心得体会数字化技术在文物保护中的应用最新.docx

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心得体会数字化技术在文物保护中的应用最新

心得体会：

数字化技术在文物保护中的应用（最新）

我们今天面对的是一个数字化的时代，几乎社会的每一个领域都受到信息时代的同化。

数字化技术已广泛应用到生产和生活的各个方面，现已成为科学研究的重要工具。

数字化技术应用于文物保护领域的研究始于20世纪50年代，美国学者首次把数字化技术中的计算机技术应用于民族部落研究。

此后，数字化技术在文物保护领域逐步得到应用。

20世纪70年代后期，我国学者开始将数字化技术应用于文物保护领域的研究。

文物是不可再生资源，出土文物能够很好地反映历史的真实性，是研究历史的重要凭据，是了解古人生活状态的根据。

然而，在经过漫长的岁月，经历风吹、日晒或长埋地下的洗礼之后，文物或者有破损，或者变得脆弱。

文物保护的最终目的是最大程度地维持文物的状态，延长其寿命，在保护好文物的同时，又不会影响文物的展示以及专家们对文物的研究、修复等工作。

文物的数字化保护技术的出现，为文物保护开辟了新的途径。

我国的文物资源丰富，但传统的文物古迹保护方法受到温度、湿度、光照、辐射等诸多外在因素的威胁，主要依赖于限制旅游人数、加大保护力度、法律等手段，数字博物馆技术的发展使得人们能够在计算机上身临其境的参观和欣赏这些文物古迹，同时也能够起到更好的保护。

传统的文物修复技术则主要停留在手工操作上，很大程度上依赖于文物修复者的素质。

通过应用数字化的辅助修复技术，再进行人工处理，可以使得修复效果更好，更好的维持文物的状态。

一数字化技术

数字化技术指的是运用0和1两位数字编码，通过电子计算机、光缆、通信卫星等设备，来表达、传输和处理所有信息的技术。

数字化技术一般包括数据编码、数据压缩、数据传输、数据调制与解调等技术。

数字化技术是信息技术的核心，信息的媒体有多种，如声音、语言和图像等。

这些信息媒体存在着共同的问题：

一是信息量太小；二是难以交换、交流。

数字化技术的实现，使这些问题迎刃而解。

无论是声音、语言还是图像都使用0和1两个数字编码来表达、传输和处理，到了终端再进行还原。

文物信息包括文物的本体数据、业务管理信息和研究成果等，通过数字化技术将文物信息存储在照片、录音带、光盘等形式的载体中，对于实现更广泛的资源共享和藏品保护具有特殊的意义。

这里主要介绍数据压缩和三维扫描两种数字化技术。

1.数据压缩技术

数据之所以能被压缩，就是因为数据中存在着冗余。

信息理论认为：

若信源编码的熵大于信源的实际熵，该信源中一定存在冗余度。

去掉冗余不会减少信息量，仍可原样恢复数据；但若减少了熵，数据则不能完全恢复。

不过在允许的范围内损失一定的熵，数据仍然可以近似恢复。

数据压缩方法一般可分为两种：

无损压缩和有损压缩。

无损压缩是利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率受到统计冗余度的限制。

常用的无损压缩算法有霍夫曼（Huffman）算法和LZW（Lenpel-Ziv&Welch）压缩算法。

有损压缩则是利用了人类视觉和听觉器官对图像或声音中的某些频率成分不敏感的特性，允许在压缩过程中损失一定的信息。

虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像或声音影响较小，却换来了较大的压缩比。

有损压缩广泛应用于语言、图像和视频数据的压缩。

常用的有损压缩方法有PCM（脉冲编码调制）、预测编码、变换编码、插值和外推法等等。

（一）音频压缩技术。

是指降低信号动态以滤除噪声和避免动态过大的失真，通过不同的计算方式、忽略人耳不易察觉的频段、或通过制造听觉上的错觉，从而大幅度降低音频数据的数量，却令音质基本不变甚至更好。

常见的音频压缩格式有MP3、WMA、OGG、MP4等等。

其中MP3（MPEGAudioLayer-3）是目前最普及的音频压缩格式，是典型的有损压缩，它能在音质丢失很小的情况下把文件压缩到每分钟1MB左右的大小。

MP3的压缩率一般为1:

10～1:

12。

WMA（WindowsMediaAudio）格式来自微软，它的音质要强于MP3格式，它是以减少数据流量但保持音质的方法来达到比MP3压缩率更高的目的。

WMA的压缩率一般可以达到1:

18左右。

（二）静态图像压缩技术。

主要是对空间信息进行压缩，目的是在满足一定图像质量的前提下，缩小图像文件所占用的存储空间，从而减小存储容量。

常见的图像格式有JPEG、GIF、PNG、TIFF等等。

其中JPEG（JointPhotographExpertsGroup）即联合图像专家组规范是最常用的图像文件格式，是一种压缩比很大的有损压缩。

它是由ISO（国际标准化组织）和CCITT（国际电话电报咨询委员会）于1991年3月联合制定的，适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩。

（三）运动图像的数据压缩。

运动图像即静止图像的连续播放状态，其压缩目标是在尽可能保证视觉效果的前途下减少视频数据率。

常见的视频格式有MPEG、RMVB、JVT等等。

其中MPEG（MovingPicturesExpertsGroup）即运动图像专家组规范是由ISO（国际标准化组织）和CCITT（国际电话电报咨询委员会）于1988年联合制定的，主要用来研究数字存储媒体上的活动图像及其伴音的编码表示。

2.三维扫描技术

三维扫描就是测量有形物体表面的三维坐标数据，而每一个数据都带有相应的X、Y、Z坐标数值，这些数据集合起来形成的点云（Pointcloud），就能构成物体表面的特征。

三维扫描技术可以对文物的现状进行三维数值量化，准确记录文物的现状，是文物数字化的重要技术，也是文物信息保存与存档的重要手段。

三维扫描技术主要分为接触式和非接触式。

其中接触式扫描仪在扫描过程中需要接触物体，而非接触式不需要接触物体，在对文物进行三维扫描时是不允许接触文物的，所以在文物三维数字化应用中，主要使用非接触式三维扫描系统。

三维扫描技术在文物保护方面应用的例子有很多，国外最为著名的有斯坦福大学“米开朗琪罗项目”，该项目将包括著名的大卫雕像在内的10座雕塑数字化，其中大卫雕像模型包括2亿个面片和7000幅彩色照片；国内的项目主要有浙江大学开发的敦煌石窟虚拟漫游和壁画复原系统；秦兵马俑博物馆与西安四维航测遥感中心合作的“秦俑博物馆二号坑遗址三维数字建模”项目等。

二文物资料的存储、组织和管理

通过一系列的数字化技术，可以将文物资料以文字、图片、音频、动画等多种多媒体介质进行保存，于是文物资料的存储、组织和管理就显得尤为重要。

图

（1）为文物数据资料存储与管理系统的架构图。

底层数据库的建立需要根据文物数据的数据类型，以及文物数据的特点设计元数据，并对元数据进行分析后建立数据表项。

元数据的设计要根据都柏林核心元数据标准、《博物馆藏品信息指标著录规范》、《馆藏文物档案填写说明》以及《博物馆藏品保管手册》等相关标准文献的规定。

数据管理模块是为了实现底层数据库与系统应用的结合，并为检索管理、数据显示、数据修改等数据任务提供标准的操作接口。

相关信息收集模块主要是利用主题元搜索引擎在索引库中收集文物的相关信息。

下面简单介绍一下数据库技术。

数据库是存储在计算机辅助存储器中，有组织可共享的相关数据集合。

数据库技术是通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法，实现高效地组织、存储、获取和处理数据。

从20世纪60年代末期开始到现在，数据库技术已经发展了40多年，主要经历了三个发展级段：

第一代是网状和层次数据库系统，第二代是关系数据库系统，第三代是以面向对象数据模型为主要特征的数据库系统。

而分布式数据库系统、并行数据库系统、主动数据库系统、多媒体数据库系统、模糊数据库系统等新一代数据库系统也已经发展成熟。

数据库技术主要有两方面的应用：

1）利用数据库技术和互联网技术，并结合具体的编程语言，可以开发一个信息系统，从而解决业务数据的输入和管理问题；2）利用数据库管理系统的数据查询功能对数据库中的数据进行汇总分析，并以表格、图像或报表的形式将分析结果进行展示。

三考古发掘辅助决策系统

考古发掘辅助决策系统是计算机技术、通讯技术与考古技术结合的产物，它与传统的专家决策系统的区别在于它可以为入网的各用户提供远程的、开放的、智能的诊断，使诊断用户充分利用处在不同地域的考古资源。

通过考古发掘辅助决策系统，各专家只要联上网络，通过调用各种与设备相关的考古信息，不用在现场，就可以实现亲临指导的效果。

对于分布在各地考古工作者，只需提供与考古现场相关的各种信息，然后提出任务申请，调用各种考古资源，就可以获得处在不同地域的多种考古资源和各考古专家为考古任务所提供的协作服务，从而大大提高了考古发掘决策的效率。

1.专家决策结果的综合

在远程考古决策系统中，提供了群体专家的决策支持系统，为多个异地专家之间提供了协作的平台，支持异地专家网上交互和决策服务。

由于各个专家在决策的过程中所拥有的知识、运用的方法、所掌握的信息等都有所不同。

因此，由系统所给出的决策信息和各专家所给出的结论必然会存在一些差异，这些诊断结果有时是相互支持的，但有时也有可能相互矛盾。

专家决策的结果可能是一致的，是相互补充的，也可能是相互矛盾的。

为此，必须对专家决策结果进行有效地综合，集结这些支持或矛盾的信息和结论，从而提高决策的准确性和可靠性。

2.专家协作系统

辅助决策系统的目的是使文物研究学者能够跨地域交流协作，共享仪器设备，共享数据和文物资源，即在地域不同的条件下，利用新型共享协作平台共同进行科学研究，共同解决考古和文物保护方面的科学难题。

根据文物的保存现转，病害情况、保护修复目标从理论层次到实际操作层次提供可供参考的文献资料。

根据文献资料中搜集到的人员并结合知识库中的专家，可以提供专业领域和专业特点最合适的专家，就文物的情况开展专家会诊。

然后根据文献资料和专家会诊的结论提供最佳的保护修复试验和研究方法，并就近提供合适、专业的研究机构开展相应的研究，并且提供相近的研究实例以供参考学习。

最后，依据以上的研究成果选择合适的保护修复材料，并准确地提供材料的采购信息。

四总结

在当今这个信息化的时代，各种数字化技术，特别是计算机技术的发展已日趋成熟，而且不断涌现出新的技术。

文物是一种不可再生资源，传统的文物修复主要依靠考古工作者的手工进行，巨大的手工劳动量和技术难度制约了文物修复的速度，也使得我们国家的许多珍贵文物难以呈现其应有的历史和文化价值。

因此，将数字化技术应用于文物保护就显得尤为重要。

考古发掘辅助决策系统很好地适应了这种需求，从文物发掘、文物修复等各个层面提供了有力支持，不仅减轻了修复人员的手工工作量，而且可以减少文物在运送和修复过程中造成的损害，意义重大。