文化遗产保护视域下岩画数据采集技术应用研究

文化遗产保护视域下岩画数据采集技术应用研究

王竞敏马岳Summary：岩画，作为研究史前文明的关键遗存，是我国文化遗产的重要部分。我国岩画数量众多，分布广泛，但是研究历史尚短，研究成果较少。在初步调查阶段，对岩画的相关信息数据采集不够全面、准确，效率低、流通性差，无法滿足后续研究需要。本文在文化遗产保护的视域下，思考岩画数据采集的意义和要求，分析岩画数据采集的现有技术和选用原则，以期为未来岩画遗产档案建设作出贡献。Key：岩画；文化遗产；数据采集技术；信息记录方法随着社会经济与文化的不断发展，在追寻物质满足的基础上，人们开始越来越多地关注人类历史、文化及社会生活的遗存，这也是近几十年全球文化遗产热的一个缩影。中国既是一个有着悠久历史的文明古国，也是一个对保护历史文化高度自觉的国家。2021年表决通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中就明确指出，要传承弘扬中华优秀传统文化，要“强化重要文化和自然遗产、非物质文化遗产系统性保护”。有一个词值得关注，即“文化遗产系统性保护”。文化遗产作为中国遗产保护框架中的重要组成部分，有“物质文化遗产”和“非物质文化遗产”两大类。以《中华人民共和国文物保护法》为核心，我国已经建立了完整的物质文化遗产保护系统。在这个系统中，相较于古墓葬、古建筑等，对于岩画类文化遗产的保护开始较晚，研究较少。本文将从文化遗产保护的视域思考岩画的数据采集，比较研究当前几种主要的岩画数据采集技术。一、文化遗产保护系统下的岩画数据采集岩画的数据采集是岩画保护中非常重要且必要的一环。岩画作为不可移动的物质文化遗产，是承载大量人文、社科信息的古代遗存。不论是破解岩画所隐含的古代社会记忆，还是破译古人的岩画符号；不论是解密岩画的创作族群，还是解析地区历史与未来的联系，这一切都基于详细、准确、完善的岩画信息数据。岩画数据的采集不可避免地会与岩画本体及岩画衍生物产生直接或间接接触，或多或少会影响其物理和化学性状。岩画数据采集的成果，也影响着后续的保存、管理、展示、共享、利用等工作。因此，研究提升岩画的数据采集技术可以更全面、有效地保护岩画遗产。随着全球文化遗产保护工作的深入，保护手段从原来单纯的“维持”逐步扩大到集记录、保存、管理、维护、修复、利用等于一体。其中，对岩画的记录涉及不同数据的采集和相关技术的运用。以意大利的梵尔卡莫妮卡研究团队为例，他们对不同岩画的数据采集技术都有严格的、可执行的操作标准。对岩画遗产保护的第一步，需要落实在切实可行的岩画数据采集方案上。岩画的数据采集是文化遗产保护系统内部关联的重要纽带。符合要求的岩画采集数据成果是岩画维护的基础，是岩画研究的科学依据，是岩画利用的来源，也是岩画传承的接续。在与国际岩画研究接轨时，我们也发现对岩画遗产的保护不再只是单独针对岩画本体，而是越来越多地以人类学、社会学的方法，利用多学科的技术，转向综合的、复杂的、系统的保护[1]。在这样一个多学科融合的综合系统中，联系不同专业、不同技术的纽带，就是全方位、立体化的岩画数据采集。二、基于文化遗产价值的岩画数据采集要求在不同时代、不同价值观和不同文化背景下，人们对文化遗产的价值往往有不同的认识[2]。在普遍价值的基础上，《中华人民共和国文物保护法》规定了以“历史价值、艺术价值、科学价值”为核心的三大价值体系。在岩画具体保护实践中，同样需要参考三方面的表现，制定有实操性的岩画数据采集方案。同时，岩画遗产有别于其他文化遗产的一点是，它们大部分都位于崇山峻岭、大漠荒野等人迹罕至的地带。因此，岩画的数据采集有区别于其他文化遗产的特点及要求。要求一：对岩画数据的采集，要深刻认识岩画不可再生的特性，尽量减少对岩画本体的损坏。尽管岩画的载体是石质材料，相比布帛、兽皮、纸张等存留的时间更长，但是由于自然风化、雨水冲蚀、粉尘及化学气体的污染等，很多岩画的表面已经出现破损甚至是剥落。因此，在对岩画进行数据采集时，首先要考虑在提高精确度的同时减少对岩画造成的损害。要求二：对岩画数据的采集，要做到艺术价值与历史价值的统一。我国早期对岩画数据的采集大部分从艺术的角度出发，优点是可以采集到岩画上大量的艺术表现形式和技法，缺点是对岩画的数据采集只集中在岩画本体上。考虑到对岩画有历史断代、族群信息和社会演变等研究需求，除岩画本体外，岩画上所有的点、线、图案等痕迹，岩画大小、位置、在该地区的分布状况、周边环境等都应进行全面采集。要求三：对岩画环境数据的采集，要求从岩画到环境保持统一。岩画的出现与当时的自然环境、社会生活密不可分。岩画的环境数据不仅包括岩画的形状、石质材料、画面的保存状态，还包括围绕岩画的所有自然环境因素，例如岩画所处的位置，朝向，周边重要的山川、河流、湖泊等，更包括相关社会因素，例如同时期的遗址遗迹、人类活动痕迹等，这些信息都应妥善采集，对环境的描述不能流于表面，对能够帮助理解和研究岩画的信息都要作记录[3]。三、现有的岩画遗产数据采集技术岩画的田野调查是岩画类文化遗产保护的基础。在田野调查中，对岩画信息的记录是第一步，也是最重要的一步。20世纪90年代后，由于文化遗产内涵和外延的不断扩展，岩画研究不断深入，涵盖了考古学、人类学、哲学、民俗学、美学、史学、语言学等多个领域，综合了多个专业学科的知识与技能，岩画数据采集的数量和质量都有了更高的标准。（一）古代金石学研究是我国岩画数据采集的萌芽中国古代金石学研究是我国岩画数据采集的萌芽，其中传拓技术得到普遍应用。中国的金石学研究起源于秦汉，兴盛于宋、清，“金”是指青铜器等各种金属器物及其铭文，“石”则是指刻有图像和文字等的石刻体。由于金石学的研究目的是“证经补史”，这和现代岩画学有区别，金石学的研究对象主要是有铭文的石刻。金石学的重要复制技艺—传拓，在岩画的数据采集中被广泛应用。我国各地的岩画普查均采用传拓技术，获得了许多珍贵的岩画拓片资料。传拓技术学习简单，易上手，而且成本较低，这也是大部分岩画采集时制作拓本的原因。但使用传拓技术采集岩画信息，存在以下三个问题：（1）岩画根据制作方法分岩刻和岩绘两种，传拓技术更适合有刻或凿痕的岩刻，而对于岩绘类的岩画并不适用。（2）相比金石学常见的传拓对象，如石碑、摩崖、浮雕、铜器等，岩画的表面通常未经人工打磨，表面不是很平整，形状也不规矩，拓本会缺失部分岩画表面信息。（3）频繁对岩画进行拓印，会使岩体含水量超标，很容易因为“冻融效应”，造成岩刻面的脱落[4]。因此，虽然传拓技术在我国使用历史悠久，技术难度较低，但用于岩画数据采集的拓本质量和数量都比较低。（二）现代岩画学的科学绘图方法现代岩画学的发展促使科学绘图方法广泛应用于岩画的数据采集，例如描摹、线绘图等。我國现代岩画研究始于20世纪初，田野调查及研究方法大量借鉴了欧洲考古学。在欧洲，描摹是最早用于岩画记录和复制的技术。相比拓本制作，描摹图的制作者直接和岩画“对话”，描摹出岩石的每一处细节，并使用不同颜色区分岩画上不同时代、不同主题的重叠岩刻内容[3]。这是一种需要耐心和细致观察力且工作量巨大的采集方式。基于科学制图的线绘图以手工绘制为主，辅以直尺等传统测量工具，在绘制岩画图形的同时，标定其尺寸、形状、位置等数据。线绘图相比拓本和描摹图，可以更加精确地反映岩画的尺寸和空间位置[5]。这两种方法在世界各地的岩画研究中都已经被普遍使用。例如，意大利的研究者就为卡莫尼山谷中几乎所有的岩画都制作了描摹图，并在调查阶段制作了线绘图。很多学者认为，这种直接接触岩画的记录方式，可以让记录者代入创作者的情感，从而展开细致的观察。（三）电子设备引入岩画的数据采集现代科技的发展，将电子设备引入岩画的数据采集，胶片相机和摄像机的使用，留下了宝贵的早期岩画记录。传统的岩画数据采集及复制方法因直接接触岩画本体，容易对岩画造成损伤，受限于记录者的水平和技术，采集质量参差不齐，岩画信息采集不全面，工艺流程复杂，制作速度较慢。随着摄影技术的出现，胶片摄影进入研究人员的视野，一些著名的自然景观、文物遗迹很早就成为拍摄的题材。胶片相机的使用，是无接触式信息采集的开端。我国最早拍摄岩画照片的时间现在已无考。从1927年成立的中国学术团体协会西北科学考察团团员名单中，可以看到当时已经有专业摄影师参与[6]。西北艺术文物考察团在1940—1944年曾使用135相机配标准镜头，留存了近百张原始文物及环境的照片[7]。李延俭于1957年发表于《文物参考资料》上的文章《文物摄影的节约问题值得注意》则是现在网络上可以查到的最早关于文物摄影研究的文献。在这之后的很长一段时间，我国的岩画研究都处于停滞状态，直到20世纪80年代后岩画学复兴，许多专家学者携带胶片摄影设备为岩画调查留下了大量的珍贵影像。由于胶片本身特殊的物理及化学性质，这些胶卷、照片也都成为研究岩画的历史档案资料。（四）数字式摄影设备的普及标志着岩画信息采集数字化的开端随着数字技术的不断发展，数码相机和摄像机在小型化、精度和速度上的提升，拍摄功能的增强，价位和操作难度的降低，当前的岩画摄影已经彻底从早期的胶片摄影转变为数码摄影。相比传统胶片相机，从使用角度考量，数码相机拍摄更加快捷方便，而且立时可看；从储存角度考量，数码摄影采集到的信息都是数字模式的，使用的存储设备更加安全，并且方便携带；从后续使用角度考量，采集到的数字图片和视频不仅可以用于考证研究，同样也可以进行二次加工及创作；从共享角度考量，岩画的数字信息既可以通过线下方式，如可移动存储设备转移，也可以通过线上如网站、邮箱、公众号等发送。使用数码摄影设备除了可以采集更全面、更充足的岩画本体及周边环境的信息外，也常应用于对岩画拓本、摹本及线绘图的翻拍，或者在高清数码照片的基础上采用计算机辅助软件直接生成数字线描图等。数字化设备的普及，使岩画数据的获取更加方便、快捷。尤其是高分辨率的数码相机的使用，大大提升了岩画数据采集的效率。（五）将科学测绘技术应用于数据采集，可以获得更多岩画的地学信息将数码摄像设备与现代测绘技术结合，可以在获取更多岩画本体特征及空间位置信息的基础上进行科学计算，这就是数字近景摄影技术。宁明花山岩画是我国首个使用近景摄影测量技术获取正射影像图的岩画案例，在采集过程中除了使用测绘工具—全站仪外，还借助了非量测数码相机[8]。在野外的岩画测绘中，由于很多岩画都位于高耸的峭壁或悬崖顶部，周围环境难以设置站点，也可以将高精度数码相机加装在无人机上进行低空拍摄。无人机所采集到的倾斜影像可以和其他正射影像相互补充。（六）岩画采集数据的丰富使岩画的三维重建成为可能早期摄影测量技术所采集到的岩画信息都以二维图像的形式保存，随着采集设备升级，采集到的数据信息更多也更准确。现在的近景摄影测量技术和倾斜摄影测量技术都可以计算生成三维坐标，实现三维模型的重建。但是由于摄影测量的影响因素较多，采集到的点云数据质量较低，当前对岩画三维数据的采集更多采用三维扫描技术。2010年5月，我国首次运用三维扫描设备对将军崖岩画进行信息记录，获取其实时三维数据，并建立了岩画的三维立体数据库[9]。在这之后，在花山岩画和贺兰山岩画的数字化工程中，三维扫描技术也都发挥了重要作用，进一步补充并完善了当地岩画的数据库。从二维图像到三维图像，三维扫描仪、光场相机等的使用，将会使岩画数据采集的种类得到更大扩充。当前，对岩画遗产的数据采集已经从单一的档案资料性的测绘，发展到围绕文化遗产开展的综合性数据库建设。以传拓、描摹、线绘、摄影、扫描技术，再结合全球定位技术、航空拍摄技术、卫星遥感技术以及GIS技术，建立了从微观到宏观、从局部到全面、从平面到立体的岩画数据采集体系。四、文化遗产保护理念下的岩画数据采集技术的选用原则我国岩画遗产数据采集内容应当遵从综合性原则，主要表现为两个综合：一是采集信息形式的综合，这里包括一维信息（文字、音频）、二维信息（拓本、描摹、线绘、照片、视频）、三维信息（点云数据、三维模型等）；二是采集对象的综合，包括岩画本体信息、岩画位置信息、岩画周边环境信息等。我国岩画遗产数据采集技术应当遵从多样性原则，既要使用传统复制技术，也要不断借鉴新的测绘技术。从目前的岩画考察情况看，传统的手工记录方式使用工具简单，操作方法简便，对记录人员的专业性要求也比较低，成为岩画数据采集的普遍手段。随着岩画数据采集的科学化、标准化、现代化，大量数字采集技术开始逐步从理论研究进入实践应用。但由于我国岩画分布广泛，所处环境复杂，仪器设备相对比较昂贵，再加上相关专业技术人才的缺失，岩画的数字化工作还处于起步阶段。我国岩画遗产数据采集工作应当遵从连续性原则。岩画的保存状态不但受客观因素的影响，例如日晒、雨淋、风吹等，而且受自然环境的影响，例如河水改道、地质形态变化等，还受人为因素的影响，例如族群迁徙、民俗变化等。这些都导致岩画在不同时间段的状态有所差异。因此，对岩画的数据采集应当是持续不断的工作，既要保存岩画采集的原始数据，也要定期记录岩画的最新状态，还要通过计算和模拟，预测岩画的未来情况并加以保护。五、结语我国岩画学界与国际组织及个人研究合作的深入，受国际文化遗产保护理念的影响日益加深，表现为对岩画信息数据采集的范围从单独对岩画本体符号、图案的记录，发展到对岩画和周边环境的联系的记录；对岩画信息数据采集的手段从单独对岩画内容进行复制，发展到传统技艺与数字技术的结合；对岩画信息数据采集的成果从单一的纸质媒介发展到多媒体共存的新局面。相信推动更多新型岩画数据采集技术从理论实验走向实践应用，吸引更多专业领域的人员加入岩画记录工作，向公众传达正确的岩画保护观念与更丰富的岩画内容，将成为我国岩画事