让数据服务于保护决策——佛光寺后山区砖塔全过程数字化保护实践

砖石是我国传统建筑建造的常见主材料之一，面对长期暴露于自然环境中的砖石类遗产，如何准确掌握保存状态、识别主要风险，并建立科学有效的保护决策机制，是当前文物保护领域的重要课题。近年来，三维扫描等数字技术快速发展，为文化遗产精细化保护提供了新的技术支撑。但数字化工作的价值并不止于建立更加精细的数字档案，更重要的是如何将数据转化为保护认知，并服务于保护方案制定和实施过程。

佛光寺后山区砖塔保护修缮项目以山西五台佛光寺后山区三座砖塔为对象，探索建立基于多源数据融合和全过程反馈的数字化保护模式，实现从遗产记录、病害诊断到修缮实施和效果评价的全过程支撑，体现了数字技术在传统建筑保护实践中的应用价值。

项目建设：建立全过程保护的数字化工作体系

佛光寺作为我国重要文化遗产，保存有唐代木构建筑东大殿等珍贵遗存，被誉为“国内古建筑之第一瑰宝”（梁思成）。然而，既有研究与保护实践长期聚焦于唐代木构东大殿，对寺内另一重要遗存类型——砖塔的关注明显不足。事实上，佛光寺现存北齐至宋金时期的砖塔群，是研究我国早期砖塔营建技术、建筑形制演变及寺院发展格局的重要实物证据，与东大殿共同构成其突出普遍价值的重要组成部分。

由于砖塔长期处于自然环境中，受到降雨、温湿度变化、生物侵扰以及材料自身老化等因素影响，塔体表面存在砖材风化、灰缝损失、盐类沉积、植被生长等多种病害。同时，砖石结构长期变形具有渐进性和隐蔽性，传统依靠现场勘查和经验判断的方式，难以全面揭示病害发展规律，也难以科学评价修缮措施的长期效果。针对上述问题，2020年，清华大学建筑学院国家遗产中心联合清源（北京）文化遗产保护发展中心有限公司开展佛光寺后山区砖塔勘查保护修缮工作，在国家文物局和山西省文物局的指导、山西省古建筑与彩塑壁画保护研究院等单位支持下，团队围绕三座代表性砖塔——大德方便和尚塔、无垢净光塔和覆钵形无名墓塔，构建全过程数字化保护技术路线。

在勘查研究、修缮决策、施工深化和施工实施整个过程中，项目构建了“多源感知—数据融合—数字孪生—智能分析—决策支持”的整体框架，推动传统依赖经验判断的文物修缮模式向数据支撑、动态反馈和全过程管理转型。在勘查阶段，通过多时相三维扫描、现场测绘、材料检测和环境监测等方式，形成多层次、多维度的数据采集体系；同时将空间形态、材料性能和环境因素进行综合关联，识别影响砖塔长期保存的主要风险和威胁；在修缮阶段，根据勘查结果确定并随时调整干预措施，最后通过施工过程记录和竣工评价实现保护效果反馈。

佛光寺墓塔群位置

后山区三座墓塔基本情况

数字化创新：从遗产数字记录到保护决策支持

在数字勘查已经成为文化遗产保护中常用技术手段的今天，本项目的创新性在于：不仅仅局限于某种单一技术的应用，而是融合多源数据、贯穿工程全过程，使数字成果真正服务于保护决策。

多时相三维调查，实现遗产状态精准记录。砖塔形态变化往往具有长期性和隐蔽性，仅依靠单次测量难以判断其发展趋势。项目开展多阶段三维数据采集，形成覆盖修缮前、施工阶段和竣工后的连续空间记录。通过高精度点云数据分析，研究人员能够对塔体整体形态、局部变形和倾斜状态进行量化比较。例如，覆钵形无名塔塔体虽然存在约2度至3度的倾斜现象，但通过不同时间节点数据对比，未发现倾斜持续加剧趋势。这一结果为保护方案选择“现状修整”而非“重点修复”为主要策略提供了更加科学的依据，更好地践行了最小干预原则。

多学科数据融合，支撑病害机制分析。项目结合三维扫描、材料分析和环境监测，对砖材、灰浆、土体、盐类沉积物及生物侵扰等因素进行综合研究。三维扫描解决了文物几何状态的精确表达问题，材料分析揭示了病害形成与材料适配机制，稳定性分析回应了是否需要整体干预的关键判断，环境监测则补足了病害长期演化的背景信息，而人工经验判断作为综合研判的重要组成部分嵌入整个技术链条。多源信息的结合，使保护团队能够从现象判断进一步转向机制分析，明确水分迁移、材料老化和环境作用等因素在砖塔劣化过程中的影响。由此，文物状态被转化为可量化、可比较、可论证的综合认知体系。

构建全过程数字化反馈机制，推动保护决策闭环。本项目将数字化真正用于“勘查—分析—施工—评估”全过程：前期用于建立文物状态基线，中期用于跟踪实施效果并辅助决策调整，后期用于竣工比对与保护成效评估。这样的全过程管理方式具有以下优势：能够持续监测工程前后与施工过程中的变化，及时发现问题并调整决策；能够有效保存各阶段数据，为后续维护、复查和长期监测提供依据；能够在工程之外反哺学术研究，使修缮工作同时成为文物本体研究和病害机制研究的知识生产过程。在此基础上，项目提出并实践了“数字化先行、全过程管理”的方法体系，将多源数据整合、动态监测与决策支持有机结合，初步构建了面向数字孪生的技术框架，实现文物状态的阶段性动态表达与数据驱动决策。

对大德方便禅师塔的动态数字记录全过程

对材料的显微分析

数字化记录过程

落地成效：以最小干预实现风险控制与长期保存

项目实施过程中，坚持以遗产价值和保存状态为依据，避免简单追求形制恢复或过度干预，而是重点控制影响砖塔长期保存的主动风险因素。

针对勘查发现的问题，项目采取了以现状修整为主要思路的修缮方案，具体措施包括排水组织、防水处理、植被清理、局部剃补和拆砌、灰浆补强等。在这个过程中，数字化技术持续服务于决策，使工程由静态方案执行转变为动态调整过程。项目通过数字化跟踪记录和人工驻场跟踪，在施工推进中不断修正判断。例如在大德方便禅师塔塔刹修缮过程中，初期方案以覆土保护和防水处理为主，但随着施工展开及连续三维扫描数据的积累，对塔刹结构与形制的认识不断深化，最终调整为以砖材归安为基础，并在局部实现形制复原。这一过程体现了数据驱动下“认知深化—决策优化”的机制，有效避免了传统模式中一次性决策难以修正的问题。

2025年，项目完成竣工验收。竣工后的跟踪扫描和检测表明，相关措施有效控制了表层劣化和水分相关病害发展，保持了塔体整体稳定状态。与此同时，项目形成的数字档案和分析成果，为未来持续监测、维护管理和进一步研究提供了基础。

从实践效果看，本项目探索了一种适用于山地环境砖石遗产的保护路径：通过连续数据获取和综合分析，识别主要风险，实施针对性干预，实现由“解决病害”向“控制风险”的转变。

修缮效果对比

实践经验：数字技术应用服务于文化遗产保护需求

佛光寺后山区砖塔数字化保护实践表明，数字技术在文化遗产保护中的应用，关键在于能否有效回应保护问题。项目形成了以下几点思考：

坚持问题导向，避免数字化与保护需求脱节。文化遗产数字化不能简单等同于三维建模或数据采集，而应围绕遗产保存中的关键问题选择技术路径。本项目没有将数字技术作为记录工具，而是重点服务于塔体变形判断、病害识别和修缮效果评价，实现数据向保护决策转化。

强化多学科协同，提高保护判断科学性。砖石遗产保护涉及建筑历史、结构安全、材料科学、环境影响等多个领域。数字技术提供了数据基础，但只有通过多专业协同分析，才能形成可靠的保护判断。项目通过建筑调查、三维测绘、材料检测和环境监测的结合，建立了适用于复杂遗产问题的综合分析方法。

重视全过程应用，让数字成果持续发挥作用。数字化保护不应止于项目完成，而应成为遗产长期管理的重要基础。通过建立持续更新的数据体系，数字成果能够服务于未来巡查、维护和风险评估，使文化遗产保护从阶段性工程逐步转向长期管理。

未来，该模式可结合更多类型遗产保护需求，在其他砖石建筑、石窟寺、大遗址等领域进一步推广，推动由“数据辅助分析”向“智能决策支持”转型，为文化遗产系统性保护路径和预防性保护转型提供参考。（作者单位：清华大学建筑学院）

（图文来源于“中国文物报”，侵删）

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