在杭州良渚古城遗址世界遗产监测管理中心的大屏幕上,160余路传感器实时传回土壤含水率、温湿度等数据;南城墙遗址处,半开放保护棚隔绝雨水直接冲刷,气象站、地下水位与地表水位监测设备实时值守……类似良渚古城遗址这样的科学监测保护设置在多地得到推广应用,是浙江在推进文化遗产保护监测体系建设的日常图景。
二十年来,浙江牢记习近平总书记嘱托,以“敢为人先”的魄力,用数字技术为世界文化遗产“上保险”,让云端智网为文物建立“活档案”,推动高校实验室变身“文物医院”。今天,让我们一同探寻,浙江如何以科技点亮千年文明。
数字技术为世界文化遗产“上保险”
2019年7月6日,随着第43届世界遗产大会上的落槌声,良渚古城遗址正式列入《世界遗产名录》,在世界范围内为中华五千多年文明史树立了重要标识。
如今,对良渚古城遗址的保护在完善法律法规、创新体制机制的同时,更是加入科技力量,通过集“发掘—保护—研究—利用”四位一体的“良渚遗址5000+”数智应用,为守护遗址安全及山水地貌的历史环境多加了一道“保险”。
据杭州良渚遗址管理区管理委员会文物与遗产管理局局长孙海波介绍,“良渚遗址5000+”数智应用聚焦大遗址保护利用全生命周期,按照“1+4+N”场景架构,建设大遗址空间管治、大遗址文物安全网格智治、文物价值研究共享、“文物+”智慧应用四个子场景,推动形成“功能共用、协同共治、研究共享、生态共创”的文物保护传承和活化利用体系。这套系统连接着1006个摄像头、5个无人机场,以及遍布各处的感应光缆与环境监测设备。遗址上空,卫星遥感每季度扫描一次,无人机每月巡航一次,地面传感器24小时监测土体含水率。一旦发现异常,系统将自动预警,响应时间从过去的3天缩短至30分钟。
研究人员还采集南城墙遗址地貌降雨等数据,通过三维建模、仿真模型在“良渚遗址5000+”数智应用中搭建起数字孪生场景,“科幻感”十足,杭州良渚古城遗址世界遗产监测管理中心主任黄莉向记者解释:“对于难以演练的气象灾害,通过构建南城墙遗址数字孪生模型,研发淹没分析模型,对台风、暴雨等极端天气进行仿真模拟,可以找出隐患薄弱点,针对性地分级分类制定处置预案。同时通过对南城墙西侧河流水位高度进行实时监测,让水位保持在预警值以下,确保遗址本体安全。”
2021年5月,浙江省大运河世界文化遗产监测系统启动建设;同年12月,由国家文物局立项支持的大运河世界文化遗产监测预警总平台提升及浙江段试点建设项目正式启动;2022年10月31日,《大运河世界文化遗产监测预警总平台提升及浙江段试点》《浙江省大运河世界文化遗产监测系统》《大运河(嘉兴段)遗产监测预警系统》通过三级联合验收。依托国土空间“一张图”的地理信息基底,系统整合遗产保护规划边界、用地属性等空间数据,通过卫星遥感、无人机航拍与地面巡查的多源数据融合,构建起覆盖高空、低空、地表的全方位监测网络。
以全长17.9公里的大运河(海宁段)为例,过去人工巡检需半个月才能走完一遍,2024年运河天眼监测项目启用后,6台无人机从自动机巢起飞,3小时即可完成全域巡航。2024年全年,共实施航拍监测16期,收集大运河高清影像图近7200份,发现隐患问题109处。违规堆土、违章建筑……“运河天眼”及时捕捉这些问题,为处置争取了宝贵时间,精准破解了大运河线路长、覆盖面广的保护难题,为后续管护提供了有力支撑。“以前发现问题,得靠巡查或群众举报;现在有了‘运河天眼’,监测效率大幅提升。”海宁市文物保护所所长章竹林指着屏幕上一处被红线圈出的堆土点说,“这是上周无人机发现的,当天就处理完毕。”
在杭州,“数智运河”系统同样表现亮眼:卫星遥感发现疑似违建后,自动派单给属地网格员,30分钟内完成现场核查,形成“天上看、空中拍、地上查”的闭环。2023年,通过该系统,杭州段大运河实现违法建设“零新增”。
云端智网为文物建立“活档案”
丽水市松阳县是全国首个全县推进“拯救老屋行动”的试点县。项目于2016年启动,修缮对象主要为市县级文保单位及一般不可移动文物中的私人产权老屋,鼓励村民以“人人都是文保员”的姿态参与日常巡查与问题上报。
松阳县的“拯救老屋”行动,依托基于数据和模型的数字化平台,致力于保护与活化传统民居。该应用整合历史建筑数据、地理信息系统(GIS)与三维建模技术,为每座老屋建立详细数字档案,并提供修缮、维护与再利用指导。村民发现险情后,可通过微信群、小程序等渠道即时上报,县文物部门24小时内组织专家现场或远程评估,给出修缮意见。松阳县平田村网格员们每天拿着手机,穿梭在村里的明清老屋间,“看到裂缝,拍照上传‘拯救老屋’小程序,就会有专家远程会诊。”
2021年6月,为落实浙江省委省政府《数字化改革总体方案》和浙江省文物局《浙江省文物事业发展“十四五”规划》,“浙里文物”数字应用建设项目启动,被纳入全省数字化改革重大应用“一本账”。
2023年7月29日至9月8日,浙江省文物考古研究所世界文化遗产监测(文保工程)研究室主任傅峥嵘带领“浙里文物”调研小组历时41天,投入100余人次,完成浙江省内11个地市调研,收集43个区县、16个博物馆、10个文物单位的意见建议近200条,整理原始调研素材超20万字。内容涵盖物联网技术在文物安防工程中的应用,介绍了多个地市利用数字化手段提升文物保护和管理的案例,以及数字化助力文物保护利用的创新实践,全面摸清了浙江省文物领域数字化应用开发及数据“家底”。
高校科研开出文物“守护良方”
石质文物的表面每一处刻痕都承载着不可再生的信息,对这类文物的修复是专业性极强的技术。西湖湖心亭牌坊、灵隐理公塔、灵隐寺石塔和经幢、临安婆留井……2020年以来,浙江大学文物保护材料实验室已为20余处不可移动石质文物实施“微创手术”。
过去五年,这支团队专注一事:为濒危石刻“开药方”。“我们干的是‘刀锋上的活’,材料选错一次,文物就少一次修复机会。”浙江大学文物保护材料实验室负责人张秉坚说,“例如在对全国重点文物保护单位西泠印社的‘印泉’摩崖题刻修缮时我们发现,凝灰岩风化深度达8厘米,因为传统有机胶十年即老化,我们就运用与本体成分相同的镁基无机材料给文物‘补牙’,目标是让文物‘再健康五十年’!”
由于实验室加速老化试验难以准确预测现实中文物表面修复材料的失效过程,修复后的文物仍需持续监测与定期维护。接下来,团队将不断完善不可移动文物的应急处理与定期维护措施,继续钻研修缮材料和技术。目前,该团队结合文物保护重大需求攻关,研究石质文物保护新技术,开发系列镁基无机修复材料,已取得中国发明专利3项。
据了解,浙江大学是我国最早开展文物数字化技术研究的高校之一,自1997年起,便与敦煌研究院合作,开展文物数字化保护和展示技术研发与实践,逐渐形成覆盖完整的文物数字化技术体系。二十余年来,团队依托“中国历代绘画大系”的丰硕成果,探索“新文科”研究范式,开展石窟寺、古建筑、遗址考古发掘现场、馆藏文物等3D建模与打印。团队足迹遍及全国24个省(区、市),已实施150余项文物数字化工程,为国家留存近500TB系统科学的文物数字档案,让石窟寺等不可移动文物实现跨地域展览成为可能。
良渚古城遗址公园内,全球首个良渚古城VR大空间体验正掀起“时空穿越”热潮。访客可踏入五千年前的良渚王国,高精度建模让恢宏的水坝、玉器作坊“复活”,还能围观玉器制作、探秘祭祀场景,在虚拟与现实的交融中,读懂神人兽面纹的奥秘,感受中华五千多年文明带来的震撼。这场科技与文化的碰撞,让古老遗产焕发年轻活力。
“没想到我能坐在八千年前的独木舟里‘划水’!”一位小学生戴上VR眼镜,发出惊叹。屏幕中,跨湖桥独木舟的纹理被浙江大学数字化团队以0.03毫米精度“复刻”,每一道纹路都清晰可辨。这背后,正是浙江二十载如一日,以科技之力守护文明根脉的生动缩影。
从良渚的“数字孪生”到大运河的“无人机天眼”,从松阳的“老屋远程会诊”到“浙里文物”团队的数字化应用调研,从西湖碑刻的修复到文化遗产的数字化全景呈现,浙江用二十年时间,交出了一份文化遗产保护的高分答卷。