文物科技创新学术交流活动摘要
6月7日,作为2024年文化和自然遗产日主场城市重点配套活动,国家文物局科技教育司在辽宁大学组织召开文物科技创新学术交流,这是相关活动连续第4年举办。活动以“十三五”“十四五”国家重点研发计划相关项目的研究成果为主要内容。现摘编各主题报告内容如下:
中国社会科学院考古研究所 常怀颖:
中华文明起源与早期发展研究的最新进展
中华文明探源研究在项目执行专家组统一部署下,由不同科研团队围绕辽宁建平牛河梁,山西兴县碧村、襄汾陶寺,陕西神木石峁、延安芦山峁,河南新密新砦、偃师二里头,山东章丘焦家,四川新津宝墩、广汉三星堆,湖北天门石家河,安徽含山凌家滩,江苏常州寺墩、象墩,浙江余杭良渚等29处遗址,以多学科联合攻关的方式,在新技术支撑下取得田野考古收获。
一是重点遗址的关键时间节点探索有了新的认识,尝试采用不同测年技术探索古代遗存绝对年代,对关键遗址的兴废时间有了较大突破。二是不同遗址所在区域的基本环境特征及主要环境变化过程存在显著的差异。三是在中华文明起源与早期发展阶段,生业经济模式存在明显区域差异,在文明化进程中有不同的区域演变模式。手工业经济专门化是各地区文明起源进程中的主要表现,因资源技术差异,不同区域文明的物质文化成就有明显区别,但集中的专门化和规模化生产是各区域社会复杂化的共同特征。
项目组将继续尝试利用人类骨骼开展社会组织与行为重建工作,探讨古代社会的人群构成、劳动分工、社会等级差异、经济模式等问题,对早期人群迁徙、流动和社会文化发展等问题开展新的探索。
复旦大学/中国科学院空天信息创新研究院 王辉:
遥感考古探测关键技术及应用
针对遥感考古调查面临的技术与装备应用效果差、遗迹识别准确度不高等问题,本项目建设了典型遗迹波谱数据库,研发了考古波谱数据处理和特征匹配技术,建立了遥感探测的新方法,实现复杂环境遗迹弱信息的提取。
项目组研制了新型考古探测装备,实现浅埋藏、弱信号遗迹的高效探测;研发了遥感考古综合分析系统,集成遥感地球物理考古数据,实现窑址、壕沟等遗迹的高精度自动分类与提取;建设了环境可控的遥感考古探测试验平台,系统开展了关键技术与装备的试验。最后,选取不同环境典型遗址开展遥感考古探测技术的应用,推动遥感考古调查向规范化、体系化的方向发展。
北京大学考古文博学院 陈建立:
中国古代金属物料产地溯源方法研究进展
金属资源的开发是促进文明产生、早期发展和王朝形成与壮大的重要因素,冶金技术的起源、发展与传播,以及冶金手工业的区域特征、区域间的相互关系及对文明的影响,是中华文明进程研究的重要内容。金属物料溯源研究不仅仅要强调技术与资源的关系,也并非止步于物料流通网络等规律性认识的揭示,更关键的是要构建一套综合研究方法体系,探讨早期国家资源管理的相关问题。
本报告对铅同位素比值和微量元素等青铜物料产地溯源方法的研究历史和现状进行分析,并介绍几个研究案例,指出金属物料溯源研究亟需完善的溯源指标变化规律等关键理论问题。项目组未来将着重关注金属物料溯源指标的提取、阐释与数据库建设等技术问题,构建中国古代金属物料溯源方法体系。
中国科学院空天信息创新研究院 张立福:
文物高光谱技术研究进展
中科院高光谱遥感团队在文物保护和鉴别领域与国内文保单位广泛开展了项目合作。本项目针对国内高光谱遥感存在的文物数字化设备采集效率低、信息源种类单一、重建质量不高、安全性无法保障等问题开展研究,在文物数字资源快速高效采集关键技术与装备研发取得一系列进展。本项目研发了便携式文物彩色三维扫描软硬件系统,研制文物高精度结构与纹理信息采集技术与设备,构建文物数字资源快速采集技术体系。在此基础上,报告还对高光谱分析技术在文物数字化方面的应用前景作出了展望。
湖南博物院 陈叙良:
文物知识图谱赋能展览展示创新的实践与思考
本项目针对当前文物知识生产方式单一、组织缺乏规范、支撑技术匮乏、知识驱动的创新应用少等问题,研究基于文物知识图谱的文物知识组织与服务所需的理论模型、关键技术,并有针对性地开展应用示范。
项目采用“需求驱动-理论构建-技术突破-迭代示范”的思路,以体系化思维统筹基础理论、关键技术与应用示范。在基础研究方面,研究建立符合中国文物特点与业务需求的文物知识体系,构建文物知识概念参考模型、分类受控词表和相关标准规范体系,研究建立文物领域知识生产协同与持续集成演化方法,同时研究制定文物知识服务效能评价方法。在关键技术研发方面,突破知识抽取、知识融合、知识推理、知识存储与并发等文物知识图谱构建的共性关键技术难点,并紧密围绕博物馆的知识供给和服务需求,在多个不同方向实现技术突破。在应用示范方面,在文物知识管理与挖掘、知识聚合与传播、文物展览展示等3个博物馆核心业务方向上,示范建设通用和2个专业类文物知识图谱,验证项目理论模型和技术成果的适用性和可推广性。
中国丝绸博物馆 龙博:
世界丝绸互动地图关键技术研发和示范
本项目立足全球视野下的丝绸遗产,基于丝绸文物的种类鉴别、年代测定、地理溯源、技术还原等,开展世界范围内丝绸遗产的时空分布现状和规律研究,构建跨地域、跨机构、跨语言的世界丝绸互动地图。通过对丝绸遗产信息进行关联性分析,助力开展丝绸文化交流的合作研究,研发即时交互、可成长、可进化的知识服务技术,并将信息规律与研究成果进行可视化展示,在“一带一路”多个相关国家进行示范应用。
项目开发了门户网站“锦秀平台”(jinshow.chinasilkmuseum.com),汇聚来自99个国家的12915条丝绸相关数据,提供数据资源管理、时空可视化、知识图谱三大模块。该平台基于统一的数据资源目录发布成果,根据用户需求、用户特征及分析场景等多维度信息,动态生成智能交互界面,提供通用基础数据、知识的按需查询及获取能力,并进一步支持知识成果的可视化表达。
中国航空规划设计研究总院有限公司 葛家琪:
砖石质古塔结构稳定性评估技术研究进展
砖石质古塔历经长期多物理场耦合作用,通常呈现出倾斜变形、材料老化、界面开裂等损伤状态,对结构稳定性产生严重威胁,亟需开发结构稳定性评估技术及性能提升措施,并开展示范应用。项目组重点针对直波碉楼等全国重点文物保护单位开展了调研、勘察、测绘、评估等系列工作,形成了精细化模型与子结构单元耦合的离散体分析模型构建方法,预测了地基沉降导致塔体损伤演化至失稳倒塌的全过程。同时,针对砖石质古建筑界面性能检测困难和损伤多发的现象,提出了一种界面性能识别方法,为后续相似形制的古建筑检测、稳定性评估和性能提升方案设计提供了理论支撑。
上海博物馆 徐方圆:
馆藏文物预防性保护风险管理体系研究
以风险管理理论、程序和防控实践指导文物预防性保护是当今国际领域的发展趋势,近15年来,我国以“稳定洁净”的预防性保护中国理念开展了广泛实践应用。本项目围绕馆藏文物预防性保护风险防控管理开展了系统研究,针对藏品在储存、陈列、运输等3类保存场景中所受有关环境因素影响,开展风险研究、风险评估、风险应对和监督检查等协调活动。
基于我国馆藏文物预防性保护的特征现状,本研究将风险指标归纳为文物本体、环境因素、保存空间和预防措等施4个方面(一级指标)、12项层面(二级指标)和36个指标(三级指标)的系统,明确6类馆藏文物病害与环境影响关联模型、文物生物病害与环境的关系阈值。本项目明晰了“全国-区域-博物馆”3层构架双向反馈的风险管理体系,并在上海、重庆、陕西的13家博物馆进行示范应用,推进馆藏文物预防性保护从“监测预警”向风险评估、预警预测、决策支持和高质量环境监控发展。
中国文化遗产研究院 孙延忠:
不可移动文物自然灾害风险评估与应急处置研究
地震、洪涝、大风和地质灾害是对我国不可移动文物造成巨大破坏的主要灾害类型。本项目基于不可移动文物自然灾害监测预警与防范需求,耦合文物本体脆弱性、文物环境敏感性和致灾因子危险性等特征,构建了适用于地震、洪涝及大风等主要自然灾害的多尺度不可移动文物风险评估方法。基于“致灾因子-文物环境-文物本体”三要素,提出了天-空-地协同的信息获取技术体系、自然灾害风险图构建方法和多层级、多尺度风险监测技术适宜性评价方法。构建由风险评估、风险监测、风险预防和应急管理组成的不可移动文物自然灾害风险管理体系。
应急管理部沈阳消防研究所 丁宏军:
古村落火灾防控的五项基本原则与四个基本要素
古村落建筑群普遍以木结构和砖木结构建筑为主体构成,本报告分析了该类建筑群中分别由防火间距、防火分隔缺失等历史原因和现代生活用电、旅游开发等新活动带来的双重火灾危险。针对这些风险类别,提出古村落火灾防控中应遵循的“维持原貌、最小干预;专用火灾防控标准;专用消防设施;预防为主;人防加技防”等5项基本原则。并提出从“结构性火灾防控;控制可燃材物;消防设施防控;管理”等4个要素相结合入手,做好火灾防控工作的具体建议。
浙江省古建筑设计研究院有限公司 张喆:
传统村落保护适宜性技术和活态利用策略研究
传统村落涉及遗产保护与民生发展的双重议题,是文化传承助力乡村振兴的重要抓手。本项目从传统村落生长运行规律研究出发,基于“人地互动关系”的基本原理,建构符合传统村落多样性特征的价值认知理论,形成传统村落价值原型。
从平衡保护与发展需求角度,项目构建面向传统村落价值要素的保护修复和改造更新方法体系,形成了传统结构加固工艺的与现代工艺兼容的修缮改良优化技术,基于村民自主的建筑保护修复策略,综合保护价值度-更新需求度-更新困难度分析的更新敏感性评价,“整体-局部-单体”多层级空间舒适性改造技术,基于风貌保护的基础设施植入方法与技术等一批成果。从传统文化资源的当代传承与创造性转化角度,项目构建传统村落文化资源活化利用的评价体系,形成文化资源要素与当代社会兼容、与现代产业融合发展的评价方法,提出以村民为主体的文化附加型产业发展策略。项目在2处典型村落实施了应用示范,为形成村民自愿保护、自主参与的良好乡风提供了技术支持和策略引导。
南京博物院 张金萍:
纸质文物规模化脱酸关键技术研究
本项目以整本图书的规模化脱酸为目标,根据纸张特性分类设计脱酸液,采用电化学、水热等多种方法合成具有不同结构特性的碱性脱酸质,开发基于氟碳溶剂的协同改性技术,以提升脱酸液稳定性。综合基于批量图书纸张特性的脱酸液匹配技术,静态浸渍下整本图书的自动分页技术和真空干燥中的快速干燥、多级冷凝回收技术,形成规模化脱酸工艺技术解决方案与装备研制方案。采用射频识别技术(RFID)及可编程逻辑控制器(PLC)设计脱酸工艺信息采集、装备自动运行及安全控制系统,研发批量图书脱酸效果评估规范。试制集无水液相整本脱酸多功能于一体的系统样机,并在实际环境中进行系统样机的脱酸验证。
中国丝绸博物馆 周旸:
皮革制文物劣化机理研究
本项目在揭示皮革制文物劣化机理的基础上,厘清不同鞣剂及环境影响皮革制文物结构变化与胶原变性变质的生物化学过程。项目选取羟脯氨酸含量和表面水分含量为皮革制文物劣化/糟朽程度量化评估指标,从皮革制文物表面和博物馆空气样本中共分离培养得到混合菌群模型,研发了传统的铝鞣法、铁鞣法、植鞣法、烟熏鞣法、油鞣法和硝面鞣法等6种复古鞣制工艺,制备了高度复原古代鞣制工艺的模拟样品9种,为劣化机理研究打下基础。
在此基础上,项目初步建立皮革制文物中鞣剂的无损/微量鉴定方法体系,提出SAXS分析可通过衍射峰强度及D周期长度变化来辅助判别鞣剂类型为无机或有机鞣剂。对高度复原古代鞣制工艺模拟样品进行干燥和饱水环境的模拟老化实验,初步建立基于蛋白组学/代谢组学/ELISA/电化学免疫传感的皮革降解产物检测体系,初步得出不同温度下I型胶原蛋白分子发生变化及Na+、K+、Ca2+、Al3+等离子在干燥条件下对胶原纤维的配位与迁移影响规律,构建了干燥和饱水环境下胶原纤维网络形态模型,以期从微观层面阐明皮革制文物劣化机理。
中国文化遗产研究院 王珊:
贝叶经保护修复关键技术研究:探索与进展
本项目针对贝叶经脆化、墨迹脱落、色料褪色、污渍、分丝起翘等典型病害,开展本体材料分析,风险评估,技术材料研发和规范编制。
本报告重点介绍贝叶经保护修复关键技术研究的最新进展,成果包括原材料分类、增韧加固技术材料、墨迹和色料稳固技术材料、清洗技术与装置、修复粘结剂等。通过综合运用植物解剖学、化学分析、统计学等分析技术,初步确定贝叶年代和植物种属,揭示了贝叶经脆化机理,并建立贝叶经韧性评估指标体系。项目筛选出两种贝叶经增韧材料,确立了墨迹稳定性评估参数,研发了具有固(显)色效果的防护材料,建立了贝叶经污染物的表征方法体系,设计了贝叶经干式清洗装置电路模块,进行了贝叶经修复粘结剂的筛选,研究了贝叶经的酸碱性对其保存的影响,并进行了预防性保护技术研发。
故宫博物院 牛锎:
明清官式建筑地下管沟类隐蔽部位现状评估方法研究
地下管沟类隐蔽部位环境复杂、探测难度大,对其损伤状态和使用状态的感知和评估,是解决古建筑所面临系统性安全问题、提升预防性保护全面性的重要抓手。目前通行的各类探测方法在古建筑地下管沟实用效果受限,本研究针对明清官式建筑地下管沟构造特征和内部工况,研发了多套机器人系统,并结合常规探测方法形成整套探测技术,以及基于采集数据和智能判据的评估方法。项目在故宫西六宫区域和内金水河西河沿管沟开展应用示范,完成区域内5条管沟的现状评估;在故宫怡情书史室内火道开展推广应用,实现了在较少扰动情况下完成全面地下管沟现状数据采集。
敦煌研究院 王彦武:
多场耦合下土遗址风化机理与防控技术研究
我国土遗址保存类型多样,赋存环境复杂,材质脆弱。本项目选取干旱区(瓜州锁阳城)、湿润区(西安秦东陵)、潮湿区(广汉三星堆)的典型研究对象,依托多场耦合环境模拟实验室,开展足尺模拟试验研究,揭示了土遗址浅表层渐进式发育破坏机制,厘清土遗址浅表层受水、热、盐、力作用下发育特征和损伤速率。提出在露天环境下,干旱区土遗址风化速率为2-10mm/年,湿润地区土遗址风化速率为10-50mm/年,潮湿地区土遗址风化速率大于200mm/年。项目针对不同赋存环境开展土遗址综合防风化技术研究,研发集成了适合不同保存环境条件的化学渗透加固、生物矿化、软覆盖和保护棚的成套防风化技术,明确了不同保护措施长期服役性能和失效机制。