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资料来源：《人民日报》黄先锋(右)、张帆(中)与敦煌研究院工作人员在进行扫描作业。 资料图片核心阅读利用现代摄影测量和遥感技术“程教授光点”，对敦煌莫高窟“程教授光点”进行了三维数... 资料来源：《人民日报》
黄先锋(右)、张帆(中)与敦煌研究院工作人员在进行扫描作业。 资料图片
核心阅读
利用现代摄影测量和遥感技术“程教授光点”，对敦煌莫高窟“程教授光点”进行了三维数字化重建，实现“洞内洞外看文物”——敦煌研究院和武汉大学两代研究人员10多年的持续研究，使文化遗产在数字保护和传承中绽放，越来越多的人通过时间和空间感受到敦煌石窟的文化魅力。
一扇斑驳的木门打开了，墙上到处都是壁画。飞天的肖像漂浮在衣服上，衣服的图案很精细；随着视角的变化，石窟中的场景一览无余，与历史“面对面”恍惚。
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、武汉大学测绘与遥感信息工程国家重点实验室教授黄先峰点击鼠标，石窟的三维模型出现在电脑屏幕上。通过这种数字技术“克隆”的三维模型几乎没有变形，并应用于莫高窟数字展示中心的球幕影院播放的高清电影，让观众可以观看石窟的细节。
“洞内洞外看文物”的成就凝聚了敦煌研究院和武汉大学两代科研人员十多年来的不懈奋斗。
经过多年的侵蚀，文物保护刻不容缓
2006年，武汉大学测绘与遥感信息工程国家重点实验室教授朱一轩担任测绘顾问，对智联靖远数字保护工程进行了竣工验收。
直连景园是一座模仿唐代木结构的佛教寺庙建筑群，取材于敦煌莫高窟172窟壁画。朱一轩带领团队将每个组件数字化，并在计算机中构建了一个三维动态数字直连靖远。通过虚拟漫游系统，可以显示建筑物的原始外观。
同年，时任敦煌研究院院长的范金石受邀担任智联景园的建筑顾问。这两位将近七十岁的学者乍一看就像个老人。20世纪60年代，作为国家测绘局第一分局的成员，朱一轩前往敦煌进行航空摄影测量。
当时，敦煌的文物保护才刚刚开始，许多洞穴甚至没有门。但朱一轩在洞中停留了很长一段时间——她第一次近距离观察这幅飞翔的壁画，感觉自己仿佛在与历史对话：“这是一种没有语言的交流。”
然而，由于各种因素的影响，石窟中20%的壁画都受到了不同程度的破坏。156窟的墨宝书《莫高窟志》在20世纪60年代仍然隐约可见，现在已经看不见了。“范总多次告诉我，敦煌和其他文化遗产一样，既不可再生，也不永存。保护敦煌的时间紧迫。”朱一轩回忆道。
20世纪90年代，敦煌研究院开始推进数字化敦煌工作，通过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。所建立的数字模型可为文物考古和历史研究提供重要参考。
当时，数字化仍然是一个新词，因为胶片相机分辨率低，缺乏精密仪器和成熟的技术。几次尝试后，它被迫停止。直连靖远数字保护项目的成果给敦煌研究院带来了希望。
三维数字重建让石窟艺术活起来
朱一轩的丈夫李德仁是中国科学院院士、著名测绘专家。2007年，应范金石邀请，朱一轩和李德仁一起访问了敦煌。看着曾经明亮的色彩和泥塑纹理随着时间慢慢褪色，他们感到心痛。“我们希望利用科学技术，让洞穴艺术超越时空，让敦煌活得更多。”朱一轩说。
经过两人反复研究论证，设计方案逐渐清晰：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，并在计算机上建立三维敦煌。“当我们在电脑上点击‘敦煌’时，我们可以从任何角度观察肉眼难以看到的细节。”李德仁说。
2008年，武汉大学10多名研究人员在70多岁的朱一轩的带领下来到敦煌。他们的主要任务是用激光设备对敦煌莫高窟进行三维扫描，用数码相机拍摄石窟照片，最后进行数据处理。“一般来说，它是先扫描三维骨架和形状，然后将颜色和纹理附加到其上，将其处理成高精度的彩色三维模型。”黄先峰说。在他30出头的时候，他刚刚成为一名副教授，团队成员大多是年轻的博士生。
经过多年的侵蚀，石窟中的壁画和佛像非常脆弱。“有些壁画斑驳，稍有不慎就会造成损坏。”黄先峰说，每次把测绘仪器和设备放在洞穴里，研究人员都会更加小心。当洞穴开放时，它不会产生二氧化碳来保护许多文物。每次进入洞内，必须严格控制时间，并密切注意电源连接、灯光架设和射击。
然而，在辛苦收集了大量原始数据之后，它却陷入了最关键的一步。这些洞穴对色彩和纹理的恢复程度和准确性有极高的要求。“壁画和佛像是弯曲的，拍摄的照片容易变形。变形的照片粘贴在三维“骨架”上时总是不准确。”黄先峰说，三维扫描和二维图像总是很难“说话”。由于拍摄光线不同，颜色也会略有变化。“对于同一件文物，一件在左边，一件在右边，中间连接的颜色也不同。”
提高保护水平，传承数字文化遗产
经过调查，该团队发现，为了实现数字1:1复制，建模和校准的复杂性增加了一倍，无法满足传统测绘的技术手段。我们怎样才能突破这个瓶颈？
于是，黄先峰带着博士生张帆和张志超去敦煌度暑假。经过研究，团队制定了两套技术方案。一个是修改国外现有的建模软件，另一个是从头开始开发。“国外软件有很多限制。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非常高，所以我们只需开发自己的建模软件，制作独立可控的建模软件。”黄先峰说。
独立研发的过程曾经非常缓慢，没有人知道最终能否取得成果。但有几个人屏住了呼吸：“我们必须成功地解决关键问题。”
在压力下，张帆编写代码，黄先峰进行调试。有时三个人轮流工作，经常连续编程超过20小时。两个多月后，一个能够解决复杂文物模型高质量纹理映射的软件工具诞生，关键环节终于打开。
在排除技术障碍后，李德仁提出了“开放空间一体化、室内外一体化”的数据采集方案。这些数据不仅要在莫高窟收集和记录，还要在敦煌收集和记录，以便为文物保护提供更全面的参考
一年后，黄先峰和其他几位老师和学生第三次来到敦煌，在那里待了两个多月。他们借了一架运输机，携带了一台激光扫描仪，进行了大规模的空中调查。同时，他们利用地面激光和近景摄影测量仪器对洞穴悬崖和古建筑进行了全面调查。获得了莫高窟的所有大气、中景、近景和宏观数据。
“过去没有全景3d数据，所以我们不知道洞穴之间的距离。现在我们甚至可以知道墙壁的厚度，这为如何加固和保护洞穴提供了数据支持。”张帆说，2016年，他们再次收集了敦煌全景图的3d数据。与10年前记录的数据相比，莫高窟的保护水平进一步提高。
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