华夏文化遗产保护 数字化技术应用的先行者
西南商报
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2024-09-28 21:58
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——记西北大学教授 耿国华

在数字化的浪潮席卷全球的当下,文化遗产的保护与传承正迎来前所未有的发展机遇。数字化技术极大地便利了文化遗产的传播和教育,让更多人得以领略这些文化瑰宝的魅力。数字化技术为文化遗产的保护与传承开辟了无限可能,应用数字技术,让文化遗产在新时代焕发出新的活力。

耿国华在一席讲座报告现场

西北大学,坐落于十三朝古都西安,建校122年来,在考古与文物保护领域取得了显著成就。西北大学信息学科与考古学科强强联手,近三十年来,深入探索文化遗产数字化保护的新路径。西北大学文化遗产数字化国家地方联合工程中心主任耿国华教授在文化遗产数字化保护方面做出了杰出贡献。本次专访将带您走进这位学者的世界,探访这位国家教学名师、全国优秀科技工作者、全国巾帼建功集体的带头人,了解她在数字化技术在文化遗产保护中的创新应用。

文化遗产数字化的先行者

现任文化遗产数字化国家地方工程中心主任耿国华教授,是国家教学名师、全国优秀科技工作者、国家高层次人才、教育部黄大年教师团队负责人。30年来开展信息科技与文遗融合,主持完成了文化遗产数字化方面国家自然科学基金重点等20项国家级省部级重点项目,发表了百余篇高水平学术论文,主持获得国家教学成果奖4项,获国家级省部级科技成果奖18项。

耿国华教授的学术之旅始于西北大学,她在这里完成了从本科到博士的学业,留校任教45年,在长期的教育与研究实践中,西安这座古都深厚的文化底蕴和丰富的文物资源,不仅为她提供了现代信息技术的学科背景,更让她深受中华优秀传统文化的熏陶。耿国华教授逐渐形成了自己独到的学术见解和研究方法。

在耿国华教授的带领下,文化遗产数字化国家工程中心取得了系列国内外领先的创新成果。中心成功研发了三维建模、智能管理、虚拟复原、智媒展演等多项关键技术,将技术创新与文遗保护的实际需求紧密结合,已在采集、管理、修复、展示等方面发挥了重要作用。

数字化保护:文化遗产的新生命

数字化是文化遗产在数字时代焕发新生的关键。面对全国1.08亿的馆藏在册文物,数字化不仅成为遗产活化的基石,更是文博领域迫切的需求。长期以来,国内市场依赖国外设备进行文物数字化,而国内博物馆在文物数字化的数量和质量上均存在不足,为使文化遗产永存,急需推进文物数字化的进程。耿国华教授带领团队不断创新在文遗数字化领域取得多项重要突破。

耿国华教授所在团队研发了三代文物扫描仪,每一代都针对特定的需求,解决了重大的技术难题。1996年,研制了第一代点状三维激光扫描仪,填补了国内文物数字化的空白,为头颅和兵马俑的扫描建模提供了强有力的技术支持。2002年,推出了第二代复曝光真彩扫描仪,有效解决了瓷器等文物高反光问题。2021年,研发的第三代自动化智能扫描设备,将采集时间从数小时缩短至分钟级,实现了智能扫描、协同工作、高精度和数据安全,适应博物馆文物原真建模急需,设备已在国博展厅展出应用,为文物快速建模提供了重要利器。

团队研制扫描仪工作场面

博物馆数字化研究实践不仅推动了文博智能化管理的发展,而且为文化遗产的永久保存提供了新的方式,有利于传承民族文化记忆。耿国华教授带领团队率先开展了文物藏品的数字化保护传承工作:2002年,研发了中国大学数字博物馆的考古数字博物馆;2018年,研发了一带一路文物的虚拟博物馆。主持完成2019年国家重点研发计划的“智慧博物馆”项目中的文物原真建模任务。

在文物修复技术方面,耿国华教授团队创新性地研发了虚拟修复技术,引领了文物修复技术的革命。以数字几何表示为基础,研发的模型虚拟修复智能方法已在秦兵马俑修复中得到应用。虚拟修复技术具有两大作用:一虚拟修复方案指导实体复原,通过计算机软件将数字化碎片进行匹配,确保修复的正确性;二虚拟复原模型可替代实体复原,通过复原模型展示修复结果,实体碎片可不修复,使研究者参观者就能观察文物完整状态。该技术荣获2009年国家科技进步二等奖。相关成果发表在2012年斯普林格出版海内外发行的“文化遗产数字化保护技术”英文专著中。特别是虚拟修复技术已应用在兵马俑一号坑三次发掘和百戏俑发掘建模中,支持了兵马俑数字化保护与实体保护并轨实施。

在文化遗产的展示传播方面,耿国华教授带领团队研发了“智媒融合全息舞台”新技术,裸眼看3D,适应公众文化沉浸式大众展示的需求,并通过移动剧场等形式在老少边穷地区进行文化推广,已在西安、海南、青海等地得到应用。耿国华教授带领团队建立了云平台、5G云剧场、全息剧场、全视野展示、AR展示、手机终端等多种展示途径,这些新成果代表了新技术发展的前沿,引领非遗传播传承的新途径。

科研精神:创新成果与家国情怀

这位将信息技术与文遗保护交叉融合的杰出学者,不仅在文化遗产数字化领域取得了令人瞩目的科研成果,更关注人才培养和学术普及。耿国华教授是西北大学软件工程学科带头人,育一流人才,出一流成果,是她工作的努力方向。她引领着来自不同学科背景的学生,参与到多类文化遗产数字化技术研究中,通过实践教学,让学生在真实项目研发中学习和成长。她培养的学生们如今活跃在祖国的大江南北,他们运用跨学科的知识和技能,已成为数字化文物保护的中坚力量。

研制的全息智媒舞台演示

文化遗产的数字化不仅是技术层面的复制,更是对文化遗产深层次价值的挖掘与再现。因此,耿国华教授非常重视文化遗产数字化的普及与推广,在杭州萧山剧院做客“一席·演讲”,从唐代公主相貌谈起,讲解了颅面复原技术的原理以及西北大学团队的相关研究成果,网络访问量6万余次;带领团队深入陕西、河南、青海、海南等地,与地方政府和文保单位携手合作推动项目落地,不仅提升了当地文化遗产的保护水平,也促进了公众对数字化文化遗产保护的认识和参与度。

在兵马俑发掘现场扫描采集数据

从研制三维激光扫描仪到基于人工智能的破损文物虚拟复原,从数字博物馆到智慧博物馆,从数字化兵马俑到“非常秦腔",耿国华教授把信息技术用在考古、博物馆、文学艺术领域,将这些成果融入计算机教学,实现了科研与教学齐头并进,是相互的磨砺和双向促进。研制交叉创新的领域领先成果,培养具有创新精神和应用能力的人才,耿教授团队一直在路上。

创新没有学科的隔阂,进步往往来自技术的融汇。随着信息技术的不断进步,文化遗产数字化保护将拥有更加广阔的发展空间。耿国华教授也将继续带领团队,不断探索和创新,为文化遗产的保护与传承贡献自己的力量。数字化赋能文化遗产保护,用信息之手助力新质生产力发展,是文化工作者和科技工作者的共同使命担当。(文/陈荣)

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