湖南科技学院、湖南大学等单位联合研发，对砖石质文物进行全方位、多层次保护与管理
全媒体记者 李寒露 黄柳英
【应用简介】
湖南省是全国10个文物大省（市）之一，拥有丰富的砖石质文物资源。2023年底，湖南科技学院、湖南大学等单位联合共建的砖石质文物智慧化保护利用技术湖南省重点实验室揭牌。该实验室在提升砖石质文物保护利用、数字化开发等方面取得显著成效，为不可再生的历史文化遗产“延续生命”。砖石质文物智慧化保护，涵盖数据采集自动化、病害诊断智能化、活化利用智慧化等，对砖石质文物实施全方位、多层次保护与管理。
【应用现场】
当古老的文化遗产遇上先进数智化技术，会发生什么神奇反应？
11月12日，记者走进湖南科技学院土木与环境工程学院，一眼便被大堂内4米多高的“镇永楼”模型吸引。零陵古城镇永楼是一座砖木城楼，高81米，曾有“潇湘第一楼”之称。然而，随着岁月更迭，它早已不复存在。如今，通过现代先进技术，这个仅留存在文献资料里的古楼被“复活”了。
作为文物大省，湖南有古建筑6420处、石窟寺及石刻590处，传统村落数量位居全国前三，唐宋摩崖石刻更是一绝，拥有中国南方最大露天碑林。古村、古碑、古桥……这些文化瑰宝是中华民族历史文化的重要标志。为延续其生命，赓续中华民族文脉，湖南科技学院牵头组建砖石质文物智慧化保护利用技术湖南省重点实验室，对文物“防、保、研、管、用”等进行数智化攻关。
古建焕发新生
跟随湖南科技学院教师陈勇国，记者走进砖石质文物智慧化保护利用技术湖南省重点实验室的数字化展厅，来到一台固定式三维激光扫描仪前。仪器原地旋转两周，显示屏上便出现了记者的三维数字人像。
这是对古建筑智能测绘的简单演示。陈勇国就是这样，带领团队利用数字化技术，将那些不可移动的文物“搬”到电脑里。
数字化是推进文化遗产保护和活化利用的重要手段。实验室主任周基介绍，通过对古建筑扫描、建模，建立传统村落数字博物馆，实现古建筑高精度数字化存档，并为后续的修缮保护、虚拟仿真设计提供有力的数据支撑。
记者现场体验了一把“穿越”：戴上VR眼镜，“走进”一个古代食肆，只见店小二穿梭忙碌，食客正在吃包子，窗外下着小雨……
今年暑假，实验室团队利用数字孪生技术对零陵古城柳子街进行复制。通俗地说，数字孪生技术就是创造真实世界的“克隆体”，让人们可以在不改变现实的情况下，在虚拟世界进行各种创新性尝试与改革。“我们不仅还原古建筑的物理空间，还着力打造其文化空间和交互空间，让体验者在沉浸式交互体验中欣赏文物，还可深度了解其前世今生。”周基说。
湖南科技学院建筑学专业学生刘俊熙，正在老师的指导下进行数字孪生“元宇宙计划”的互动体验测试。电脑屏幕上，一个虚拟数字人正在一处岩洞观摩石刻。“景和人都是扫描仪扫进去的，背景是零陵朝阳岩景区，这个人物是扫描一个同学后生成的数字形象。”刘俊熙说。
指导老师梁子鸣介绍，“元宇宙计划”就是为古碑、古桥、古村落等造一个虚拟“双胞胎”，通过不断优化性能，将虚拟空间的视觉体验和互动性达到最佳状态，让“隔空赏物”成为可能。
目前，湖南科技学院已完成湘南地区中国传统村落数字化博物馆60余个，为我省各地传统村落数字化建档、管理与修复提供便利，有效降低传统村落规划、修缮和管理成本。
古碑“延年益寿”
在实验室的实践车间，实验室成员雷缮诚正在操作一台先进雕刻机。记者看到，在电脑里输入一串数据，机械爪便开始在一块A3纸大小的石碑上作业，不一会儿，6个苍劲有力的汉字逐一显现。
“这是苏东坡晚年所书的荔子碑文，原碑存放于零陵柳子庙。我们扫描了原碑数据，选取部分碑文进行试刻。”实验室副主任胡佳星介绍，这台机器可以通过数据分析，按照等比例复刻原碑上残损的字体，雕刻精细度达到0.01毫米，细节纤毫毕现。
永州市现存摩崖石刻2000余方，数量居全省第一。很多摩崖石刻由于年代久远，遭遇了不同程度的自然损毁或人为破坏。通过科技手段，这些斑驳的珍贵文物可实现数字化识别、3D复刻和本体保护。
祁阳市浯溪碑林留有历代名人题刻505方，是中国南方最大的露天碑林，实验室对其开展全面的数字化勘察。数字化展厅中有一幅长约3米的摩崖石刻拓片，便是来自浯溪碑林，其中个别字体因风化水蚀已经难以辨认。
周基轻触智能显示屏上的序号，显示屏便滑动至对应的拓片上，自动识别其内容。“它能深度识别石碑内部的成分、结构，预判哪里可能会出现爆裂、剥落，相当于给摩崖石刻做CT。”周基介绍。
为了让摩崖石刻“延年益寿”，实验室还专门研发了一款“护肤品”。在湖南科技学院建筑环境实验室，教师熊胜向记者展示了两块相同材质的小石板。同时被浸泡在1%质量分数的浓硫酸中，一块腐蚀明显，表面出现多道细痕，另一块因提前涂抹了一层透明涂料，看起来完好无损。
熊胜介绍，这种涂料是有机硅-环氧树脂复合材料，具有良好的耐候性和耐腐蚀性，防水、防尘，不易脱落，能够长期稳定地保护文物，不影响观摩，而且具有良好的透气性，能够避免文物因长期封闭而出现病变。
古桥有了“智能护卫”
位于江西省庐山市白鹿镇玉京村庐山栖贤谷的观音桥，始建于北宋时期，是中国最古老的石拱桥之一，为第三批全国重点文物保护单位。
湖南科技学院参与了这座千年古桥的预防性保护。近日，记者前往一探其“庐山真面目”。
横跨峡涧的观音桥，是个单孔石桥。桥孔由105块各重约1吨的花岗石采用榫卯接合筑成拱扣。站在桥孔下仰望，一块块花岗岩犹如“拼图”，7道独立的拱扣并排在一起。
观音桥景区副总经理黄炎介绍，很多游客对镶嵌在桥身上的那些“天线”感兴趣。这些“天线”，其实是一个个传感器。
去年以来，为了对古桥进行预防性保护，由周基等参建并维护的一套监测预警系统在此启用。这也是砖石质文物智慧化保护利用技术湖南省重点实验室开展的一个研究项目及成果转化。
千年古桥有了高科技护身，桥体健康有了保障。一群游客从观音桥上走过，远在770公里之外的湖南科技学院一块大屏前，环境与本体监测数据不断跳跃。随着游客离去，该数据又恢复静止。“这些数据对于了解桥体的健康状况和采取预防措施都很重要。”
该实验室还以江永县上甘棠步瀛桥为案例，开创性地提出在桥墩前打桩来抵御洪水冲刷的保护方案。
步瀛桥为宋代三拱石桥，桥面垮塌仅剩半边。试验大厅内一台20米长的波流水槽实验装置，可以模拟洪水冲刷对步瀛桥的影响。“你看，在桥墩前面打下一排木桩，能够大幅削弱洪水对桥梁基础的冲刷力。”实验室副主任孙明指着水槽内的一排小木桩说，这样既保护了桥梁结构安全，又能保留古桥历史原貌。
今年10月，步瀛桥预防性保护研究学术论文发表。孙明介绍，该研究成果为国内首创，下一步将尽快推动成果转化，为古桥防灾减灾开辟新路径。
砖石质文物智慧化保护利用技术湖南省重点实验室硕果累累，不可移动文物保护及其技术创新一马当先，目前已承担国家和湖南省的重点研发计划30余项，研究成果应用在世界遗产和国保单位监测、保护、修缮项目，成果转化金额超过3亿元。
【智言慧语】
让不可移动文物焕发青春
永州文化研究院院长 罗明桥
永州是国家历史文化名城，文物资源总量大、精品多。全市共调查登录不可移动文物2116处，是文旅产业发展的坚实基础。在永州文旅产业发展和永州7处“国保级”摩崖石刻联合申报世界文化遗产的过程中，数字化将发挥重要作用。
砖石质文物智慧化保护利用技术湖南省重点实验室的数字化技术，以多种方式让不可移动的文物焕发青春，既保护了文物本身，又能让更多人了解和欣赏到这些文化遗产。利用AR/VR技术，可以在实际环境中叠加文物信息，或创建一个虚拟空间让游客“亲临其境”，这种游览体验不仅互动性强，还能提供更丰富的背景知识。对于一些受损严重的文物，如浯溪碑林的摩崖石刻，通过数字化手段可以进行虚拟修复，恢复其原始面貌，并向公众展示修复前后的对比，增加文物的完整性。通过3D扫描、高分辨率摄影等技术，将文物转换成数字模型，在线展示，能让参观者足不出户享受沉浸式的观展体验。
近年来，“文博热”持续升温，沉浸式文化交互体验成为消费新亮点。文化和旅游部门应运用增强现实、虚拟现实、人工智能等数字科技，有机融合文化创意等元素，让文化遗产“活起来”“走出去”，形成消费新场景。
