科学仪器助力敦煌壁画复原，文化传千年

　　壁画是人类最早的绘画形式之一。它与建筑物融为一体，笔触勾勒故事，回溯盛世繁华，记载千年笑容，承载着人类流淌着的文明。

　　我国的敦煌莫高窟以其精美壁画闻名。这座古老的城镇位处河西走廊，经受佛教洗礼已然有千年历史。随着大量科研投入，数字化技术运用，这座经历兴起、繁盛、落寞、沉寂的大漠瑰宝再次被开启，浩瀚壁画震惊世人，推动文化薪火相传。近日，武汉大学研究团队和敦煌研究院接续攻关壁画保护、重现技术10余年，实现“窟内文物窟外看”的愿景，重现莫高窟往日辉煌，对话历史，交流文明。

　　文物保护预防并重 检测仪器轮番上阵

　　莫高窟集壁画、彩塑、建筑于一体，屹立黄沙大漠中。由于本身材料、自然、人物因素引起了诸多问题，如壁画颜料起甲、粉化、脱落，微生物污染画面，水盐运移造成地仗酥碱、疱疹，塑像结构体中木骨架的糟朽、断裂，频繁参观打破洞窟相对稳定的小环境等。

　　面对脆弱的文物，保护是首要目标。早在上世纪70年代末，莫高窟文物保护人员就将新材料加固石窟，壁画彩塑病害机理等技术投入到莫高窟的修复和保护中。

　　如今，便携式设备让实验室动了起来，实现了仪器设备直接对壁画进行无损检测。文物修复保护人员可利用X射线荧光分析装置，10秒检测出试块颜料中所有的元素;利用差热分析仪分析壁画的材质;此外还可通过激光共聚焦显微拉曼光谱仪、红外光谱仪、光学相干断层扫描系统对壁画细节进行扫描、检测，科研人员从而获取壁画材质、结构、病害特征、诱发病害的因素等，针对这些信息制定保护计划，做到有据可依，精准治疗。

　　不仅如此，敦煌研究院也研究了适用于壁画保护的专用仪器和装备，研发了空鼓病害灌浆、起甲病害回贴、酥碱病害脱盐加固技术等壁画保护关键技术。在壁画保护的质量控制方法和效果评价体系方面，研究人员则是根据修复材料的粘度、pH值、分子量、玻璃化温度、材料粘结性、材料渗透性等修复量化指标编制相关标准。

　　保护在前，预防紧跟。敦煌研究院结合大数据、GIS地理信息等新兴技术，设立石窟监测中心，在莫高窟内外均部署多类检测设备，包括气象、微环境、本体、崖体等监测仪器，对莫高窟的气象、风沙、水环境、内部温度、湿度等进行实时管控。这套预警装置通过对莫高窟壁画和建筑物长久的安全监测，及时感知风险因素，防患于未然。

　　科研工具高精度测量、三维情景再现 文物容貌永驻

　　莫高窟修复和保护持续进行，如何让其辉煌重现人世间而不受破坏是近期科研人员苦苦研究、攻克的技术难点。

　　随着高分辨率相机和采集工具问世，科研人员利用现代摄影测量与遥感技术，将莫高窟搬运到电脑屏幕上，实现“窟内文物窟外看”，观看莫高窟细节，置身于玄幻奇妙的全景式文化观赏中。文化遗产在数字技术中传承文明，绽放光彩。

　　壁画从莫高窟走到电脑上需要摄影采集、图像处理、定位纠正、全景漫游、数据校验、数据存储六大步骤。

　　其中，摄影采集最为关键。首先科研人员应用扫描激光仪扫描莫高窟内部、地面、崖壁、古建筑等进行了多方位激光测量，获得莫高窟的空中、中距、近距、微距等敦煌全貌3D数据。

　　接着，科研人员再用具有十亿级像素的“飞天号”数字相机架在摄影采集架上，利用轨道进行散点分幅为敦煌莫高窟量身拍摄。该设备自动拼接功能和焦点合成技术，这些让“飞天号”用一幅照片即可拍摄一个完整的中型佛龛。

　　值得注意的是测量采集文物时，测绘时间、二氧化碳等需要严格控制，防止原始建筑、壁画受侵蚀。

　　如果将扫描莫高窟看作立骨构架，那么就是数据处理就是填充血肉。在数据处理部分，武汉大学和莫高窟研究团队研制出解决复杂文物模型高质量纹理映射的软件工具，打通关键环节。该设备高度还原壁画的色彩和精度， 构建高度还原的建模，完成整幅壁画的数字化一比一复制数字图像。最后，科研人员再通过虚拟漫游系统展现建筑物原始样貌，让壁画活起来。

　　在科学仪器的助阵下，科研人员高保真、永久性地保存珍贵的壁画资料，并利用计算机数据将壁画类遗产永久地记录下来，总结壁画遗产数字化的内涵，将艺术、技术、学术于一体。人们轻点鼠标，在网上可免费观看莫高窟数十个经典洞窟高清全景，飞天壁画衣袂飘飘，石窟内景一览无余。

　　千年前，岌岌无名的工匠们无声地将一生心血灌筑在莫高窟中，千年后人们通过蛛丝马迹寻找当年的民间大师，重现承载世纪大漠的瑰宝。保护文化遗产是血脉传承、宿命传递，开放也是文化遗产的使命。如今，研究人员还需平衡好文化遗产保护与开发，科学仪器大力投入以及文化产业数字化就是一个“好路子”。

　　莫高窟的科学保护和数字化呈现不仅让文化遗产保存地更长久，还有助于研究考古、历史等，甚至推翻旧日理论，同时也让更多的人开始近距离了解、享用文化遗产，这就是科学技术的可为之处。

　　大漠遗珠辉煌至今。人在世外，心处大漠，敦煌艺术大展正在开启。