保護既要關注莫高窟文物本體，也要注重探尋文物病害生成機理
一幅完整壁畫的數字化，需要拍攝數千張照片。拼接則更為複雜，根根發絲都要“無縫銜接”。近年來，随着三維雷射掃描技術的開發應用，洞窟資料采集精度和效率大大提升
來自莫高窟等石窟遺址及敦煌藏經洞文獻的6500餘份高清數字檔案面向全球開放
文 |《瞭望》新聞周刊記者 宋常青 任延昕 張玉潔
到過莫高窟的人，都會贊歎其精美。
開鑿于公元366年的敦煌莫高窟，曆經十個朝代1000多年不間斷營建。這裡不僅儲存有4.5萬餘平方米壁畫，藏經洞中還出土了6萬多件文物。1987年，敦煌莫高窟被聯合國教科文組織世界遺産委員會準許列入世界文化遺産名錄。
曆經千年、地處大漠，這處人類文明瑰寶不可避免面臨風吹雨蝕。如何讓飽經歲月滄桑的文化遺産得到更好保護傳承，是全人類的共同課題。
20世紀40年代以來，一代代莫高窟人持續接力，嘗試以科研之力助千年莫高窟“跑赢時間”。
從防風治沙到病害成因分析，從被動的搶救性保護到主動的預防性保護，敦煌研究院探索出一套較為完善的科學保護體系。如今，相關技術已經應用在全國20餘個省區市的500餘項全國重點文物保護機關的保護工程。
與此同時，文物數字化技術，讓莫高窟的古老壁畫走出昏暗洞窟、走出大漠戈壁，實作了全球共享、永久儲存和永續利用。
留住莫高窟
被譽為“沙漠中的藝術殿堂”的敦煌莫高窟，東臨三危山、西接鳴沙山，身處沙漠懷抱中。
這裡一年有一半以上時間在刮風。就地而起的沙子落在莫高窟崖頂、堆積在棧道上，也會進入洞窟，污染、磨蝕壁畫和彩塑。
沙害治理最早開始于上世紀40年代。清理窟區積沙是常書鴻等第一代莫高窟文物保護者的日常工作之一，每年要清理的沙子達3000到4000立方米。他們通過修築擋沙牆、開挖輸沙溝、紮設防沙栅欄等，起步探索可行的防沙措施，為莫高窟風沙防治奠定堅實基礎。
20世紀80年代末，莫高窟的風沙危害防治步入科學研究與防治階段。研究人員在窟頂安裝全自動氣象站，開始對莫高窟區域環境特别是風況進行長期監測，查明沙的物質來源和遷移特點，總結窟頂戈壁風沙流運動規律，從人工清沙邁向科學治理。
2008年，敦煌莫高窟保護利用工程啟動，其中投資1381萬元的莫高窟崖頂風沙治理項目有效緩解了風沙對莫高窟的侵蝕。在這套綜合防護體系中，114萬平方米草方格沙障和119萬平方米礫石壓沙解決就地起沙問題，10萬平方米沙生植物人工林帶擋風固沙，長6000米的高立式尼龍網栅欄形成最後的防護。項目于2011年完工。
監測資料顯示，項目實施後，進入莫高窟窟區的年積沙量較實施前減少了85%。
一年四季不再“下沙”的莫高窟換了模樣，綠色的面積由最初一小片逐漸向北面延伸。盛夏時，窟區前林木蓊郁。
遊客數量連年增長，給莫高窟文物保護帶來了新課題。
在敦煌研究院敦煌石窟監測中心，每個開放洞窟的溫度、濕度、二氧化碳濃度、客流量等資料，正被集中顯示在一整面牆的大螢幕上，甚至幾百公裡内的降雨、洪水、風沙情況，也在大螢幕上實時更新。
這套預防性保護監測預警體系，依靠在窟區範圍内投放的600多個不同類型傳感器，實作了莫高窟大環境、洞窟微環境、文物本體、崖體、展陳和遊客承載量等資料的實時采集和互動分析。它在及時預警潛在風險的同時，為開展預防性保護提供可靠資料支撐。
“如果我們通過系統發現洞窟中的相對濕度、二氧化碳等監測資料超過預警值，洞窟就會停止開放并自然通風，最大限度確定文物安全。”敦煌研究院助理館員柴鵬飛說。
保護既要關注莫高窟文物本體，也要注重探尋文物病害生成機理。
2020年底，曆經多年建設的國家古代壁畫與土遺址保護工程技術研究中心多場耦合實驗室在敦煌投運。“多場耦合，簡言之就是同時模拟多種不同的環境條件。”敦煌研究院副院長郭青林說。
在實驗倉内，放置着重達數噸的大型土遺址樣品。從業人員操作裝置，實驗倉内就能模拟出刮風、下雨、飄雪、太陽照射等各種氣象條件。樣品中間層鋪設了系列溫度、含水率傳感器，用來監測溫度高低、降雨大小變化對樣品劣化影響規律，以期揭示土遺址表面風化病害的發育機制。
據介紹，多場耦合實驗室具有時間可控、變量可控、條件可重複、能進行足尺模型試驗等優點。文物保護工作者可通過實驗研究揭示病害發育機理，再對保護加強的技術進行驗證，進而采取相對應的保護措施。從多場耦合實驗室走出來的研究成果，也将投入到全國不同環境下文物的保護應用中。
在敦煌莫高窟正在保護修繕的第55窟内，文保工作者對采集的資料進行整理（2023年8月3日攝） 李賀攝/本刊
再造莫高窟
在探索彩塑、壁畫數字化儲存上，莫高窟走在前列。
上世紀80年代，敦煌研究院的文物工作者看到莫高窟被侵蝕前後照片對比，意識到了數字化儲存的必要性。
上世紀80年代末，敦煌研究院首次嘗試利用計算機數字化技術永久儲存敦煌壁畫、彩塑等珍貴資料。文物工作者們進入洞窟，将攝影機架在了壁畫前。最初，他們用柯達膠卷拍照、洗照片，後來用高保真數字相機拍攝，再用計算機技術拼接還原。從提出構想，到真正做成高保真數字檔案，花了20年。
由于石窟特殊的結構、布局，且必須遵從諸多文物保護原則，敦煌文物數字化過程繁複。影像采集時，人員在逼仄的窟内空間小心騰挪，以確定不會傷害壁畫；進入窟内後，要不斷測光，避免最終成像有陰影；必須采用恒溫冷光源，将對文物本體的影響降到最低……
采集完成後，還要将照片拼接還原成高保真的壁畫圖。拼接誤差要控制在毫米級，根根發絲都要做到“無縫銜接”。
“一個十幾平方米的壁畫，需要拍攝幾千張照片。經過拼接，數位生成的壁面是原作的四倍大，在銀幕上看遠比在洞窟看更清晰。”敦煌研究院文物數字化研究所所長俞天秀說。
近年來，随着三維雷射掃描技術的開發應用，洞窟資料采集精度和效率大大提升。圖像精度從75DPI提升到300DPI，處理能力從一年一兩個洞窟提升到一年二三十個洞窟……
截至2022年底，敦煌研究院已完成289個洞窟的數字化攝影采集，178個洞窟的圖像處理，45身彩塑、140個洞窟、7處大遺址的三維重建，162個洞窟的全景漫遊節目制作，以及5萬餘張檔案底片的數字化。
同時，敦煌研究院持續推進文物數字化成果應用，服務于考古研究、文物保護、大衆傳播等。
2014年，伴随着莫高窟數字展示中心的試營運，活化利用敦煌文物數字資源的8K球幕電影《夢幻佛宮》上線。這部20分鐘的電影對莫高窟7個經典洞窟進行了全方位展示。觀衆坐在影廳，如同置身實景，甚至比在莫高窟現場參觀看得更加清晰。
除了《夢幻佛宮》，敦煌研究院還制作了主題電影《千年莫高》。敦煌研究院名譽院長樊錦詩說：“遊客們抵達敦煌，在一睹莫高窟真容前，先在莫高窟數字展示中心看完這兩部電影，了解敦煌的曆史和文化價值，然後進入實體洞窟參觀，體驗會更好。”
傳揚莫高窟
2022年底，全球首個基于區塊鍊的數字文化遺産開放共享平台——“數字敦煌·開放素材庫”正式上線，來自莫高窟等石窟遺址及敦煌藏經洞文獻的6500餘份高清數字檔案面向全球開放。
“以前老先生們在莫高窟做研究，窟裡都是全黑的，榜題上的字都看不清。他們就搭起梯子，拿着手電、望遠鏡去夠着看。”俞天秀說。現在，世界各地的學者、文化愛好者隻需坐在家中輕點滑鼠，就可高速浏覽超高分辨率的窟内圖像。
在“數字敦煌·開放素材庫”平台上，每一份高清圖像都是對莫高窟數字化采集後生成的第一手資料，且每一張都備注了相應的學術介紹說明。“素材庫以開放、共創、共享模式，實作了文物數字資源的有效利用和可持續發展。”敦煌研究院院長蘇伯民說。
2023年4月，在國家文物局指導下，“數字藏經洞”也正式上線。這個“沉浸式”線上博物館通過數字照掃、三維模組化等技術，高精度重制敦煌藏經洞。
“數字藏經洞”力求“好玩”。使用者隻需登入“雲遊敦煌”小程式，便可進入高清還原的藏經洞中，近距離觀賞洞窟細節，還可通過人物角色扮演，穿越到不同時代與曆史人物互動，“親曆”藏經洞從晚唐到清末的面貌變遷。
從“飛天”專題遊覽線路帶給人虛實結合的體驗，到超過2億人次參與“雲遊敦煌”微信小程式線上互動，再到虛拟人“伽瑤”問世……在“雲端”，敦煌文化正通過資訊化技術，以更豐富的形态，與更廣大範圍的閱聽人互聯互通。
線上下，敦煌文物保護技術也在進一步提升其世界範圍内影響力。
作為世界上最大的石窟寺保護科研機構，敦煌研究院在壁畫保護、土遺址保護、文物數字化研究、開放利用等方面在全國乃至全世界具有領先優勢。其大量創新型成果已經推廣應用于甘肅、西藏、新疆、甯夏、青海、山西、河北等20餘省（區）500餘項全國重點文物保護機關的保護工程。
以敦煌石窟為代表的“中國特色·敦煌經驗”文物保護模式已基本形成，其影響擴散至阿富汗、尼泊爾、烏茲别克斯坦、吉爾吉斯斯坦等共建“一帶一路”國家。
敦煌研究院也為全球文物保護人才培養作貢獻。蘇伯民介紹，敦煌研究院先後與美國、日本、英國、澳洲、法國等10多個國家和地區的30多家機構以及國内40多家科研院所、大專院校持續開展多種形式的交流與合作，全方位探索文化遺産的科學保護問題，培養了一大批在石窟、壁畫、土遺址和文物數字化保護方面的專業技術人才和管理人才。
“文物保護，永遠在路上。”蘇伯民表示，未來将持續聚焦國際前沿和國家文化遺産保護領域的重大需求，以文化遺産科學保護和有效利用為使命，積極與共建“一帶一路”國家開展國際合作與交流，不斷推進研究成果推廣應用，奮力開創文化遺産保護、研究、弘揚的新局面。