福州大学建筑与城乡规划学院学生正手持三维激光扫描仪扫描古塔细节。

核心提示

党的二十大报告指出，“实施国家文化数字化战略，健全现代公共文化服务体系，创新实施文化惠民工程”，对推动文化数字化建设指明了方向。2024年11月，新修订的《中华人民共和国文物保护法》发布，将文物数字化保护写进法条。

在当今世界，文化数字化，包括文化遗产的数字化，正受到越来越多国家的重视。2024年12月，历经五年半修复的巴黎圣母院重新敞开大门。这场浴火重生的奇迹背后，是艺术史学家安德鲁·塔隆从2015年起做的一项前瞻性工作——通过三维激光扫描技术创建这一古老建筑精准的“数字档案”，超10亿个数据点不仅复刻了哥特尖塔的优雅弧度与飞扶壁的岁月裂痕，更完整记录了每一块石材的独特纹理。

在中国，数字技术被运用于古建筑保护，同样创造着传奇。2022年8月，全国重点文物保护单位宁德屏南万安桥被一场大火损毁。两年后，这座全国现存最长的木拱廊桥，也运用三维扫描等数字技术成功复原重生。

数字技术的预防性保护，可以让文化遗产“永生”。当灾难降临时，数字空间的备份成为文明存续的火种。

千年古塔的数字之“身”

福州普光塔，位于连江县东岱镇云居山之巅，建于元至正十年（1350年）。在福建，元代所建的塔少之又少，明确记载有建筑年代、建造者和出资者的，更是极为罕见。1961年，普光塔被列为县级文物保护单位，1996年又被列为省级文物保护单位。

如今，这座千年古塔仅剩2层，存在表面风化、构件缺失、生物附生、塔身倾斜等问题。

“我们需要为它搭建三维模型，作为病害诊断和数字复原的基础。”福州大学建筑与城乡规划学院教授张远翼说。

清晨第一缕阳光刚刚洒下，普光塔下，张远翼和学生已架设好一台立式三维激光扫描仪，开始对普光塔的每一处细节进行数据采集和刻画。

约一人高的扫描仪不停地发出嗡鸣，激光扫描头、四个鱼眼相机、光感相机等部件就集成在这个比书包还小一半的四方块上。

“原本，我们测绘一处建筑，要挨着墙面架梯子爬上爬下，这可能破坏文物，测绘精度也有限，有时会有5厘米之差，而且获得的是平面测绘图。现在，使用三维激光扫描仪，它以每秒50万点的速率快速扫描，能精准获取物体表面的三维空间坐标、色彩和纹理信息，进行逼真的三维记录，精度在2毫米左右。”张远翼说。

这一技术主要采用激光测距原理。对于每个点，扫描仪的激光器发射脉冲信号，脉冲信号到达物体表面，反射回到扫描仪，可以计算出脉冲信号的飞行时间。由于光速是已知值，因此可以计算出物体表面到三维激光扫描仪的距离。

根据普光塔平面八角的形制特征，团队在平面各角点处布设8个测点。前后两个测点的重叠率达到30%以上，以实现“点云数据”的无缝拼接。

普光塔的四壁佛龛内分别雕刻着身着元代风格服饰的武士，第一层四扇石门上的匾额分别镌刻着“寂照”“光明”“无碍”“融圆”字样。这些建筑表面的细节数据和塔内的建筑数据则采用近景摄影测量结合局部精细扫描获取。

一边是地面三维激光扫描仪正在以每秒50万点的速率采集高精度“点云数据”，一边是无人机在高空盘旋进行多角度航拍，二者配合生成毫米级精度的实景三维模型，就像动态的电子沙盘。

约一小时，测绘完成。张远翼和学生匆匆返回办公室，开始数据的后期处理、分析和建设。将三维激光扫描仪、相机、无人机得到的数据导入到专业处理的软件内运算。经过5天的数据处理，最终生成普光塔的三维数字模型。“如果用传统做法采集，需要一个月。”张远翼说。

自此，一份为普光塔量身定制的数字档案完成，内容包括：由三维模型和倾斜摄影模型组成的建筑信息模型档案（BIM档案）、修缮工程档案、文物“四有”档案（保护范围、标志说明、记录档案和专门的管理机构）等。这些档案将被统一存储到古塔数据库中，为后续保护提供数据基础。

“传统的文物测绘档案像是一张张‘哑巴照片’，只能告诉你大概的尺寸和形状，但具体信息很难直观呈现出来。建筑信息模型（BIM）技术就不一样，像是一个‘话痨管家’，把建筑的每个细节都记录得清清楚楚，而且可以随时切换视角，让你从任何角度观察这座建筑。”张远翼说。

一场“文化基因记录工程”正在八闽大地悄然推进。激光扫描仪以毫米级精度为鼓浪屿万国建筑、福州三坊七巷、漳州古城、泉州开元寺、福建土楼等不可移动文物留底。我省各博物馆的“保鲜工程”也同步开展，对馆藏珍品开展三维解剖式扫描，为文物修复和展览提供高精度立体数字原型。

从不可移动遗产的全息存档，到馆藏文物的数字孪生，福建正渐渐构建起纵横古今的文化遗产神经网络。

（节选）

福建日报：https://fjrb.fjdaily.com/pc/con/202502/25/content_432547.html