标志着大势智慧文化遗产数字化从“技术攻坚”迈向“制度护航”，激活数字资产属性。

依托“数据基座-智能中枢-应用展示-市场运营”4化解决方案。大势智慧从文化数字化、业务智能化、展示数实化、资产市场化层面，打通 “文化数字化到资产化” 全链条，破解遗产保护与数字资源资产价值转化难题。

恰逢5月18日国际博物馆日，今年的主题“快速变化社会中的博物馆未来”与团队的探索不谋而合。大势智慧团队正以科技为笔、数据为墨，在快速变化的时代中为文明传承描绘出一条“永不褪色”的未来之路——文化遗产的保护与传承早已超越了“凝固时光”的静态守护，而是通过数字化的“二次创作”，让文明在创新中获得永恒的生命力。

本文部分图文来源：武汉大学 测绘遥感全国重点实验室