从2025CIPA看全球文化遗产数字化保护与记录研究进展与趋势

    一是传统记录方式（手工测绘、文字档案）精度低、信息不全，难以支撑复杂修缮工程，如越南顺化皇城太和殿 200 年间历经 30 余次修缮，却未形成系统文档，这是 Việt Trung Hoàng 团队要应对的问题；而意大利 Monza 公园建筑群因产权分散引发修缮规划混乱，是 Cecilia Maria Bolognesi 团队面临的挑战；二是特殊场景遗产（不可达区域、政治敏感地带、临时性痕迹）难以通过常规手段记录，Benjamin Wild团队针对地中海东部边境的移民涂鸦易消失且所处环境危险展开研究，对于朝鲜境内未注册王陵因政治限制无法开展实地考古的问题，Hyunwoo Kim团队进行攻克；三是文化传播中存在 “真实性偏差”，如Haewan Chun团队面对韩国影视作品中传统建筑呈现不准确导致文化误导，韩流市场扩张背景下亟需规范文化遗产的数字传播的问题进行攻克；四是文化遗产研究缺乏 “定量分析” 工具，传统考古多依赖定性描述，难以精准解析建筑结构演变、军事痕迹成因等专业问题，如Monil Mihirbhai团队研究的难题，庞贝古城城墙弹道痕迹长期无法与罗马战争机器参数关联。

    针对上述问题，相关研究形成了统一的目标导向：通过数字化技术构建 “高精度、可复用、多维度” 的遗产数字档案，既要实现遗产物理形态的完整记录（如建筑结构、装饰细节、损伤痕迹），也要整合文化历史信息（如修缮历史、社会背景、工艺特征），最终服务于三大核心需求 —— 为保护修复提供科学数据支撑、为学术研究提供量化分析工具、为文化传播提供沉浸式展示载体，同时探索技术在不同遗产类型（石质建筑、木构建筑、聚落遗产、边缘遗产等）中的普适性应用。

（一）数据采集技术：覆盖 “全场景、多尺度” 需求

    不同研究这根据遗产特征与环境限制，构建了不同的多元化数据采集工具箱。对于大型古迹（如罗马古罗马广场、威尼斯防御体系），Krupali Krusche与Anna Dell研究团队主要采用 LIDAR 激光扫描（如 Leica P40、RTC360 扫描仪）与 Gigapan 全景成像系统，结合手工测量与 GPS 控制点，实现大范围空间坐标的高精度捕捉，Shahrul Yani Said则在单项目中采集数十亿级点云数据（如马来西亚怡保市政厅扫描获取 14.6 亿数据点）；对于复杂结构建筑（如波兰神圣慈悲教堂的双曲抛物面屋顶、意大利圣玛丽亚大教堂的精细装饰），Karol Argasiński与Cecilia Maria Bolognesi团队则是通过 “地面激光扫描（TLS）+ 无人机摄影测量 + 近景摄影测量” 多技术融合，补充不同视角数据，其中无人机（如 DJI Mavic mini）负责高空全貌，近景摄影（如 Nikon D850）聚焦微观细节，球面摄影测量（如 INSTA360 Pro2）解决封闭空间记录难题；对于不可达或危险区域遗产（如葡萄牙中世纪修道院高墙、悬崖遗址），360 度视频技术成为低成本替代方案，Francesca Galasso团队通过 “人工光源 + 自然光” 适配不同光照环境，采集时间较传统方法缩短 50% 以上；对于政治敏感或难以实地考察的遗产（如朝鲜开城王陵），Hyunwoo Kim团队则运用遥感技术（Google Earth 影像 + KOMPSAT-3A 商业卫星）实现非接触式调查，验证了低分辨率影像初筛与高分辨率影像精查的 “两级勘探” 模式；Benjamin Wild团队针对临时性痕迹（如移民涂鸦、弹坑），高精度摄影测量（SfM/MVS 技术）与变化检测算法结合，可精准记录痕迹形态与演变过程。

（二）数据处理与融合：构建 “标准化、高精度” 工作流

    所有研究均遵循 “数据采集 — 清理 — 整合 — 分析” 的闭环流程，重点突破多源数据融合与精度控制难题。在数据清理环节，建立统一协议去除噪声、校正图像、修剪异常值，如罗马广场项目中Krupali Krusche团队通过 “几何扫描去噪 + 交叉验证” 保障数据可靠性，马来西亚遗产缺陷评估项目利用 RiScan PRO 软件优化点云质量；在数据整合方面，核心技术包括扫描配准（如Andrea Zerbi团队针对意大利圣玛丽亚大教堂采用 ICP-BBA 联合配准算法，较传统 ICP 算法降低伪观测点误差）、多源数据对齐（通过 GPS 控制点、物理标记实现 LIDAR 点云与 Gigapan 图像融合，如Krupali Krusche团队罗马广场的专利图像映射界面）、语义化建模（如Việt Trung Hoàng团队针对越南太和殿开发的六类组件分类标准，为 HBIM 模型集成元数据）；在分析与可视化环节，根据研究目标差异形成多样化输出：建筑修复类研究侧重生成剖面图、立面图与缺陷分布图（如马来西亚项目中Shahrul Yani Said团队的热力学分析图、结构完整性评估），学术研究类侧重量化分析（如Monil Mihirbhai团队在庞贝项目通过 FEM 模拟建立 “投射物速度 — 弹坑形态” 关联，Tianjiao Qi团队在长征古村落项目通过 WebGIS 分析地形适应性与军事功能分布），文化传播类侧重交互式展示（如罗马广场的 “探索 — 连接 — 发现” 三维数据库，Benjamin Wild团队制作的移民涂鸦多维度过滤 Web 地图）。

（三）特色技术创新：适配不同遗产保护场景

    针对特定遗产类型的痛点，不同研究团队开发了不同的专用技术方案。在传统建筑保护领域，HBIM 技术突破 “仅适用于现代标准建筑” 的局限，如韩国Junseop Yoon通过极乐宝殿项目多版本 HBIM 模型对比 1956 年与 1983 年修缮差异，揭示从 “美学修复” 到 “结构加固” 的理念演变；Cecilia Maria Bolognesi团队在意大利 Monza 公园项目实现 HBIM 与 WBS 造价系统的自动关联，解决多产权建筑修缮的成本核算难题。在军事与工业遗产研究中，有限元法（FEM）与逆向工程结合，如Monil Mihirbhai团队通过庞贝项目的弹坑数据反推罗马战争机器的发射速度与动能，填补古罗马军事技术实物验证空白。Tianjiao Qi团队在红色遗产与聚落保护中，WebGIS 与空间筛选模型结合，长征沿线古村落项目通过 “行政区划重叠 — 实地验证” 锁定 150 个核心村落，构建 “历史 — 空间 — 文化” 一体化可视化平台。在边缘遗产保护中，低门槛技术与跨学科方法融合，Benjamin Wild团队的移民涂鸦项目开发 “GNSS 室外定位 + 闪光灯室内补光” 的摄影测量工作流，将临时性痕迹转化为永久性数字档案；朝鲜王陵项目则通过 Google Earth 与商业卫星影像比对，为政治敏感区域遗产调查提供非接触式方案。

（一）大型古迹与复杂建筑数字化记录

    以意大利罗马古罗马广场（2010-2025 年项目）为代表，Krupali Krusche团队针对大尺度古迹的 “分层结构记录与长期监测” 需求，采用 LIDAR 与 Gigapan 技术结合的四阶段工作流，构建包含探索、连接、发现功能的交互式数据库，为数字遗产研究设立 “可扩展、高交互” 标准。Andrea Zerbi团队针对意大利圣玛丽亚・德拉・斯泰卡塔大教堂项目，则聚焦复杂建筑的 “多技术融合测量”，整合地面激光扫描、无人机摄影、球面摄影等技术，通过 ICP-BBA 算法实现高精度点云融合，解决 “空间狭小、装饰复杂、修缮干扰” 等难题，其成果不仅支撑教堂修复，更成为欧洲中世纪宗教建筑数字化的范本。

（二）传统建筑与地域文化遗产保护

    在亚洲传统建筑领域，Việt Trung Hoàng的越南顺化太和殿项目，通过 “LiDAR + 摄影测量” 获取 81.7 亿点高密度点云（精度 ±2 毫米），建立包含 5241 个组件的 HBIM 模型，证实 BIM 技术对非标准木构建筑的适用性；Haewan Chun在韩国 “国家遗产源资产” 项目针对文化传播失真问题，构建 1702 个标准化 3D 数字资产（累计下载 117 万次），通过开放许可证与元数据整合，确保传统建筑文化在 VR/AR、游戏等场景中的准确传播。在中东与欧洲传统建筑中，Ahmad Hamed团队在沙特阿拉法城堡项目对比 TLS、近景摄影测量与智能手机激光雷达，通过多技术融合实现 4 毫米偏差的三维模型，完整记录 13 世纪防御性城堡的 “石材基础 + 粘土上层” 结构；Karol Argasiński的波兰神圣慈悲教堂项目则突破复杂几何结构测量难题，通过大地测量网络与激光扫描结合，精准捕捉 45 米高双曲抛物面屋顶的实际形态偏差，为现代异形建筑监测提供方法；侯妙乐教授团队Yingkui Sun基于图像识别与BIM集成的古石桥损伤智能检测方法，构建了“识别转换映射”的一体化技术流程。该研究能够实现裂缝、剥落等病害的像素级识别，并将结果映射至BIM模型中，便于后续的可视化管理与养护决策。

（三）特殊场景、边缘遗产及壁画数字化

    不可移动遗产方面，Francesca Galasso在葡萄牙中世纪修道院项目验证 360 度视频技术的实用性，在稳定光照下精度接近传统激光扫描，采集时间缩短 50%，为灾后应急记录、屋顶 / 悬崖遗产测绘提供低成本方案。边缘遗产方面，Benjamin Wild在地中海移民涂鸦项目通过 SfM 技术生成正射影像与三维模型，记录文字、图案等移民痕迹，构建 “边缘遗产” 保护范式；Stephen Yunsik Song在美国奴隶小屋项目结合 3D 扫描与 19 世纪建筑工艺研究，还原克里奥尔风格民居的原始构造，为奴隶制历史遗产的 “实物佐证” 提供数字支撑。政治敏感区域遗产方面，Haewan Chun通过朝鲜开城王陵项目，将 Google Earth 与 KOMPSAT-3A 影像比对，识别出丁字阁、石像生等建筑元素，证实遥感技术在跨境遗产调查中的可行性。侯妙乐教授团队Qinghao Dong针对壁画中的盐害问题，比较了五种训练集划分方法对高光谱反演模型精度的影响。研究发现，结合KSPXY划分与一阶微分增强的PLSR模型能显著提高盐分预测的准确度，验证结果的R²高达0.954。这项工作为壁画盐害无损检测提供了新的数据建模思路；Silei Li以北方寺庙壁画常见的Na₂SO₄和CaCl₂为研究对象，利用CARS算法筛选与盐分浓度高度相关的光谱波段，结合多元线性逐步回归建立预测模型，最终在预测精度上取得R²0.934（Na₂SO₄）和R²0.987（CaCl₂）的成果。该研究为壁画盐分迁移过程的实时监测与预警提供了科学方法；侯妙乐教授团队Yihan Zhang以中国山西省云冈石窟壁画为实测对象，提出基于光谱反射负对数变换的光谱分解方法，有效提高了复合颜料定量分析的准确性；侯妙乐教授团队Shun Ma以清代乾隆年间的大藏经木版为研究对象，提出融合高光谱成像与近景摄影测量的数字化保护方案，通过暗通道算法增强木版影像细节，并引入曲率函数与边界函数改进修复算法，有效解决了传统方法对结构信息考虑不足的问题。

（四）红色遗产与文化线路研究

    中国长征沿线古村落项目中，Tianjiao Qi团队通过 WebGIS 技术整合 150 个核心村落的 “地形 — 军事 — 文化” 数据，揭示古村落 “河谷取水、山腰防御” 的选址逻辑，其开发的可视化平台成为红色教育与乡村振兴的联动工具；在意大利威尼斯共和国防御体系项目中，Anna Dell团队则构建 H-GIS 平台，整合多语言文献、点云模型与历史地图，实现亚得里亚海防线遗产的 “时空演变” 展示，推动跨国界防御遗产的协同研究；Binhao Du聚焦运城地区古聚落与盐湖的关系，利用GIS技术揭示了不同历史时期聚落分布与地形、盐业经济的耦合规律，凸显了盐业对区域聚落演变的深远影响。

（五）军事与工业遗产技术解析

    Monil Mihirbhai团队在庞贝古城弹道痕迹项目中通过 “3D 测绘 — 材料建模 —FEM 模拟” 的跨学科方法，建立凝灰岩冲击损伤模型，反推罗马战争机器的投射参数，推动考古学从 “定性描述” 向 “定量分析” 转型；Stephen Yunsik Song团队的美国 3 号历史消防站项目则结合 3D 扫描与老照片修复，绘制 “立面重建图” 与 “结构修复图”，在满足现代功能需求的同时保留工业建筑历史特色，为近现代工业遗产 “活化利用” 提供技术参考。

（一）当前面临的核心挑战

    尽管技术应用已取得显著成果，全球文化遗产数字化仍存在三大共性难题：一是 “技术适配性” 问题，如 HBIM 技术在传统非标准建筑中需定制化建模（太和殿 90% 组件需单独设计），遥感技术在植被密集区域的遗产识别精度受限（朝鲜王陵部分结构因植被覆盖模糊）；二是 “数据价值转化” 难题，庞大的点云与模型数据（如罗马广场项目的多源数据集）面临 “可扩展性差、用户交互难” 问题，需平衡专业研究需求与公众可访问性；三是 “标准化与协同性” 不足，不同国家、机构的技术流程（如数据采集精度、建模标准）存在差异，导致跨国遗产项目（如威尼斯防御体系）的数据整合成本较高，且缺乏统一的缺陷评估、修缮决策标准（如马来西亚项目虽建立缺陷分析体系，但尚未形成行业规范）。

（二）未来发展方向

    基于现有研究成果，文化遗产数字化保护将向三大方向深化：一是 “智能化与自动化”，如引入 AI 实现语义分类自动化（太和殿项目未来计划）、涂鸦内容自动识别（移民涂鸦项目）、遗产损伤趋势预测（马来西亚项目探索机器学习在缺陷检测中的应用），降低技术应用门槛；二是 “多技术深度融合”，推动 3D 扫描与 BIM、VR/AR 的 “数字孪生” 整合（美国消防站项目计划构建遗产虚拟仿真模型），遥感与多光谱、雷达数据结合提升复杂环境下的识别精度（朝鲜王陵项目后续方向），形成 “空天地一体化” 的采集体系；三是 “社会化与国际化”，一方面通过线上平台开放数字档案（如长征古村落 WebGIS 平台、移民涂鸦交互地图），提升公众参与度；另一方面推动建立跨国界遗产数字平台（如威尼斯 “亚得里亚海防线 H-GIS”、韩国 “东亚木构修缮理念比较平台”），促进技术标准与数据共享，为全球气候变化背景下的文化遗产协同保护提供支撑。

    这些研究不仅为具体遗产项目提供了技术解决方案，更在学术、实践与文化传播层面形成深远影响。在学术领域，其突破了传统考古与建筑保护的学科边界，构建了 “测绘工程 + 计算机科学 + 历史学 + 文化人类学” 的跨学科研究范式，如庞贝项目将材料力学与考古结合，移民涂鸦项目将数字技术与边缘文化研究融合，推动遗产研究从 “器物保护” 向 “价值解读” 升级。在实践层面，数字化成果直接支撑了众多遗产的修复与管理，如尼泊尔潘恰德瓦尔寺庙的修缮图纸、意大利 Monza 公园的 HBIM 协调修缮系统，确保了保护工作的 “科学性与可逆性”；同时，轻量化应用（如罗马广场移动应用、韩国遗产源资产 FAB 平台）让学术数据转化为公众可及的文化资源，实现 “保护 — 研究 — 传播” 的闭环。在文化传承层面，这些研究通过精准记录传统建筑技艺（如尼泊尔木构、克里奥尔民居工艺）、还原边缘群体历史（移民涂鸦、奴隶小屋）、纠正文化传播偏差（韩国源资产项目），为文化多样性保护提供了技术保障，尤其在全球文化交流日益频繁的背景下，为不同文明的平等对话与相互理解搭建了数字化桥梁。

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