莫高窟壁画现状调查记录方法的思考

　　莫高窟壁画现状调查记录方法的思考

　　内容摘要：壁画现状调查是壁画修复前不可缺少的一项工作，它用图像的形式表现壁画病害的类型、分布范围、面积等，不仅为科学而有效的修复壁画提供了指导，而且可以在修复过程中和以后的长期监测中使用。本文通过对几种壁画现状调查方法的介绍和对比，论述它们的优缺点，提出了对目前现状调查方法的改进意见。

　　关键词：莫高窟；壁画；现状调查；图像化记录；AUTOCAD

　　中图分类号：K854.3　文献标识码：A　文章编号：1000-4106(2007)05-0103-04

　　一　前言

　　敦煌莫高窟，现存有壁画洞窟492个，壁画约45000平方米，彩塑2000余身，历经了千百年的沧桑岁月，受到自然环境和人类活动的影响，洞窟、彩塑和壁画都受到了不同程度的损坏，为了采取最有效、最恰当的方法保护壁画，就必须在修复前对壁画保存状况做详细地现状调查记录。

　　文档记录工作在最近几年已经成为专业壁画保护工作的一项基础工作，它是对壁画现状调查、修复和长期监测的数据资料进行系统收集、组织和使用。图像化记录就是其中的一种形式，它是以调查物的照片或者线图为底图，用各种不同的符号、图案及颜色表现不同的现象或者其他数据叫。

　　壁画产生病害的原因是多方面的：历经寒暑数千载、自然环境、人类活动等等，很多病害是多种因素综合的结果。现状调查就是对洞窟壁画进行全面的评估，包括壁画的病害的类型、分布范围、损坏程度、壁画上的人为干预行为等。莫高窟目前常见的病害有：空鼓、点状脱落、酥减、起甲、白霜、裂缝、疱疹状脱落、霉变、烟熏、地仗脱落等；人为干预包括：修复、加固、灌浆点、试验点、环境监测探头，分析采样点等；存在的现象包括：残存颜料层，残存白粉层。

　　比较详细的现状调查记录可以达到以下目的：

　　1、根据壁画病害的种类和分布规律，找到壁画产生病害的原因和机理，为科学的彻底根除壁画病害奠定基础。

　　2、详细了解壁画病害所存种类、分布范围、损坏程度等情况，从而有针对性地进行抢救性修复。

　　3、作为档案的基础资料，为以后的洞窟历史记录和修复档案管理提供详细准确的材料。理想的图像化文档应当可以在现状调查阶段，壁画修复阶段和修复后监测中长期使用。

　　二　早期现状调查采取的方法

　　早期的现状调查由于受到当时物质和技术条件的限制，只能用文字和简单的图形表示壁画的内容，在现存的石窟档案中，用红色的线条和图案表示病害和人为干预的范围。这种方法技术含量低，方法简单，这些都是与当时的工作环境联系在一起的，不能够形象和详细的表示病害的种类和范围，尤其是同一区域多种病害并存的状况，而这种情况往往比较多。所以只是简单的示意图，不能够准确的体现病害的范围和面积等数据(图1)。

　　三 目前现状调查采用的方法

　　进入90年代，随着保护工作的深入和对外合作项目的开展，壁画保护现状调查工作越来越细化，在中美合作第85窟保护项目及第98窟等洞窟的现状调查中，我们就采取了手工和计算机相结合的现状调查方法。

　　方法如下：

　　第一步：手工绘制现状图和线描图(底图)

　　照相，采用黑白摄影，目的是记录壁画现状，为其他保护工作提供资料，并为现状调查提供底稿。以第85窟为例，共拍摄照片523张，相机与壁面的距离140cm，拍摄宽度85cm，高度110cm，每张照片有10-15cm的重叠，照片尺寸28cm×20cm。

　　制定现状图例：根据莫高窟现有的病害、现象和人工干预的情况，用不同的图案表示不同的现象(图2)。

　　依据分幅照片(图3)，在洞窟实地绘制小幅现状图(图4)。绘制时，以拍摄的黑白照片为底图，上面覆盖透明的涤纶薄膜，参照洞窟实际情况，在薄膜上按照规定好的现状图例绘制，壁画的内容不绘制。然后在室内拼接小幅现状图成为整壁现状图(图5)，整幅现状图是为了了解整壁病害分布情况，为研究病害发展规律提供依据和参考，同时也为计算机处理提供病害分布参照。

　　绘制壁画线描图：由专业测绘人员按照一定比例精确绘制整壁的壁画内容，不包括各种病害和现状。它的作用是病害标注时提供位置的参考(图6)。

　　第二步：计算机数字化：

　　1、扫描现状图和线描图，利用矢量化软件将位图转化为矢量图

　　图像矢量化的原因

　　图像根据记录方式的不同，主要分为位图文件格式和矢量图文件格式两大类。位图图像是由固定的像素构成，其中每一个像素都有其特定的位置和颜色值，图像是像素(点)的集合，它以与屏幕相对应的存储单元来记录和处理图像。而位图图像的分辨率是由图像的尺寸决定的，当放大图像尺寸时，分辨率降低，像素点的颗粒变大，当图像放大到一定尺寸时，可以看到边缘呈锯齿状。矢量图形就不一样了，它是以数学方式记录图形文件，图形文件的大小也只是取决于对象所包含的数学公式的数量和复杂程度，与打印图像的尺寸大小无关，对矢量图形进行无限放大后，打印出的图形，看上去仍然清晰、平滑。所以矢量化后不仅减少了图像的大小，而且图像可以任意处理。

　　2、计算机CAD处理

　　我们所使用的Autocad软件，即计算机辅助设计，是美国AUTODESK公司20世纪80年代初开发的计算机软件，经过许多年的完善，现已经成为国际上广泛流传的绘图工具。Autocad可以绘制任意二维和三维的图像，与传统绘图相比较，用该软件速度快，精确度高，并且便于个性化。它已经在建筑、机械制造、电子、美工等很多领域得到广泛应用，并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。它具有良好的用户界面，通过交互菜单或者命令行方式便可以进行各种操作，它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快的学会使用，在不断的实践过程中更好的掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。

　　计算机绘制图例：参考手工绘制的图例，结合软件本身的特点绘制了相近的图例(图7)。

　　病害绘制过程：

　　将矢量图导入到Autocad中，Autocad中的绘图单位是毫米，按照与原始壁面等大的原则进行绘制。

　　在Autocad中根据不同的病害和现象建立不同的层(每个层使用不同的颜色和符号)。这些图层可以分别打开和关闭，当需要着重察看某种病害时，可以把不需要的图层关闭，排除干扰。

　　3、结果输出

　　因为每种病害图像都单独做成一个图层，这样可以根据修复工作的需要，使特定的图层组合显示或者隐藏，这样可以对病害进行有选择的打印输出(图版28)。

　　这种方法存在的缺点：

　　该方法的流程图如下：测绘——拍摄分幅小照片——利用小幅照片描绘现状(人工现场)——

　　内容摘要：壁画现状调查是壁画修复前不可缺少的一项工作，它用图像的形式表现壁画病害的类型、分布范围、面积等，不仅为科学而有效的修复壁画提供了指导，而且可以在修复过程中和以后的长期监测中使用。本文通过对几种壁画现状调查方法的介绍和对比，论述它们的优缺点，提出了对目前现状调查方法的改进意见。

　　关键词：莫高窟；壁画；现状调查；图像化记录；AUTOCAD

　　中图分类号：K854.3　文献标识码：A　文章编号：1000-4106(2007)05-0103-04

　　一　前言

　　敦煌莫高窟，现存有壁画洞窟492个，壁画约45000平方米，彩塑2000余身，历经了千百年的沧桑岁月，受到自然环境和人类活动的影响，洞窟、彩塑和壁画都受到了不同程度的损坏，为了采取最有效、最恰当的方法保护壁画，就必须在修复前对壁画保存状况做详细地现状调查记录。

　　文档记录工作在最近几年已经成为专业壁画保护工作的一项基础工作，它是对壁画现状调查、修复和长期监测的数据资料进行系统收集、组织和使用。图像化记录就是其中的一种形式，它是以调查物的照片或者线图为底图，用各种不同的符号、图案及颜色表现不同的现象或者其他数据叫。

　　壁画产生病害的原因是多方面的：历经寒暑数千载、自然环境、人类活动等等，很多病害是多种因素综合的结果。现状调查就是对洞窟壁画进行全面的评估，包括壁画的病害的类型、分布范围、损坏程度、壁画上的人为干预行为等。莫高窟目前常见的病害有：空鼓、点状脱落、酥减、起甲、白霜、裂缝、疱疹状脱落、霉变、烟熏、地仗脱落等；人为干预包括：修复、加固、灌浆点、试验点、环境监测探头，分析采样点等；存在的现象包括：残存颜料层，残存白粉层。

　　比较详细的现状调查记录可以达到以下目的：

　　1、根据壁画病害的种类和分布规律，找到壁画产生病害的原因和机理，为科学的彻底根除壁画病害奠定基础。

　　2、详细了解壁画病害所存种类、分布范围、损坏程度等情况，从而有针对性地进行抢救性修复。

　　3、作为档案的基础资料，为以后的洞窟历史记录和修复档案管理提供详细准确的材料。理想的图像化文档应当可以在现状调查阶段，壁画修复阶段和修复后监测中长期使用。

　　二　早期现状调查采取的方法

　　早期的现状调查由于受到当时物质和技术条件的限制，只能用文字和简单的图形表示壁画的内容，在现存的石窟档案中，用红色的线条和图案表示病害和人为干预的范围。这种方法技术含量低，方法简单，这些都是与当时的工作环境联系在一起的，不能够形象和详细的表示病害的种类和范围，尤其是同一区域多种病害并存的状况，而这种情况往往比较多。所以只是简单的示意图，不能够准确的体现病害的范围和面积等数据(图1)。

　　三 目前现状调查采用的方法

　　进入90年代，随着保护工作的深入和对外合作项目的开展，壁画保护现状调查工作越来越细化，在中美合作第85窟保护项目及第98窟等洞窟的现状调查中，我们就采取了手工和计算机相结合的现状调查方法。

　　方法如下：

　　第一步：手工绘制现状图和线描图(底图)

　　照相，采用黑白摄影，目的是记录壁画现状，为其他保护工作提供资料，并为现状调查提供底稿。以第85窟为例，共拍摄照片523张，相机与壁面的距离140cm，拍摄宽度85cm，高度110cm，每张照片有10-15cm的重叠，照片尺寸28cm×20cm。

　　制定现状图例：根据莫高窟现有的病害、现象和人工干预的情况，用不同的图案表示不同的现象(图2)。

　　依据分幅照片(图3)，在洞窟实地绘制小幅现状图(图4)。绘制时，以拍摄的黑白照片为底图，上面覆盖透明的涤纶薄膜，参照洞窟实际情况，在薄膜上按照规定好的现状图例绘制，壁画的内容不绘制。然后在室内拼接小幅现状图成为整壁现状图(图5)，整幅现状图是为了了解整壁病害分布情况，为研究病害发展规律提供依据和参考，同时也为计算机处理提供病害分布参照。

　　绘制壁画线描图：由专业测绘人员按照一定比例精确绘制整壁的壁画内容，不包括各种病害和现状。它的作用是病害标注时提供位置的参考(图6)。

　　第二步：计算机数字化：

　　1、扫描现状图和线描图，利用矢量化软件将位图转化为矢量图

　　图像矢量化的原因

　　图像根据记录方式的不同，主要分为位图文件格式和矢量图文件格式两大类。位图图像是由固定的像素构成，其中每一个像素都有其特定的位置和颜色值，图像是像素(点)的集合，它以与屏幕相对应的存储单元来记录和处理图像。而位图图像的分辨率是由图像的尺寸决定的，当放大图像尺寸时，分辨率降低，像素点的颗粒变大，当图像放大到一定尺寸时，可以看到边缘呈锯齿状。矢量图形就不一样了，它是以数学方式记录图形文件，图形文件的大小也只是取决于对象所包含的数学公式的数量和复杂程度，与打印图像的尺寸大小无关，对矢量图形进行无限放大后，打印出的图形，看上去仍然清晰、平滑。所以矢量化后不仅减少了图像的大小，而且图像可以任意处理。

　　2、计算机CAD处理

　　我们所使用的Autocad软件，即计算机辅助设计，是美国AUTODESK公司20世纪80年代初开发的计算机软件，经过许多年的完善，现已经成为国际上广泛流传的绘图工具。Autocad可以绘制任意二维和三维的图像，与传统绘图相比较，用该软件速度快，精确度高，并且便于个性化。它已经在建筑、机械制造、电子、美工等很多领域得到广泛应用，并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。它具有良好的用户界面，通过交互菜单或者命令行方式便可以进行各种操作，它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快的学会使用，在不断的实践过程中更好的掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。

　　计算机绘制图例：参考手工绘制的图例，结合软件本身的特点绘制了相近的图例(图7)。

　　病害绘制过程：

　　将矢量图导入到Autocad中，Autocad中的绘图单位是毫米，按照与原始壁面等大的原则进行绘制。

　　在Autocad中根据不同的病害和现象建立不同的层(每个层使用不同的颜色和符号)。这些图层可以分别打开和关闭，当需要着重察看某种病害时，可以把不需要的图层关闭，排除干扰。

　　3、结果输出

　　因为每种病害图像都单独做成一个图层，这样可以根据修复工作的需要，使特定的图层组合显示或者隐藏，这样可以对病害进行有选择的打印输出(图版28)。

　　这种方法存在的缺点：

　　该方法的流程图如下：测绘——拍摄分幅小照片——利用小幅照片描绘现状(人工现场)—— 将小幅的现状图人工汇总在整壁图纸上(人工室内)——扫描进入计算机——图像矢量化——在Autocad中将病害按种类分层描绘。

　　由流程图中可以看出，对于现状的描绘事实上需要重复三次(小幅现场描绘、整壁汇总和计算机中按种类分层描绘)，这样，一方面浪费了人力和时间，另一方面由于描图的次数增加，会增加病害描述的误差。以第98窟为例：在洞窟对照壁画现状做病害现状调查，共完成1084张病害现状调查图解。绘制了29张壁面展开图，并且将这1084张的现状调查图解汇总标注在这29张展开图上，然后利用米格纸统计各类病害的面积。最后将汇总的现状调查图输入到计算机进行数字化处理。这样的工作量相当大，对于亟待抢修的洞窟壁画存在周期过长的问题。

　　四　对目前现状调查方法的改进

　　随着计算机技术和数码相机的飞速进步，高像素的数码相机已经可以替代传统相机在洞窟中的摄影，并且可以利用计算机技术将小幅的数码照片拼接成全景照片，这就为壁画现状调查指出了新的思路。理想中现状调查的完整过程：洞窟测绘——数码分幅摄影——拼接照片——在Au-tocad中导入整幅照片——(描绘底图)——分层描绘病害。

　　1、洞窟测绘包括：平面、剖面、各壁面、披、顶的面积等。

　　2、数码分幅摄影：将壁面根据数码相机的分辨率。按行列分割等画幅的小块。对于有足够空间拍摄大画幅照片的地方，我们拍摄大幅和局部小幅两种。因为现在数码相机的像素都很高，所以有时单张大画幅的照片就已经够用。对于空间狭小的地方，我们只能根据实地情况拍摄小幅照片，然后拼接为大幅整壁的照片。为了方便工作，后期照片的拼接，要注意以下几点：1、尽可能与墙面平行；2、保持水平，在拍摄同一排照片时保持同一高度；3、每张照片与上下左右相邻照片具有相同的重叠度；4、光线尽量的保持均匀。

　　3、拼接照片：拼接照片是一个难点，因为莫高窟洞窟的墙壁并非是完全垂直和平整，倾斜、表面凹凸不平；我们所使用的相机只是高像素的数码相机并非测量所用的专业相机，因此镜头存在着较大的光学畸变。拍摄时，每一次的光照强度都不是完全一样的，这些都为拼接照片增加了难度。

　　图片拼接这项工作按照预计设想，需要依靠专业拼图的技术人员进行工作，但是拼接人员必须具备良好的工作素质，经过长期的技术训练。因为拼接照片需要花费大量的时间和人员，如果前期工作时间过长，这将延长洞窟修复时间，因此可行性不大。对于现状调查壁画的照片，工作的要求要低于敦煌壁画数字化的照片，如分辨率不需要特别高、色彩还原不需要非常精确等等。因此根据实际需要，希望借助现有的软件进行前期快速拼接。但目前还没有发现特别合适的软件来完成这项工作。图版29是使用单张照片作为底图绘制的现状调查图。

　　4、在AUTOCAD软件中插入照片：按照测绘得到的数据，使照片在计算机中尺寸与原始壁画一致。

　　5、描绘底图：底图是一种线图，根据工作需要和时间的情况可以选择是否可以省略。因为底图的作用主要是标明病害的位置和范围，作为线图，打印机输出时病害的分布表示比较清楚，也可以节约打印成本。如果现状调查的时间或者人手比较紧张，我们可以用照片为底图参考，输出病害分布图。

　　6、描绘病害：分层描绘不同种类病害，与目前计算机的病害描绘方法一样。

　　责任编辑：包菁萍 莫高窟壁画现状调查记录方法的思考 王小伟　柴勃隆　孙胜利