深瞳工作室出品
科技日報駐法國記者 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，急迫需要用更先進的手段、更專業(yè)的技術(shù)、更智慧的途徑加以呵護。而中法兩國正在這一領(lǐng)域攜手共進。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)域的交流合作會更加緊密。
技術(shù)人員乘起重機進行修復工作
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，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蝕。
所幸，在歐亞大陸的兩端，有一批守護者，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
科學救援避免了更壞情況
2022年9月，巴黎圣母院維護與重建總負責人讓·路易·喬治林將軍宣布，正式啟動教堂尖頂、拱頂和屋架的重建工作。在各方努力下，大教堂有望在2024年巴黎奧運會期間重新開放，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，最先進的技術(shù)就被應(yīng)用到挽救行動中，并在此后的修復工作中持續(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，將空中觀測到的圖像傳送到消防隊總部，以實時了解教堂損毀情況，尤其是幫助消防指揮掌握大火蔓延的實況，從而不斷調(diào)整消防隊的響應(yīng)行動。在無人機的協(xié)助下，消防隊及時將工作重點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，重達數(shù)十噸的大鐘墜落將可能導致鐘樓倒塌，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。
值得一提的是，巴黎警方派出的無人機由中國大疆公司制造，型號分別是“御Mavic Pro”和“經(jīng)緯M210”。兩款四軸無人機都經(jīng)受住了高溫和濃煙的考驗并出色完成了任務(wù)，這不僅比派直升機更快、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中，他對媒體表示，消防隊員依靠御Mavic Pro的可見光攝像頭、光學和電子變焦鏡頭實現(xiàn)了對火災(zāi)動態(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)鍵時刻拯救了大教堂的兩座鐘樓。”
除了在外部提供“空中支援”，巴黎消防隊還派出機器人在教堂內(nèi)部實施滅火作業(yè)。由于垂直于教堂上方的尖塔隨時可能坍塌，最初派入教堂的隊伍被召回。危急關(guān)頭，名為“巨人”的機器人填補了消防員空缺。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，無人機和機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，團隊無法進入教堂內(nèi)部。無人機和機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)域還無法進入。因此，4臺機器人肩負著幫助清理建筑物瓦礫的任務(wù)。這些通過遠程控制的機器人不僅能夠運輸最重的石塊，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救援工作。
工作人員對巴黎圣母院窗戶進行修復
數(shù)字技術(shù)讓重建成為可能
法國總統(tǒng)馬克龍曾在火災(zāi)現(xiàn)場表示，巴黎圣母院代表著他們的歷史、文學和想象力，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)新團隊的參與下，在建筑師、計算機科學家、工程師、3D設(shè)計師和考古學家的通力合作下，不可能完成的任務(wù)或能奇跡般實現(xiàn)。
先來說說建筑信息模型（BIM）技術(shù)。
為了協(xié)調(diào)在現(xiàn)場同時實施的各類修復作業(yè)，巴黎圣母院重建團隊創(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、實時、動態(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)手段進行復雜的信息管理。
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幅無人機拍攝的高精度全景照片。借助數(shù)字管理平臺，各施工方能夠?qū)崟r共享所需的所有信息。
其實，各團隊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）團隊是法國建筑項目高空作業(yè)的領(lǐng)導者，在火災(zāi)發(fā)生幾天后即抵達現(xiàn)場。該團隊的任務(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的操作。為實現(xiàn)以上目標，阿涅斯團隊利用一款現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)字平臺，能夠為團隊施工優(yōu)化時間、控制成本和提升現(xiàn)場操作效率，特別是在困難條件下，例如當團隊懸掛在數(shù)米高的環(huán)境時，施工人員可以通過數(shù)字平臺的移動終端進行實時協(xié)作。
巴黎圣母院的重建工作異常龐大、復雜，各方施工前都需要先通過數(shù)字平臺完成計劃，以節(jié)省大量空間、時間，提升總體效率。最新應(yīng)用的數(shù)字平臺能夠促進不同作業(yè)團隊之間的合作。特別是在這種持續(xù)時間較長的龐大項目中，有助于從未合作過的大型團隊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行修復
圖形藝術(shù)與遺產(chǎn)公司（AGP）是法國增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實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。AGP團隊與制造便攜式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行了精確的3D勘測，同時結(jié)合2500多篇參考文獻，對建筑物損害情況進行了全面評估。
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)進行了多輪3D勘測。其中就包括AGP與比利時藝術(shù)史學家安德魯·塔隆于2010年一起參與的巴黎圣母院的數(shù)字化運動。AGP對巴黎圣母院進行的所有掃描共記錄了約500億個數(shù)據(jù)點，安德魯·塔隆也通過激光和球形相機對大教堂進行約50次掃描，記錄了超過10億個數(shù)據(jù)點。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個億數(shù)據(jù)點（每平方毫米1至2個點位），完整記錄了屋頂框架無與倫比的細節(jié)。這些工作都為精準再現(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，特別是讓一些存在復雜結(jié)構(gòu)古建筑的修復、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3D掃描以及圖形比較等技術(shù)實現(xiàn)了精準的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中獲得應(yīng)用，亞眠大教堂的某些雕塑損壞嚴重，這些雕塑已置于保護之下，并由3D打印的模型取代。同樣的技術(shù)還被用于修復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，但維護與重建團隊通過不斷探索創(chuàng)新辦法，已經(jīng)闖過了一個又一個難關(guān)。可以確信的是，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)、風化破壞、水害侵蝕、壁畫酥堿，敦煌莫高窟面臨保護之難。早在上世紀80年代，時任敦煌研究院副院長樊錦詩通過一次偶然的機會，了解到計算機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”旨在利用計算機技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)，實現(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、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，實現(xiàn)了30個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，進一步向全球展示敦煌魅力。目前訪問用戶遍布全球78個國家，累計訪問量超過1680萬余次。“數(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)合實驗室”，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，同時讓已流失海外或進入博物館的文獻在洞窟中“重現(xiàn)”。敦煌研究院收藏的001號文獻《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)字復印件，至此敦煌研究院得以數(shù)字復原文書的全貌。
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)復原等比例復制了彩塑形貌。
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)字化保護中，還編制了不可移動文物的數(shù)字化標準。
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，急迫需要用更先進的手段、更專業(yè)的技術(shù)、更智慧的途徑加以呵護。而中法兩國正在這一領(lǐng)域攜手共進。
2019年，在巴黎圣母院遭遇火災(zāi)后不久，中法雙方隨即進行了密切溝通，兩國最終簽署文件，就巴黎圣母院修復開展合作，中國專家將有機會參與巴黎圣母院修復工作。
根據(jù)這份文件，中法雙方將在2020年確定巴黎圣母院保護修復合作的主題、模式及中方專家人選，盡早選派中國專家與法國團隊共同參與現(xiàn)場修復工作。文件還明確，中法雙方將就陜西秦始皇陵兵馬俑保護開展技術(shù)與科學交流及培訓項目。
時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兩國各自最具標志性的文化遺產(chǎn)開展保護修復和研究，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”項目，共同探索敦煌文物的數(shù)字化保護與傳播發(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術(shù)交流與互動，將從數(shù)字保護、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振全對記者表示，中法兩國都是文化大國，文化影響力強，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，因為她被寫在了紙上，畫在了墻上；歷史又是堅強的，因為總有一批人愿意守護歷史的真實，希望她永不磨滅?！?/p>
文明之所以偉大，或許是因為烈火和風蝕之下，總有一代又一代的守護者挺身而出，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，隨著計算機技術(shù)的進步和普及，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）
