文化遗产的数字化保护管理与应用探究
——以菏泽市古建筑（牌坊类）数字化保护项目为例
牌坊作为中国传统建筑中具有纪念性和装饰性的小类建筑典型代表，其独特的建筑形制和精湛的雕刻工艺承载着丰富的历史文化信息。本文以菏泽市现存的16座明清时期石质牌坊为研究对象，针对当前文物保护面临的困境（精细记录难、病害干预迟、价值传播弱），构建了基于多源数据融合的数字化保护体系。研究人员通过高精度三维扫描、红外热成像等技术手段，实现了文物信息的全息采集，运用RealWorks与SketchUp协同建模，建立了毫米级精度的三维数字模型，开发了支持多级权限管理的文物数据库系统。实践表明，该技术体系不仅显著提升了文物保护效率，更通过AR、VR等数字化展示手段，实现了文化遗产的创造性转化。本文旨在为区域性不可移动文物的数字化保护提供可复制的技术规范，推动菏泽市文化遗产的可持续发展。
研究背景与意义
牌坊作为中国古代封建社会极具代表的建筑形式，是中华文明悠久历史与深厚文化的重要物质载体。作为传统建筑艺术瑰宝，其建筑形制肇始于春秋时期，历经唐宋的发展完善，至明清时期达到艺术与技术的巅峰。笔者通过对菏泽地区石质牌坊遗存的系统性田野走访调查与文献考证发现，菏泽市现存的16座明清时期的石质牌坊广泛分布于所辖的7县2区境内，其中，单县、曹县、成武县、巨野县、鄄城县等历史文化积淀深厚的县域分布较为集中。
从建筑材质来看，现存牌坊均采用当地优质石材建造，结构坚固且工艺精湛，在建筑形制上呈现出多样化的特点，主要包括四柱三间五楼歇山式（如单县百寿坊、百狮坊等）、四柱三间三楼歇山式（如申氏牌坊）、四柱三间冲天式（如“榖林云日”牌坊）以及一门二柱式等四种典型样式，展现了从官式建筑到民间建筑的不同规格与风格。这些牌坊按其功能属性可分为旌表节孝坊（如单县百寿坊）、陵墓坊（如“永言孝思”牌坊）、功德坊（如苏述御史牌坊）和庙宇坊（如文庙棂星门）四大类型，分别体现了封建礼教、家族祭祀、功名褒扬和儒家崇祀等不同社会功能与文化内涵。从艺术角度考察，牌坊作为集建筑艺术与雕刻艺术于一体的文化载体，其上的题记、楹联及装饰图案蕴含着丰富的历史内涵与文化象征。古代工匠们运用圆雕、透雕、浮雕、线雕等多种雕刻技法，创造出极具艺术价值与象征意义的装饰体系。其雕刻题材主要呈现四大类型：其一，祥禽瑞兽题材。其二，吉祥花卉纹样。其三，传统几何纹饰。其四，文字题刻内容。菏泽市精湛的牌坊建筑，从建筑形制到工艺成果，既反映了古代工匠高超的技艺水平，又生动诠释了中国传统装饰艺术“图必有意，意必吉祥”的创作理念，是中华优秀传统文化的重要遗存。
然而，随着城镇化进程加剧，牌坊的保护也面临着严峻挑战。目前，16座牌坊保存状况差异明显。其中，保存基本完整的仅占25%，部分损毁的占31%，剩余44%处于濒危状态，大部分牌坊都存在结构性不稳定的风险。例如，存在自然因素造成牌坊表面风化严重、石材表层剥落、雕刻细节模糊、裂隙发育等病害侵蚀问题。同时，一些人为的损坏形式更为复杂多样：快速城镇化进程中的基础设施建设对周边环境造成破坏，村民自发修缮时使用现代材料和技术造成“保护性破坏”，不法分子对精美雕刻构件实施的盗掘行为等使这些珍贵文物濒临绝迹。尤其是受限于地方财政紧张和基层文物保护经费短缺，当地文物部门难以为这些受损的牌坊提供系统性专业修复。加之牌坊大多散落分布于偏远乡村，长期暴露在自然环境中，基层文物保护巡查模式无法实现有效监管，造成了许多不可逆转的文物损失。
可见，传统的文物保护方式已难以满足当代需求，相关人员亟须引入创新性的数字化保护技术。在此背景下，菏泽市开展的古建筑数字化（牌坊类）保护研究具有多重意义：一方面，翔实的数字化数据可以为文物修缮工程提供精确的参考依据，确保修缮工作遵循最小干预原则，保持文物的历史真实性。另一方面，数字档案的建立，促进了学术资源的开放共享，为建筑史学、艺术史学、民俗学等多学科领域的研究提供了丰富的一手资料，推动相关学术研究向纵深发展。这项研究积累的技术经验和操作规范，还将为菏泽市乃至更大范围内不可移动文物的数字化保护工作提供可复制的参考模式，对构建现代化文物保护体系、创新文化传承方式具有重要的示范作用。
研究现状
目前，国内文化遗产数字化研究已形成较为完善的体系，呈现出从宏观政策到微观实践的层级化发展特征。《“十四五”文物保护和科技创新规划》的实施，以及国家文化数字化战略提出的文化遗产数据主权概念，标志着我国文物保护工作进入新阶段。各大院校及科研机构都在积极研发文化遗产数字化保护的技术，并取得了一定的成效。例如，清华大学建筑学院与联想集团共同开发了一款人工智能和空间计算技术的拓展现实应用，技术人员通过在数字世界中构建“文物孪生体”，逐层还原了文物的完整构造与细节，并在数字世界中得以复现。良渚古城遗址运用激光雷达扫描与三维建模技术，将五千年前的文明密码转化为沉浸式数字叙事，让远古智慧焕发新生。这些创新实践不仅标志着文化遗产保护传承进入数字化时代，还为中华优秀传统文化的创造性转化、创新性发展构建了“科技+文化”的融合范式。
从实践层面上来看，故宫、敦煌等世界文化遗产的各项数字化项目已趋于成熟，并建立了完整的标准体系。而区域性文物数字化保护仍面临诸多挑战。例如，现有高端数字化设备往往针对大型遗产地设计，难以适应区域性文物分布分散、规模各异的特点。成本效益问题也
限制了一些高端设备技术的应用。这些问题的存在，使得区域性文物数字化保护的技术路径和实现模式存在一定的局限性。
研究创新点
在当前文化遗产保护领域数字化转型的背景下，以数字优先为核心理念的技术革新正在重塑文物保护模式。菏泽地区作为明清石牌坊建筑群的重要聚集地，其不可移动文物正面临自然风化加速、结构稳定性下降、传统建造工艺濒临失传等多重挑战。针对这一严峻形势，本文提出“全生命周期数字化保护”创新理念，通过构建一个贯穿文物勘察、监测、修复、展示全过程的数字化保护体系，突破传统抢救性修复的被动保护模式。研究人员可以利用现代数字技术，实现石牌坊遗产信息的永久性数字化保存、结构性风险的科学评估，以及传统工艺技术的活态化传承，彻底改变传统抢救性修复的被动模式，转向预防性保护的主动模式。
研究内容与方法
本文在技术层面上采用适用于区域性文物的低成本高精度信息采集方式，构建采集、处理、应用全链条解决方案，建立首个鲁西南牌坊建筑数字资源库，完善区域性文物数字化保护标准体系。
☆数据采集
一是走访调查。研究人员通过开展菏泽市古建筑（牌坊类）数字化建设项目，对全市现存的牌坊类古建筑进行走访调查。调查内容涵盖文物基本信息、本体描述、历史沿革、文物故事、书籍和档案等有关资料。整理二维照片、三维图像、石坊实测图纸、吉祥纹饰线描图、调查视频等各类数据，全面记录牌坊建筑本体现状和赋存环境及所蕴含的社会、历史、艺术价值等信息。
二是高保真信息采集。在牌坊数字化保护技术体系中的高保真信息采集技术采用了多源数据融合的先进方法，研究人员通过激光扫描、倾斜摄影和红外热成像三种技术的协同配合，采用全站仪进行坐标校验，准确捕捉牌坊建筑的结构、纹理和细节，为实现数字化的虚拟复原做好基础工作。
研究人员采用无人机倾斜摄影测量、高清摄像对牌坊进行多维度、精细化调查和全方位的数字化信息采集。无人机搭载多台传感器，多角度采集牌坊影像，在无人机飞行过程中，每隔2至5秒拍摄一张照片，保证每两张照片存在80%的重叠率，以确保对牌坊信息采集的全面覆盖。在拍摄过程中，偏振光处理技术有效消除了石材表面的反光干扰，确保获得清晰的表面纹理数据。
研究人员采用三维激光扫描技术，激光发射器采用0.05毫米的超高精度设置，配合十字交会法的靶标布设方案，精确捕捉石牌坊的立体形态特征的空间坐标，构建精细的三维点云数据。这项技术具有高精度、高效率、非接触等优点，尤其适用于古建筑牌坊屋面下复杂的榫卯结构及采用高浮雕和透雕工艺的装饰图案的三维重构。
研究人员可通过红外热成像仪对牌坊表面进行红外辐射生成热图像，运用动态温差分析方法，识别石材内部空鼓及裂隙分布等病害，提前对处于濒危状态的牌坊进行修复干预。
☆三维模型重建
三维模型重建是牌坊数字化保护的核心成果之一。研究人员通过精细的三维建模，可以直观、准确地表达牌坊的结构和细节信息，为保护修复、文化传播等工作提供有力支持。同时，结合二维平面图、立面图和剖面图等辅助资料，将建模工作由繁到简，确保模型的准确性和完整性。在三维模型重建过程中，软件的选择与协同工作至关重要。本研究采用RealWorks与SketchUp软件协同完成建模任务。RealWorks用于根据点云数据绘制二维图并提取特征点、线、面。SketchUp则用于具体的模型构建工作。通过软件间的无缝对接和数据共享，充分发挥各自优势，提高建模效率和精度。
☆数据库建设
研究人员利用数据库技术对采集到的海量数据信息进行处理和分析，通过去噪、拼接、配准等方式处理，生成统一的坐标体系下的点云数据或影像数据，以确保数据的准确性和完整性。人们通过云存储和云备份，可以确保数字资源的安全性和可访问性，同时支持远程访问和共享。
研究人员结合牌坊建筑的文物特点，采用“三位一体”的标准化建设方案，重点解决数据存储、管理和共享三大核心问题。在数据采集阶段，研究人员可采用激光扫描获取毫米级精度的三维点云数据，配合高分辨率数码相机采集表面纹理信息，同时整理历史档案中的建造年代、材质特征等基础资料，建立统一的数据编码体系。
数据库架构采用双轨制设计：结构化数据使用MySQL关系型数据库存储，确保数据相关性和查询效率。非结构化数据采用分布式文件系统管理，支持海量三维模型和影像数据的高效存取。系统内置智能分析引擎，可自动识别裂缝、空鼓等典型病害，并生成可视化分析报告。
在数据共享方面，平台提供多级权限控制机制，支持科研机构、文物部门和公众用户的不同访问需求。研究人员通过标准化Web Service接口，实现与其他文物数据库的互联互通。所有数据交换过程均采用国密算法加密，确保数据安全。平台还特别开发了移动端应用，支持AR增强现实展示，让公众能够直观了解牌坊的历史和文化价值。
数字化技术应用与开发
研究人员通过文物数字化管理平台的建设，构建完善的牌坊基础信息数据库，实现包括建筑形制、历史沿革、保存现状、修缮记录等核心信息的标准化录入与统一存储。管理人员通过建立分类索引和智能化检索系统，可快速获取特定牌坊的完整档案资料，并支持按年代、类型、保护等级等关键字段进行自动化统计分析与可视化展示。该系统的实施不仅提升了文物信息管理的规范性和工作效率，还能为制定科学化的保护规划、开展针对性的修复工程以及实施预防性保护措施提供全面、准确的数据支持，从而推动牌坊类不可移动文物保护工作的系统化和信息化发展。
数字化技术能够在牌坊保护和修复过程中发挥重要作用。研究人员通过构建高精度三维数字模型，结合环境监测及材质劣化程度，可以模拟牌坊在不同环境下的变化，预测并采取相应的保护措施。同时，数字模型还可以用于测试不同的修复方案。研究人员通过对比分析，选出最符合文物保护原则的技术路线进行实际操作。这种操作确保了保护决策的科学性，大大提高了古建筑保护和修复的效率和准确性。目前，巨野县明代天启年间建造的姚氏先茔石墓坊正采用此项技术进行修复方案的测试对比。
研究人员利用数字化虚拟技术，构建多元化的数字化展示平台，如虚拟现实（VR）展览、三维模型互动展示等，让人们可以在不接触文物的前提下，身临其境地探索牌坊的每一个细节。这种沉浸式的体验方式，不仅拓宽了牌坊文化传播的边界，还激发了公众对文化遗产保护的兴趣与热情。菏泽市创新性地将牌坊上雕刻的牡丹元素融入数字化保护体系，以保护第一、数字赋能牡丹特色为原则。研究人员开发了AR导览系统，游客可扫码欣赏牌坊上牡丹纹饰的立体展示，这种“科技+文化”的创新模式既提升了文物保护水平，又增强了公众参与度，为讲好菏泽故事、传播牡丹文化开辟了新途径。
菏泽市致力于推动数字化信息采集从“静态存档”向“动态活化”转型，构建以数字技术为支撑、创意设计为驱动的文物遗产创新体系。研究人员利用文化遗产资源要素，进行理念、设计等方面的创意与功能、题材、形式、技法、流程、材料等方面的创新，开发出为当下百姓特别是青少年所喜闻乐见的文化创意产品，推动传统美术、传统技艺等类项目传统工艺。这种转型不仅能够激发青少年群体对传统文化的兴趣，更能促进传统工艺与现代设计的跨界融合，最终实现文化遗产保护与创新发展的良性循环。
菏泽市积极引导“遗产资源+文化创意”融合发展，由产品向产业、产业链转化。研究人员通过系统整合牌坊建筑的艺术元素、历史内涵与地域特色，开发具有文化辨识度的创意产品系列，并延伸至文化旅游、数字内容、教育研学等产业链条，形成“文化IP——创意产品——产业集群”的价值转化路径，从而使文化产业供给体系质量提升，城乡居民文化消费更加丰富和活跃。
结语
文物保护工作的核心要义在于通过科学有效的手段，维护历史文化遗产的完整性和真实性，这不仅包括对文物本体的物理保护，更重要的是要通过数字化技术保存和延续其中蕴含的历史信息和文化内涵，让后人能够真切地感受到历史的脉动和文化的传承。随着信息技术的飞速发展，数字化技术为传统建筑文化遗产保护带来了革命性的变革。研究人员通过三维激光扫描、高清摄影测量、虚拟现实等先进技术手段，可以全方位、高精度地记录古建筑牌坊的空间形态、结构特征和装饰细节，构建完整的数字档案。这种数字化保护不仅能够为文物修复提供精确依据，还能通过建立数字化展示平台，让珍贵的牌坊文物突破时空限制。菏泽市在古建筑牌坊数字化保护方面的实践探索取得了显著成效并形成了一套可复制、可推广的技术体系和应用模式，构建了“采集——建模——分析——应用”的全生命周期保护体系。相较传统测绘方法，这种模式的优势使数字化效率大大提升，不但数据采集效率提升，信息完整度实现质的飞跃，而且使保护成本降低。在技术创新方面，研究采用了多元数据融合算法，有效解决了传统方法中几何数据与纹理数据配准偏差大的技术难题，特别是提出了本体监测、虚拟修复、云端展示、教育研发、文创衍生“五位一体”的应用构架，大大提高了文物活化利用水平。这种贯穿文物生命全周期的数字化保护模式从数据采集标准到处理流程，从存储规范到展示应用，都为同类文化遗产的数字化保护提供了宝贵的经验参考。菏泽市的成功实践充分证明，数字化技术不仅是文物保护的重要手段，更是推动传统文化创造性转化、创新性发展的关键力量，对促进我国文物事业现代化发展、增强文化自信具有深远的战略意义。
研究人员通过持续深化数字化技术在文物保护领域的应用，能够让更多珍贵的文化遗产得到数字化重生，使其承载的历史智慧和艺术魅力得以永续传承，为弘扬中华优秀传统文化、建设社会主义文化强国作出积极贡献。
课题项目：2024年菏泽市社会科学规划课题自筹课题“菏泽市古建筑（石坊类）数字化技术保护研究”（项目编号：48）
（作者张慧敏系巨野县博物馆文博馆员，陈霞系菏泽市文物研究院文博馆员，尹月蓉系单县博物馆初级助理馆员）
文化遗产的数字化保护管理与应用探究
——以菏泽市古建筑（牌坊类）数字化保护项目为例
牌坊作为中国传统建筑中具有纪念性和装饰性的小类建筑典型代表，其独特的建筑形制和精湛的雕刻工艺承载着丰富的历史文化信息。本文以菏泽市现存的16座明清时期石质牌坊为研究对象，针对当前文物保护面临的困境（精细记录难、病害干预迟、价值传播弱），构建了基于多源数据融合的数字化保护体系。研究人员通过高精度三维扫描、红外热成像等技术手段，实现了文物信息的全息采集，运用RealWorks与SketchUp协同建模，建立了毫米级精度的三维数字模型，开发了支持多级权限管理的文物数据库系统。实践表明，该技术体系不仅显著提升了文物保护效率，更通过AR、VR等数字化展示手段，实现了文化遗产的创造性转化。本文旨在为区域性不可移动文物的数字化保护提供可复制的技术规范，推动菏泽市文化遗产的可持续发展。
研究背景与意义
牌坊作为中国古代封建社会极具代表的建筑形式，是中华文明悠久历史与深厚文化的重要物质载体。作为传统建筑艺术瑰宝，其建筑形制肇始于春秋时期，历经唐宋的发展完善，至明清时期达到艺术与技术的巅峰。笔者通过对菏泽地区石质牌坊遗存的系统性田野走访调查与文献考证发现，菏泽市现存的16座明清时期的石质牌坊广泛分布于所辖的7县2区境内，其中，单县、曹县、成武县、巨野县、鄄城县等历史文化积淀深厚的县域分布较为集中。
从建筑材质来看，现存牌坊均采用当地优质石材建造，结构坚固且工艺精湛，在建筑形制上呈现出多样化的特点，主要包括四柱三间五楼歇山式（如单县百寿坊、百狮坊等）、四柱三间三楼歇山式（如申氏牌坊）、四柱三间冲天式（如“榖林云日”牌坊）以及一门二柱式等四种典型样式，展现了从官式建筑到民间建筑的不同规格与风格。这些牌坊按其功能属性可分为旌表节孝坊（如单县百寿坊）、陵墓坊（如“永言孝思”牌坊）、功德坊（如苏述御史牌坊）和庙宇坊（如文庙棂星门）四大类型，分别体现了封建礼教、家族祭祀、功名褒扬和儒家崇祀等不同社会功能与文化内涵。从艺术角度考察，牌坊作为集建筑艺术与雕刻艺术于一体的文化载体，其上的题记、楹联及装饰图案蕴含着丰富的历史内涵与文化象征。古代工匠们运用圆雕、透雕、浮雕、线雕等多种雕刻技法，创造出极具艺术价值与象征意义的装饰体系。其雕刻题材主要呈现四大类型：其一，祥禽瑞兽题材。其二，吉祥花卉纹样。其三，传统几何纹饰。其四，文字题刻内容。菏泽市精湛的牌坊建筑，从建筑形制到工艺成果，既反映了古代工匠高超的技艺水平，又生动诠释了中国传统装饰艺术“图必有意，意必吉祥”的创作理念，是中华优秀传统文化的重要遗存。
然而，随着城镇化进程加剧，牌坊的保护也面临着严峻挑战。目前，16座牌坊保存状况差异明显。其中，保存基本完整的仅占25%，部分损毁的占31%，剩余44%处于濒危状态，大部分牌坊都存在结构性不稳定的风险。例如，存在自然因素造成牌坊表面风化严重、石材表层剥落、雕刻细节模糊、裂隙发育等病害侵蚀问题。同时，一些人为的损坏形式更为复杂多样：快速城镇化进程中的基础设施建设对周边环境造成破坏，村民自发修缮时使用现代材料和技术造成“保护性破坏”，不法分子对精美雕刻构件实施的盗掘行为等使这些珍贵文物濒临绝迹。尤其是受限于地方财政紧张和基层文物保护经费短缺，当地文物部门难以为这些受损的牌坊提供系统性专业修复。加之牌坊大多散落分布于偏远乡村，长期暴露在自然环境中，基层文物保护巡查模式无法实现有效监管，造成了许多不可逆转的文物损失。
可见，传统的文物保护方式已难以满足当代需求，相关人员亟须引入创新性的数字化保护技术。在此背景下，菏泽市开展的古建筑数字化（牌坊类）保护研究具有多重意义：一方面，翔实的数字化数据可以为文物修缮工程提供精确的参考依据，确保修缮工作遵循最小干预原则，保持文物的历史真实性。另一方面，数字档案的建立，促进了学术资源的开放共享，为建筑史学、艺术史学、民俗学等多学科领域的研究提供了丰富的一手资料，推动相关学术研究向纵深发展。这项研究积累的技术经验和操作规范，还将为菏泽市乃至更大范围内不可移动文物的数字化保护工作提供可复制的参考模式，对构建现代化文物保护体系、创新文化传承方式具有重要的示范作用。
研究现状
目前，国内文化遗产数字化研究已形成较为完善的体系，呈现出从宏观政策到微观实践的层级化发展特征。《“十四五”文物保护和科技创新规划》的实施，以及国家文化数字化战略提出的文化遗产数据主权概念，标志着我国文物保护工作进入新阶段。各大院校及科研机构都在积极研发文化遗产数字化保护的技术，并取得了一定的成效。例如，清华大学建筑学院与联想集团共同开发了一款人工智能和空间计算技术的拓展现实应用，技术人员通过在数字世界中构建“文物孪生体”，逐层还原了文物的完整构造与细节，并在数字世界中得以复现。良渚古城遗址运用激光雷达扫描与三维建模技术，将五千年前的文明密码转化为沉浸式数字叙事，让远古智慧焕发新生。这些创新实践不仅标志着文化遗产保护传承进入数字化时代，还为中华优秀传统文化的创造性转化、创新性发展构建了“科技+文化”的融合范式。
从实践层面上来看，故宫、敦煌等世界文化遗产的各项数字化项目已趋于成熟，并建立了完整的标准体系。而区域性文物数字化保护仍面临诸多挑战。例如，现有高端数字化设备往往针对大型遗产地设计，难以适应区域性文物分布分散、规模各异的特点。成本效益问题也
限制了一些高端设备技术的应用。这些问题的存在，使得区域性文物数字化保护的技术路径和实现模式存在一定的局限性。
研究创新点
在当前文化遗产保护领域数字化转型的背景下，以数字优先为核心理念的技术革新正在重塑文物保护模式。菏泽地区作为明清石牌坊建筑群的重要聚集地，其不可移动文物正面临自然风化加速、结构稳定性下降、传统建造工艺濒临失传等多重挑战。针对这一严峻形势，本文提出“全生命周期数字化保护”创新理念，通过构建一个贯穿文物勘察、监测、修复、展示全过程的数字化保护体系，突破传统抢救性修复的被动保护模式。研究人员可以利用现代数字技术，实现石牌坊遗产信息的永久性数字化保存、结构性风险的科学评估，以及传统工艺技术的活态化传承，彻底改变传统抢救性修复的被动模式，转向预防性保护的主动模式。
研究内容与方法
本文在技术层面上采用适用于区域性文物的低成本高精度信息采集方式，构建采集、处理、应用全链条解决方案，建立首个鲁西南牌坊建筑数字资源库，完善区域性文物数字化保护标准体系。
☆数据采集
一是走访调查。研究人员通过开展菏泽市古建筑（牌坊类）数字化建设项目，对全市现存的牌坊类古建筑进行走访调查。调查内容涵盖文物基本信息、本体描述、历史沿革、文物故事、书籍和档案等有关资料。整理二维照片、三维图像、石坊实测图纸、吉祥纹饰线描图、调查视频等各类数据，全面记录牌坊建筑本体现状和赋存环境及所蕴含的社会、历史、艺术价值等信息。
二是高保真信息采集。在牌坊数字化保护技术体系中的高保真信息采集技术采用了多源数据融合的先进方法，研究人员通过激光扫描、倾斜摄影和红外热成像三种技术的协同配合，采用全站仪进行坐标校验，准确捕捉牌坊建筑的结构、纹理和细节，为实现数字化的虚拟复原做好基础工作。
研究人员采用无人机倾斜摄影测量、高清摄像对牌坊进行多维度、精细化调查和全方位的数字化信息采集。无人机搭载多台传感器，多角度采集牌坊影像，在无人机飞行过程中，每隔2至5秒拍摄一张照片，保证每两张照片存在80%的重叠率，以确保对牌坊信息采集的全面覆盖。在拍摄过程中，偏振光处理技术有效消除了石材表面的反光干扰，确保获得清晰的表面纹理数据。
研究人员采用三维激光扫描技术，激光发射器采用0.05毫米的超高精度设置，配合十字交会法的靶标布设方案，精确捕捉石牌坊的立体形态特征的空间坐标，构建精细的三维点云数据。这项技术具有高精度、高效率、非接触等优点，尤其适用于古建筑牌坊屋面下复杂的榫卯结构及采用高浮雕和透雕工艺的装饰图案的三维重构。
研究人员可通过红外热成像仪对牌坊表面进行红外辐射生成热图像，运用动态温差分析方法，识别石材内部空鼓及裂隙分布等病害，提前对处于濒危状态的牌坊进行修复干预。
☆三维模型重建
三维模型重建是牌坊数字化保护的核心成果之一。研究人员通过精细的三维建模，可以直观、准确地表达牌坊的结构和细节信息，为保护修复、文化传播等工作提供有力支持。同时，结合二维平面图、立面图和剖面图等辅助资料，将建模工作由繁到简，确保模型的准确性和完整性。在三维模型重建过程中，软件的选择与协同工作至关重要。本研究采用RealWorks与SketchUp软件协同完成建模任务。RealWorks用于根据点云数据绘制二维图并提取特征点、线、面。SketchUp则用于具体的模型构建工作。通过软件间的无缝对接和数据共享，充分发挥各自优势，提高建模效率和精度。
☆数据库建设
研究人员利用数据库技术对采集到的海量数据信息进行处理和分析，通过去噪、拼接、配准等方式处理，生成统一的坐标体系下的点云数据或影像数据，以确保数据的准确性和完整性。人们通过云存储和云备份，可以确保数字资源的安全性和可访问性，同时支持远程访问和共享。
研究人员结合牌坊建筑的文物特点，采用“三位一体”的标准化建设方案，重点解决数据存储、管理和共享三大核心问题。在数据采集阶段，研究人员可采用激光扫描获取毫米级精度的三维点云数据，配合高分辨率数码相机采集表面纹理信息，同时整理历史档案中的建造年代、材质特征等基础资料，建立统一的数据编码体系。
数据库架构采用双轨制设计：结构化数据使用MySQL关系型数据库存储，确保数据相关性和查询效率。非结构化数据采用分布式文件系统管理，支持海量三维模型和影像数据的高效存取。系统内置智能分析引擎，可自动识别裂缝、空鼓等典型病害，并生成可视化分析报告。
在数据共享方面，平台提供多级权限控制机制，支持科研机构、文物部门和公众用户的不同访问需求。研究人员通过标准化Web Service接口，实现与其他文物数据库的互联互通。所有数据交换过程均采用国密算法加密，确保数据安全。平台还特别开发了移动端应用，支持AR增强现实展示，让公众能够直观了解牌坊的历史和文化价值。
数字化技术应用与开发
研究人员通过文物数字化管理平台的建设，构建完善的牌坊基础信息数据库，实现包括建筑形制、历史沿革、保存现状、修缮记录等核心信息的标准化录入与统一存储。管理人员通过建立分类索引和智能化检索系统，可快速获取特定牌坊的完整档案资料，并支持按年代、类型、保护等级等关键字段进行自动化统计分析与可视化展示。该系统的实施不仅提升了文物信息管理的规范性和工作效率，还能为制定科学化的保护规划、开展针对性的修复工程以及实施预防性保护措施提供全面、准确的数据支持，从而推动牌坊类不可移动文物保护工作的系统化和信息化发展。
数字化技术能够在牌坊保护和修复过程中发挥重要作用。研究人员通过构建高精度三维数字模型，结合环境监测及材质劣化程度，可以模拟牌坊在不同环境下的变化，预测并采取相应的保护措施。同时，数字模型还可以用于测试不同的修复方案。研究人员通过对比分析，选出最符合文物保护原则的技术路线进行实际操作。这种操作确保了保护决策的科学性，大大提高了古建筑保护和修复的效率和准确性。目前，巨野县明代天启年间建造的姚氏先茔石墓坊正采用此项技术进行修复方案的测试对比。
研究人员利用数字化虚拟技术，构建多元化的数字化展示平台，如虚拟现实（VR）展览、三维模型互动展示等，让人们可以在不接触文物的前提下，身临其境地探索牌坊的每一个细节。这种沉浸式的体验方式，不仅拓宽了牌坊文化传播的边界，还激发了公众对文化遗产保护的兴趣与热情。菏泽市创新性地将牌坊上雕刻的牡丹元素融入数字化保护体系，以保护第一、数字赋能牡丹特色为原则。研究人员开发了AR导览系统，游客可扫码欣赏牌坊上牡丹纹饰的立体展示，这种“科技+文化”的创新模式既提升了文物保护水平，又增强了公众参与度，为讲好菏泽故事、传播牡丹文化开辟了新途径。
菏泽市致力于推动数字化信息采集从“静态存档”向“动态活化”转型，构建以数字技术为支撑、创意设计为驱动的文物遗产创新体系。研究人员利用文化遗产资源要素，进行理念、设计等方面的创意与功能、题材、形式、技法、流程、材料等方面的创新，开发出为当下百姓特别是青少年所喜闻乐见的文化创意产品，推动传统美术、传统技艺等类项目传统工艺。这种转型不仅能够激发青少年群体对传统文化的兴趣，更能促进传统工艺与现代设计的跨界融合，最终实现文化遗产保护与创新发展的良性循环。
菏泽市积极引导“遗产资源+文化创意”融合发展，由产品向产业、产业链转化。研究人员通过系统整合牌坊建筑的艺术元素、历史内涵与地域特色，开发具有文化辨识度的创意产品系列，并延伸至文化旅游、数字内容、教育研学等产业链条，形成“文化IP——创意产品——产业集群”的价值转化路径，从而使文化产业供给体系质量提升，城乡居民文化消费更加丰富和活跃。
结语
文物保护工作的核心要义在于通过科学有效的手段，维护历史文化遗产的完整性和真实性，这不仅包括对文物本体的物理保护，更重要的是要通过数字化技术保存和延续其中蕴含的历史信息和文化内涵，让后人能够真切地感受到历史的脉动和文化的传承。随着信息技术的飞速发展，数字化技术为传统建筑文化遗产保护带来了革命性的变革。研究人员通过三维激光扫描、高清摄影测量、虚拟现实等先进技术手段，可以全方位、高精度地记录古建筑牌坊的空间形态、结构特征和装饰细节，构建完整的数字档案。这种数字化保护不仅能够为文物修复提供精确依据，还能通过建立数字化展示平台，让珍贵的牌坊文物突破时空限制。菏泽市在古建筑牌坊数字化保护方面的实践探索取得了显著成效并形成了一套可复制、可推广的技术体系和应用模式，构建了“采集——建模——分析——应用”的全生命周期保护体系。相较传统测绘方法，这种模式的优势使数字化效率大大提升，不但数据采集效率提升，信息完整度实现质的飞跃，而且使保护成本降低。在技术创新方面，研究采用了多元数据融合算法，有效解决了传统方法中几何数据与纹理数据配准偏差大的技术难题，特别是提出了本体监测、虚拟修复、云端展示、教育研发、文创衍生“五位一体”的应用构架，大大提高了文物活化利用水平。这种贯穿文物生命全周期的数字化保护模式从数据采集标准到处理流程，从存储规范到展示应用，都为同类文化遗产的数字化保护提供了宝贵的经验参考。菏泽市的成功实践充分证明，数字化技术不仅是文物保护的重要手段，更是推动传统文化创造性转化、创新性发展的关键力量，对促进我国文物事业现代化发展、增强文化自信具有深远的战略意义。
研究人员通过持续深化数字化技术在文物保护领域的应用，能够让更多珍贵的文化遗产得到数字化重生，使其承载的历史智慧和艺术魅力得以永续传承，为弘扬中华优秀传统文化、建设社会主义文化强国作出积极贡献。
课题项目：2024年菏泽市社会科学规划课题自筹课题“菏泽市古建筑（石坊类）数字化技术保护研究”（项目编号：48）
（作者张慧敏系巨野县博物馆文博馆员，陈霞系菏泽市文物研究院文博馆员，尹月蓉系单县博物馆初级助理馆员）
