数字石窟专场 | 何塞·路易斯·莱尔马：数字记录布满斑驳中世纪涂鸦的复杂平面

2024年7月16日至19日，以“重塑：数字遗产新质生产力”为主题的2024文化遗产保护数字化国际论坛在北京中关村国际创新中心成功举办，大会开设了四个联办国家专场，以及历史城镇、人工智能、数字石窟、考古遗址、三山五园等多个学术专场，带来了近百篇精彩的学术报告。

7月17日，在数字石窟专场上，CIPA文化遗产几何文献技术委员会联合主席、巴伦西亚大学摄影测量与激光扫描教授何塞·路易斯·莱尔马作题为《数字记录布满斑驳中世纪涂鸦的复杂平面》的报告。

我要感谢CHCD邀请我在此作报告。我的报告中有一部分涉及建筑分析，我主要想向大家介绍如何将复杂的雕刻细节有效地展现出来。报告将分为三部分：研究背景、研究方法以及结论。

根据联合国教科文组织的相关统计，全球大约有1900多处遗产遗址，包括可移动与不可移动文物、自然景观和文化遗产。我们确实有很多内容需要记录，以便为后代留存资料。

我们拥有多种技术手段，之前也讨论过各类成像技术、摄影技术、镜头和智能手机等。如今技术与设备种类丰富，如果算上每个人手中的手机，全球用于记录的设备可达数十亿。然而，我们不可能记录全球所有的遗产。理论上，并非所有专家都会采用正确的记录方法进行测绘与记录，因此我们最终所做的一切都应当基于项目自身的需求。无论如何，首先要明确项目需求是什么——是为了保存、信息交流还是保护？必须界定清楚目标。我们确实面临各种局限，包括技术获取上的限制。在这样的前提下，我们作为专家必须选择合适的工具。

大家觉得这张图怎么样？你们喜欢它吗？如果按普通标准拍摄，上面几乎什么也看不出来。图中包含成千上万个细微的延时数据，我们虽然有摄影需求，但并未使用标准方法拍摄。这是一幅以海洋为主题的壁画，位于圣塔芭芭拉的一面墙上。在室外基本无法辨认，没有人意识到这里曾有涂鸦。那么，如何记录这样简单的案例呢？理论上这很容易。我们虽然有雷达等多种技术，却仍难以有效记录。因此，作为专家——无论是建筑师还是考古学家——如果我们只提供这样的图片，他们不会接受。所以，我必须做一些额外的工作。

我将这类对象称为“复杂特征”。它们可以很小，也可以是中等规模，与尺寸无关；可以在室内或室外。这里主要指随时间推移逐渐褪色的雕塑。我们关注的是微米级的尺度，需要进行非常精细的测绘和记录。

理论上我们都是测绘专家，但现场工作常遇到各种困难。首先，抵达现场本身就充满挑战：可能需要驾车前往野外，携带相机、设备、水、食物、备用电池和扫描仪，背负装备徒步到达，并且需要良好的体力，途中还需小心避免受伤。到达后，可以先欣赏周围美丽的景色。

进入某些场所时，比如洞穴，还需要搭建脚手架。现场通常没有电源。在墙上可以看到一些中世纪的涂鸦，但肉眼难以辨识细节。刚进入黑暗环境时，需要几分钟让眼睛适应。适应之后，才能勉强看出模糊的笔迹，然后进行拍摄。

我们凭借专业知识和技能，在脚手架上完成拍摄。这是我们拍摄的第二个地点——一座建于13世纪的古城堡，在18世纪因地震遭到破坏。墙上有一幅约20米×100米的中世纪涂鸦，主题是船只。如果不知道它的存在，从远处根本看不出任何痕迹。

我们采用的方法是选择合适的设备和器材进行拍摄，再进行近距离扫描。使用扫描仪等设备获取点云数据。由于某些设备的扫描范围有限，一次扫描往往不够，有时需要返回基地取其他设备，再重新扫描。扫描的尺度很小，仅针对几厘米见方的古代涂鸦遗迹和一些线条。

这是另一张扫描图，同一位置扫描了多次。为什么同一处要扫描5次？因为我们需要进行仿真处理，尽可能保留足够的数据，便于后期分析。物体本身是静止的，我们通过改变光照和相机位置来拍摄。调整光照方向后，我们只需拍摄5个不同角度的图像，而不需拍摄六七十张。之后进行数据分析和仿真，包括多波段成像。这些图像包含了全部信息。第三、第四步是将三张图像合成为伪彩色图。伪彩色图能让人更容易看出绘制的内容。

我们还对城墙进行了扫描，作为遗产地登记工作的一部分，获取点云数据和图纸，但这些不是重点，重点是局部扫描。由于墙面很长，从远处什么也看不出来。需要不断放大、走近，但即使靠近仍看不清楚。只有当脸贴近墙壁时，才能看出痕迹。

我们将伪彩色图与实物对比，但还不够清晰，需要进一步放大。放大后的1:1彩色图通过自动线条提取，就能显示出内容。可以看到中世纪居民在墙上刻下的好几艘船。最终我们得到约1:5比例、约2米长的图像。实际尺寸很小，只有1:1大小。

总结来说，首先必须要有高清成像设备，其次需要进行地面雷达扫描和近程成像。从我们的实践经验看，至少需要生成伪彩色图，以便于比较和分析。

我的报告到此结束，谢谢！