深瞳工作室出品
科技日報(bào)駐法國記者 李宏策 策劃 何屹 房琳琳
文物是人類文明的結(jié)晶，歷史長河中留存的文物寶藏，經(jīng)歷歲月更替，彌足珍貴。全球范圍內(nèi)，文物保護(hù)都是重要課題，面對文物的脆弱性和不可再生性，急迫需要用更先進(jìn)的手段、更專業(yè)的技術(shù)、更智慧的途徑加以呵護(hù)。而中法兩國正在這一領(lǐng)域攜手共進(jìn)。2024年是中法建交60周年，還是中法文化旅游年，兩國在文化領(lǐng)域的交流合作會(huì)更加緊密。
技術(shù)人員乘起重機(jī)進(jìn)行修復(fù)工作
巴黎圣母院，矗立于巴黎發(fā)源地，是法國丈量前往各地里程的起測點(diǎn)，是天主教教堂、哥特建筑代表作，更是法蘭西乃至歐洲文明的象征、曾見證無數(shù)重大歷史瞬間的史詩殿堂。
敦煌莫高窟，是華夏文化的基因庫，坐鎮(zhèn)西域門戶的佛教石窟，于四大文明交匯之地穿越千年，經(jīng)累世修葺，凝千年藝海之精髓，匯四方文化之瑰寶，更是歲月的定格。
兩處代表東西方文明的絕世至寶，分別承載著兩國人民的集體記憶和心靈依托。
巴黎圣母院在2019年突遭大火，一度失控的烈火將教堂頂部大部分木質(zhì)結(jié)構(gòu)燒毀，具有象征意義的尖塔也在大火中倒塌。那一夜，聚集在街頭的巴黎市民目瞪口呆，震驚、惋惜、悲傷，所有情緒都涌向塞納河上的這座小島。
相隔萬里的敦煌莫高窟更是歷經(jīng)磨難，藏經(jīng)洞文物流失四海，石窟壁畫塑像屢屢蒙損，敦煌之痛讓無數(shù)國人扼腕。更讓人無奈的是，尚存的曠世杰作恐怕也難敵歲月風(fēng)蝕。
所幸，在歐亞大陸的兩端，有一批守護(hù)者，正在借助最新的科技，讓兩處世界遺產(chǎn)浴火重生、歷久彌新。
被腳手架包圍的巴黎圣母院
科學(xué)救援避免了更壞情況
2022年9月，巴黎圣母院維護(hù)與重建總負(fù)責(zé)人讓·路易·喬治林將軍宣布，正式啟動(dòng)教堂尖頂、拱頂和屋架的重建工作。在各方努力下，大教堂有望在2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)期間重新開放，重現(xiàn)往日輝煌。
有法國媒體稱，如果巴黎圣母院的大火發(fā)生在10年前，則不確定大教堂今天是否仍然存在，火災(zāi)帶來的嚴(yán)重后果將無可挽回。所幸，此次巴黎圣母院遭遇大火之初，最先進(jìn)的技術(shù)就被應(yīng)用到挽救行動(dòng)中，并在此后的修復(fù)工作中持續(xù)扮演著極為重要的角色。
根據(jù)法國警方對救援過程的回顧，巴黎警察局在火災(zāi)發(fā)生不久就部署了多架配備攝像頭的無人機(jī)，將空中觀測到的圖像傳送到消防隊(duì)總部，以實(shí)時(shí)了解教堂損毀情況，尤其是幫助消防指揮掌握大火蔓延的實(shí)況，從而不斷調(diào)整消防隊(duì)的響應(yīng)行動(dòng)。在無人機(jī)的協(xié)助下，消防隊(duì)及時(shí)將工作重點(diǎn)聚焦到對兩座鐘塔的救援上。一旦固定大鐘的木制支架焚毀，重達(dá)數(shù)十噸的大鐘墜落將可能導(dǎo)致鐘樓倒塌，并可能引發(fā)大教堂大范圍坍塌。這一決策使得教堂主體結(jié)構(gòu)得到保護(hù)。
值得一提的是，巴黎警方派出的無人機(jī)由中國大疆公司制造，型號分別是“御Mavic Pro”和“經(jīng)緯M210”。兩款四軸無人機(jī)都經(jīng)受住了高溫和濃煙的考驗(yàn)并出色完成了任務(wù)，這不僅比派直升機(jī)更快、更簡便，而且能夠更接近火場。
大疆公共安全整合總監(jiān)羅密歐·杜舍爾也參與到本次救援行動(dòng)中，他對媒體表示，消防隊(duì)員依靠御Mavic Pro的可見光攝像頭、光學(xué)和電子變焦鏡頭實(shí)現(xiàn)了對火災(zāi)動(dòng)態(tài)的追蹤。巴黎消防局普律中校也對它們予以肯定：“這些無人機(jī)幫助官員作出決定，幫助我們更好地使用滅火工具，從而在關(guān)鍵時(shí)刻拯救了大教堂的兩座鐘樓?！?/p>
除了在外部提供“空中支援”，巴黎消防隊(duì)還派出機(jī)器人在教堂內(nèi)部實(shí)施滅火作業(yè)。由于垂直于教堂上方的尖塔隨時(shí)可能坍塌，最初派入教堂的隊(duì)伍被召回。危急關(guān)頭，名為“巨人”的機(jī)器人填補(bǔ)了消防員空缺。連接高壓水槍的“巨人”臨危受命，攜帶沉重的消防設(shè)備深入教堂內(nèi)部，在惡劣的環(huán)境下噴射大量冷卻水，有效降低了教堂內(nèi)部的溫度。在這場內(nèi)部大救援中，“巨人”的角色是決定性的。
大火熄滅后，無人機(jī)和機(jī)器人的工作并沒有停止。在火災(zāi)發(fā)生后的幾天里，屋頂仍有可能坍塌，團(tuán)隊(duì)無法進(jìn)入教堂內(nèi)部。無人機(jī)和機(jī)器人分別從外部和內(nèi)部拍攝大教堂受損圖像，并以3D形式繪制出圣母院的最新狀況。
幾個(gè)月后，教堂部分結(jié)構(gòu)仍然有倒塌的可能，一些區(qū)域還無法進(jìn)入。因此，4臺(tái)機(jī)器人肩負(fù)著幫助清理建筑物瓦礫的任務(wù)。這些通過遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人不僅能夠運(yùn)輸最重的石塊，還能夠切割金屬腳手架，甚至可以清掃地面。
可以說，無人設(shè)備的參與貫穿了巴黎圣母院的整個(gè)救援工作。
工作人員對巴黎圣母院窗戶進(jìn)行修復(fù)
數(shù)字技術(shù)讓重建成為可能
法國總統(tǒng)馬克龍?jiān)诨馂?zāi)現(xiàn)場表示，巴黎圣母院代表著他們的歷史、文學(xué)和想象力，重建巴黎圣母院是法國人民的期待，也是他們的歷史使命。他希望巴黎圣母院能夠在5年內(nèi)完成重建。
對于5年內(nèi)完成重建，不少專家質(zhì)疑，認(rèn)為是不可能完成的任務(wù)。雄心壯志之下，大教堂的重建千頭萬緒，要如期完工面臨艱巨挑戰(zhàn)。但在各種新技術(shù)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的參與下，在建筑師、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、工程師、3D設(shè)計(jì)師和考古學(xué)家的通力合作下，不可能完成的任務(wù)或能奇跡般實(shí)現(xiàn)。
先來說說建筑信息模型（BIM）技術(shù)。
為了協(xié)調(diào)在現(xiàn)場同時(shí)實(shí)施的各類修復(fù)作業(yè)，巴黎圣母院重建團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一套高效的建筑信息模型。該模型在教堂重建工程的全周期內(nèi)，應(yīng)用三維、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的模型將教堂的幾何、空間、地理、各種建筑組件的性質(zhì)及工料等各方面信息涵蓋其中，通過模型和數(shù)字化技術(shù)手段進(jìn)行復(fù)雜的信息管理。
模型的構(gòu)建，一方面基于大教堂火災(zāi)前的3D數(shù)字信息，另一方面通過災(zāi)后調(diào)查收錄的最新教堂信息，其中包括4萬多張照片、熱圖像和400幅無人機(jī)拍攝的高精度全景照片。借助數(shù)字管理平臺(tái)，各施工方能夠?qū)崟r(shí)共享所需的所有信息。
其實(shí)，各團(tuán)隊(duì)在施工過程中也都有賴數(shù)字技術(shù)的輔助。例如，參與重建的阿涅斯（Jarnias）團(tuán)隊(duì)是法國建筑項(xiàng)目高空作業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，在火災(zāi)發(fā)生幾天后即抵達(dá)現(xiàn)場。該團(tuán)隊(duì)的任務(wù)是從巴黎圣母院上方清除瓦礫，安裝安全網(wǎng)以防止物體墜落，布置防水布，以及拆除燒毀的腳手架。由于大教堂受損建筑很脆弱，這些工作需要特別精細(xì)的操作。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，阿涅斯團(tuán)隊(duì)利用一款現(xiàn)場監(jiān)控?cái)?shù)字平臺(tái)，能夠?yàn)閳F(tuán)隊(duì)施工優(yōu)化時(shí)間、控制成本和提升現(xiàn)場操作效率，特別是在困難條件下，例如當(dāng)團(tuán)隊(duì)?wèi)覓煸跀?shù)米高的環(huán)境時(shí)，施工人員可以通過數(shù)字平臺(tái)的移動(dòng)終端進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)作。
巴黎圣母院的重建工作異常龐大、復(fù)雜，各方施工前都需要先通過數(shù)字平臺(tái)完成計(jì)劃，以節(jié)省大量空間、時(shí)間，提升總體效率。最新應(yīng)用的數(shù)字平臺(tái)能夠促進(jìn)不同作業(yè)團(tuán)隊(duì)之間的合作。特別是在這種持續(xù)時(shí)間較長的龐大項(xiàng)目中，有助于從未合作過的大型團(tuán)隊(duì)之間開展信息共享和協(xié)同施工。
此外，3D測繪、3D建模和3D打印技術(shù)也值得大書特書。
工作人員對巴黎圣母院窗戶進(jìn)行修復(fù)
圖形藝術(shù)與遺產(chǎn)公司（AGP）是法國增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)和建筑信息模型的先驅(qū)，在巴黎圣母院火災(zāi)后不久，AGP即應(yīng)邀參與拯救大教堂的緊急行動(dòng)。AGP團(tuán)隊(duì)與制造便攜式3D測量系統(tǒng)的工業(yè)公司FARO開展合作，對巴黎圣母院建筑物進(jìn)行了精確的3D勘測，同時(shí)結(jié)合2500多篇參考文獻(xiàn)，對建筑物損害情況進(jìn)行了全面評估。
過去10余年間，AGP曾使用激光掃描（激光測繪）和攝影測量技術(shù)，在巴黎圣母院大教堂內(nèi)進(jìn)行了多輪3D勘測。其中就包括AGP與比利時(shí)藝術(shù)史學(xué)家安德魯·塔隆于2010年一起參與的巴黎圣母院的數(shù)字化運(yùn)動(dòng)。AGP對巴黎圣母院進(jìn)行的所有掃描共記錄了約500億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，安德魯·塔隆也通過激光和球形相機(jī)對大教堂進(jìn)行約50次掃描，記錄了超過10億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。對于這次不幸全部焚毀的木制框架，AGP也曾利用150次毫米級數(shù)字掃描，建立了超過30個(gè)億數(shù)據(jù)點(diǎn)（每平方毫米1至2個(gè)點(diǎn)位），完整記錄了屋頂框架無與倫比的細(xì)節(jié)。這些工作都為精準(zhǔn)再現(xiàn)和重建提供了基礎(chǔ)。
近年來，3D建模技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)拓展至古建筑修復(fù)，特別是讓一些存在復(fù)雜結(jié)構(gòu)古建筑的修復(fù)、重建成為可能。例如，被摧毀的巴爾米拉古城曾是敘利亞的古建筑杰作，目前已由法國初創(chuàng)公司Iconem借助攝影測量、無人機(jī)3D掃描以及圖形比較等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的3D建模。這家公司也參與到巴黎圣母院的重建工作中。
3D打印技術(shù)，更是可以快速、精確地復(fù)制某些零件或零件的某一部分。這種技術(shù)已經(jīng)在法國亞眠大教堂的最后一次修復(fù)中獲得應(yīng)用，亞眠大教堂的某些雕塑損壞嚴(yán)重，這些雕塑已置于保護(hù)之下，并由3D打印的模型取代。同樣的技術(shù)還被用于修復(fù)損毀的巴爾米拉凱旋門。
讓·路易·喬治林稱，重建過程中遇到了各種各樣的難題，但維護(hù)與重建團(tuán)隊(duì)通過不斷探索創(chuàng)新辦法，已經(jīng)闖過了一個(gè)又一個(gè)難關(guān)?？梢源_信的是，巴黎圣母院的重建，將是各類新技術(shù)、新應(yīng)用的大集合。
敦煌莫高窟壁畫修復(fù)前被微縮印刷在紙張上
“數(shù)字敦煌”敢為人先
光照褪色、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、風(fēng)化破壞、水害侵蝕、壁畫酥堿，敦煌莫高窟面臨保護(hù)之難。早在上世紀(jì)80年代，時(shí)任敦煌研究院副院長樊錦詩通過一次偶然的機(jī)會(huì)，了解到計(jì)算機(jī)可以將圖像永久保存下來。樊錦詩由此提出了“數(shù)字敦煌”的初步構(gòu)想，希望借此留住璀璨絢麗的國寶。
“數(shù)字敦煌”旨在利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)敦煌石窟文物的永久保存和永續(xù)利用。自此，敦煌在利用數(shù)字化技術(shù)保護(hù)文物的道路上不斷前行，不僅在國內(nèi)敢為人先，在全球范圍內(nèi)也走在前列。
歷經(jīng)30多年的發(fā)展，敦煌研究院已建立起一整套文物數(shù)字化采集、加工、存儲(chǔ)、展示等關(guān)鍵技術(shù)體系，形成了數(shù)字化攝影采集、洞窟三維重建、洞窟全景漫游等大量數(shù)字化資源。
2016年，“數(shù)字敦煌”資源庫上線，實(shí)現(xiàn)了30個(gè)洞窟整窟高清圖像和全景漫游節(jié)目全球共享。2017年，“數(shù)字敦煌”資源庫英文版上線，進(jìn)一步向全球展示敦煌魅力。目前訪問用戶遍布全球78個(gè)國家，累計(jì)訪問量超過1680萬余次?！皵?shù)字敦煌”資源庫已成為面向全球傳播敦煌文化的重要窗口。
2022年6月，敦煌研究院和騰訊成立“文化遺產(chǎn)數(shù)字創(chuàng)意技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，聯(lián)合打造“數(shù)字藏經(jīng)洞”，以數(shù)字孿生技術(shù)為手段，原始比例還原敦煌藏經(jīng)洞，同時(shí)讓已流失海外或進(jìn)入博物館的文獻(xiàn)在洞窟中“重現(xiàn)”。敦煌研究院收藏的001號文獻(xiàn)《歸義軍衙府酒破歷》是最先展示的內(nèi)容，法國國家圖書館于2015年向我國提供了館藏《歸義軍衙府酒破歷》尾段高清數(shù)字復(fù)印件，至此敦煌研究院得以數(shù)字復(fù)原文書的全貌。
2022年7月，敦煌研究院借助數(shù)字技術(shù)將莫高窟“搬”進(jìn)北京，在京展示近50件（套）文物數(shù)字化研究成果。三維掃描和3D打印技術(shù)還原了彩塑的神韻，三維重建和藝術(shù)復(fù)原等比例復(fù)制了彩塑形貌。
敦煌莫高窟數(shù)字化延至今日，已形成一套適用于不可移動(dòng)文物壁畫的數(shù)字化方法，不僅將多種成熟技術(shù)廣泛應(yīng)用于敦煌石窟的數(shù)字化保護(hù)中，還編制了不可移動(dòng)文物的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)。
跟此前相比，敦煌數(shù)字化產(chǎn)品分辨率得到很大提升，利用渲染、動(dòng)效、UI交互、虛擬融合等新技術(shù)，更多鮮活的內(nèi)容融入數(shù)字成果當(dāng)中，廣大用戶能夠深度地參與數(shù)字瀏覽過程，了解文物背后的故事，讓目之所及都能真正地“活”起來。
工作人員修復(fù)敦煌莫高窟壁畫
中法攜手助力文明傳承
巴黎圣母院的大火為全世界敲響了文物保護(hù)的警鐘。
近些年來，諸多著名的文化遺產(chǎn)被烈火損毀，從西班牙巴塞羅那的利塞奧歌劇院到意大利威尼斯的鳳凰劇院，從韓國“第一國寶”的首爾崇禮門，再到巴西國家博物館，烈火不時(shí)給珍貴的古建筑帶來災(zāi)難，更不用提戰(zhàn)亂地區(qū)博物館和文物遭到的洗劫。
文物是人類文明的結(jié)晶，歷史長河中留存的文物寶藏，經(jīng)歷歲月更替，彌足珍貴。全球范圍內(nèi)，文物保護(hù)都是重要課題，面對文物的脆弱性和不可再生性，急迫需要用更先進(jìn)的手段、更專業(yè)的技術(shù)、更智慧的途徑加以呵護(hù)。而中法兩國正在這一領(lǐng)域攜手共進(jìn)。
2019年，在巴黎圣母院遭遇火災(zāi)后不久，中法雙方隨即進(jìn)行了密切溝通，兩國最終簽署文件，就巴黎圣母院修復(fù)開展合作，中國專家將有機(jī)會(huì)參與巴黎圣母院修復(fù)工作。
根據(jù)這份文件，中法雙方將在2020年確定巴黎圣母院保護(hù)修復(fù)合作的主題、模式及中方專家人選，盡早選派中國專家與法國團(tuán)隊(duì)共同參與現(xiàn)場修復(fù)工作。文件還明確，中法雙方將就陜西秦始皇陵兵馬俑保護(hù)開展技術(shù)與科學(xué)交流及培訓(xùn)項(xiàng)目。
時(shí)任國家文物局局長劉玉珠就此表示，選取巴黎圣母院和秦始皇陵兵馬俑這兩個(gè)兩國各自最具標(biāo)志性的文化遺產(chǎn)開展保護(hù)修復(fù)和研究，將極大拓展中法文化遺產(chǎn)合作的深度，在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生積極示范效應(yīng)。
2021年5月，敦煌研究院與法國吉美國立亞洲藝術(shù)博物館正式發(fā)起中法“數(shù)字藏經(jīng)洞”項(xiàng)目，共同探索敦煌文物的數(shù)字化保護(hù)與傳播發(fā)展的新方向、新模式、新方案。敦煌研究院與法國吉美博物館的學(xué)術(shù)交流與互動(dòng)，將從數(shù)字保護(hù)、數(shù)字傳播等角度，搭建起常態(tài)的合作模式，并探索更多中法相關(guān)的文化合作，包括中法敦煌文物互展等。
中國駐法國使館文化公參嚴(yán)振全對記者表示，中法兩國都是文化大國，文化影響力強(qiáng)，兩國文化都深受對方民眾喜愛。2024年是中法建交60周年，還是中法文化旅游年，兩國在文化領(lǐng)域的交流合作會(huì)更加緊密。
雨果在《巴黎圣母院》的前言中寫道：“不論建筑藝術(shù)的前景如何，也不論我們年輕建筑家們有朝一日怎樣解決建筑藝術(shù)問題，還是讓我們在期待新的宏偉建筑出現(xiàn)之前，先好好保護(hù)現(xiàn)存的古跡吧！”
敦煌研究院的一面墻上也寫了這樣一段話：“歷史是脆弱的，因?yàn)樗粚懺诹思埳?，畫在了墻上；歷史又是堅(jiān)強(qiáng)的，因?yàn)榭傆幸慌嗽敢馐刈o(hù)歷史的真實(shí)，希望她永不磨滅。”
文明之所以偉大，或許是因?yàn)榱一鸷惋L(fēng)蝕之下，總有一代又一代的守護(hù)者挺身而出，讓我們?nèi)阅芸吹綇臍v史長河穿越至今的光彩。新一代的文物守護(hù)者正在借助數(shù)字技術(shù)等最新科技，讓古建筑重生，讓壁畫彩繪在數(shù)字世界中永久保存。與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和普及，各種形式的數(shù)字藝術(shù)正在蓬勃發(fā)展，數(shù)字畫筆在中西文明的畫板上又將繪制新的色彩。
歷史建筑和珍貴文物不可再生，但修復(fù)和重建能夠?qū)⑵渌淼木駜?nèi)涵和文明記憶傳承下去。文明不老，因有傳承，而科技讓這傳承永續(xù)。
（文中圖片均由視覺中國提供）
