黄先锋、张帆和敦煌研究院工作人员正在进行扫描操作。
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利用现代摄影测量和遥感技术构建宏观时尚圈和服装，对敦煌莫高窟进行三维数字化重建，实现“洞内看文物、洞外看文物”——两代研究敦煌研究院与武汉大学人员近10年来的不断研究，让文化遗产通过数字化保护和传承而焕发光彩，让越来越多的人感受到敦煌石窟穿越时空的文化魅力。
一扇斑驳的木门打开，映入眼帘的是满墙的壁画。飞天画像衣袍飘扬，衣服上的细纹清晰可见。视角变换，洞内景象一览无遗，宛如与历史“面对面”。
这不是在敦煌，而是在武汉大学数字文化遗产研究中心的办公室。研究中心成员、武汉大学测绘遥感与信息工程国家重点实验室教授黄先锋点击鼠标，电脑屏幕上出现了石窟的三维模型。这种数字技术“克隆”的三维模型几乎没有变形，应用于莫高窟数字展示中心球幕影院播放的高清视频中，让观众观看石窟的细节。
《洞内外文物》的成果凝聚了敦煌研究院和武汉大学两代科研人员10余年的不断努力。
经过多年的侵蚀，保护文物的时间已经不多了。
年，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室朱一轩教授作为测量顾问，对智莲庵数字化保护项目进行了竣工验收。
智莲庵是一座仿唐木结构的佛教寺庙建筑群，依据敦煌莫高窟第172窟壁画而建。朱一轩带领团队将其每一个部件数字化，在电脑中搭建了一个三维动态的数字志莲净苑。通过虚拟漫游系统，可以展示建筑物的原貌。
当时，时任敦煌研究院院长范锦石受邀担任智莲庵的建筑顾问。两位年近七十的学者一拍即合。20世纪60年代，朱一旋作为国家测绘局分局科员，前往敦煌开展航空摄影测量工作。
当时敦煌的文物保护工作才刚刚开始，很多石窟甚至没有门。但朱逸轩却在山洞里呆了很久。当她近距离观察飞天壁画时，她感觉自己仿佛在与历史对话。“那是无言的交流。”
但由于多种因素，石窟内20%的壁画都受到不同程度的损坏。第156窟的墨书《莫高窟记》在20世纪60年代仍依稀可见，但如今已不复可见。“范院长多次告诉我，敦煌和其他文化遗产一样，不能再生，不能永垂不朽。保护敦煌的时间已经不多了。”朱一轩回忆道。
20世纪90年代，敦煌研究院开始推进数字敦煌工作。利用测绘手段复制敦煌石窟原貌，对石窟及相关文物进行全面数字化采集、处理和存储。建立的数字模型可以为文物、考古、历史研究提供信息。重要参考。
当时，数字化还是一个新词。由于胶片相机分辨率低、缺乏精密仪器、技术不够成熟，几经尝试后被迫叫停。志莲净苑数字化保护项目的成果让敦煌研究院看到了希望。
三维数字重建让石窟艺术栩栩如生
朱一旋的丈夫李德仁是中国科学院院士、中国科学院院士、著名测绘专家。年，受范金石邀请，朱一轩和李德仁前往敦煌考察，看到曾经鲜艳的泥塑色彩和纹理随着时间的推移而慢慢暗淡，他们心碎不已。“我们希望用科技让石窟艺术超越时空，让敦煌变得栩栩如生。”朱一轩说。
经过夫妻俩反复研究论证，设计方案逐渐明确：利用现代摄影测量和遥感技术，对敦煌莫高窟进行三维数字化重建，在计算机上建立一个三维敦煌。“当我们在电脑上点击‘敦煌’时，此时，肉眼难以看到的细节可以从任何角度观察到。”李德仁说道。
年，70多岁的朱一旋带领武汉大学10余名科研人员来到敦煌。他们的主要任务是利用激光设备对敦煌莫高窟进行三维扫描，然后利用数码相机对石窟进行拍照，最后进行数据处理。“通俗地说，就是先扫描三维骨架和形状，然后在上面贴上颜色和纹理，加工成高精度的彩色三维模型。”黄先锋说道。当时他30岁出头，刚刚晋升副教授。团队成员大部分是年轻的博士生。
经过多年的侵蚀，洞内的壁画和佛像都非常脆弱。“有些壁画斑驳，稍有不慎就可能造成损坏。”黄先锋说，每次在洞里安装测绘设备，科研人员就更加小心翼翼。由于保护需要，许多石窟不对外开放。风、光以及呼吸时产生的二氧化碳都会对洞内文物造成损害。每次进洞都要严格控制时间，抓紧时间接电、架灯、拍照。
然而，费尽心机收集了大量原始数据后，却卡在了最关键的一步。溶洞对于色彩纹理的还原和准确性有着极高的要求。“壁画、佛像都是弯曲的，拍出来的照片很容易变形，变形的图片贴到三维‘骨架’上总是不准确。”黄先锋说。3D扫描和2D图像之间总是很难“对话”。由于拍摄光线不同，颜色也会略有变化。“同一件文物，左一张、右一张照片，中间连接处的颜色也不同。”
提高保护水平，传承数字文化遗产
经过此次检查，团队发现，要实现数字化1:1复制，建模和校准的复杂度成倍增加，传统测绘技术手段无法满足。如何突破这一瓶颈，打造服装宏观时尚圈？
为此，黄先锋带着博士生张帆、张志超再次来到敦煌，在那里度过了暑假。经过研究，团队制定了两套技术方案。一种是在国外现有建模软件的基础上修改的，另一种是从头开始开发的。“国外的软件有很多局限性，功能设置和框架无法突破现有的界限。但文物数字化的精度要求极高，所以我们干脆自己开发，做了自主可控的建模软件。”黄先锋说道。
自主研发的过程一度非常缓慢，谁也不知道最后能否拿出成果。但也有几个人按捺不住热情：“我们一定要成功解决这个问题。”
顶着压力，张帆写了代码，黄先锋调试。有时三人轮流，经常连续编程20多个小时。两个多月后，一款能够对复杂文物模型进行高质量纹理贴图的软件工具诞生了，关键环节终于解决了。
扫清了技术障碍后，李德仁提出了“空地一体化、室内外一体化”的数据采集方案，“不仅要采集莫高窟的数据，还要采集记录敦煌的数据，为数据提供科学依据。”为文物保护提供更全面的参考。”
一年后，黄先锋等几位师生第三次来到敦煌，呆了两个多月。他们借用了一架运输机，携带了激光扫描仪，进行了大规模的航测。同时，他们利用地面激光和近景摄影测量仪器，对洞窟悬崖、古建筑等进行全方位测量，对莫高窟的航拍、中景、近景测量均进行了远距离和近景测量。获得宏观数据。
“以前没有全视角3D数据，不知道洞穴之间的距离，现在连洞壁的厚度都可以知道，这为如何加固和保护洞穴提供了数据支撑。”张帆说，年，他们再次采集了敦煌3D全景图。数据显示，与10年前记录的数据相比，莫高窟的保护水平进一步提高。
近年来，作为武汉大学数字文化遗产研究中心主要成员，张帆先后参与了靖江王陵、云冈石窟等多个文化遗产数字保护项目。
随着时代的发展，敦煌保护不断出现新的挑战。“我们的学生研究了壁画虚拟修复、文物病害标注和识别系统等，我们将把保护敦煌的接力棒代代相传。”张帆说。
张帆介绍，利用数字技术保护文化遗产在全球范围内仍然是一个具有挑战性的课题。“要实现更加高效、经济、自动化、准确，从完成数字化归档到传承和弘扬数字文化遗产，我们未来必须努力。还有很多地方。”
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