编者按

　　第十届尼山世界文明论坛于7月10日至11日在山东曲阜成功举办。本届论坛共收到百余篇高质量学术论文。中国孔子网精选部分高质量论文进行整理并发布，以飨读者。本期推出江西师范大学美术学院副教授王懿清、晏娜的《白鹿洞书院文遗传承及数字化创新》。

　　引言

　　书院是中国传统儒文化的宝贵优质遗产，如何协调文遗保护与建设开发之间的矛盾是摆在相关部门面前的难题，主要体现在：

　　1.文保数据缺乏精细化处理。古建筑作为历史的见证者，承载着丰富的文化内涵和民族智慧，然而，由于文保要求以及其自身结构环境的复杂性和材料的脆弱性，传统的数字化手段又往往难以做到精细化；再由于如光线、角度、距离等因素地影响，导致这些技术的应用受到了很多限制。

　　2.软体人文内容的忽视。除了技术难题外，古建筑在历史进程中经历了多次修缮、增扩、改制和重建。这些变化使得实体重建难以全面完善地展示建筑完整的历史原貌，消失于历史长河中的文遗古建数不胜数，即使我们能够利用技术手段恢复建筑的原貌，也往往只停留在硬件建设层面，而忽视了软体人文内容的建设。这样的重建项目往往只是一个空架子，缺乏真正的活化，导致空心化现象严重。

　　3.传统展示手段的受限性。许多珍贵的文物因为脆弱而珍贵，一味强调保护导致文博馆藏丰富却无法向民众开放。这些文物虽然得到了妥善的保护，但却缺乏传播推广力，无法让更多人了解和欣赏。这不仅限制了文物的社会价值，也剥夺了公众对文化遗产的认知和欣赏的权利。

　　针对这些问题，我们需要在数字化保护的基础上，进一步探索和完善文遗古建保护的方法和手段。

　　1.通过虚拟现实技术对其进行数字化复原与展现成为了文遗保护的重要解决方式。基于现存文遗的数字化主要采用三维激光扫描技术、近景摄影测量技术以及计算机图像处理相结合的手段。这些技术在古建筑保护领域领域都取得了显著的成果。

　　2.可以引入虚拟现实技术、混合现实技术等技术手段，加强对古建筑历史、文化、艺术等方面的研究，深入挖掘其内在价值，为实体重建和软体人文内容建设提供更有力的支持，为公众提供更加生动、真实的文遗古建虚拟体验。VR/MR硬件的迭代发展也为虚拟现实技术的应用提供了有力的保障。随着硬件设备的不断升级，虚拟现实技术的沉浸感和交互性得到了极大的提升。我们可以通过人工智能技术和虚拟现实（VR）/混合现实（MR）技术，与虚拟世界进行更加自然的交互，感受到前所未有的视觉和听觉冲击。建立更加完善和新鲜的文化遗产传播体系，让更多的人能够了解和欣赏到古建筑等文化遗产的魅力。有效绕开文保单位建设施工红线问题，提供解决问题新思路。

　　3.建立在大数据的普及和元宇宙概念基础上的AI技术的进步为虚拟现实提供了更为强大的支持。通过深度学习、图像识别等先进技术，AI能够对大量的历史数据进行处理和分析。例如，在文化遗产保护领域，利用AI技术可以对古代建筑、艺术品等进行数字化复原、标注，建立信息库；使观众能够视觉化的理解查看历史文化碎片点阵。这种全新的研究方法不仅带来了更加多维的视角，也为“数字人文”和“空间人文”的研究提供了新的契机。

　　虚拟现实技术还能够实现多人在线互动，让观众能够与他人共同分享和讨论虚拟场景中的内容和感受。这种社交化的展示方式能够提升观众的参与度和粘性，真正活化文遗，为社会创造更加多元化的商业价值。

　　一、虚拟白鹿洞书院建设概要

　　近年来，世界各地均开始致力于文物、档案的数字化，“人文计算”的对象也从电子文本逐步扩展到超文本、图像、视频、音频、数字地图、网页、虚拟现实、三维模型等多种媒介，涉足的内容也从文学扩展到历史、音乐、艺术等多个领域。“数字人文”以其多样跨学科性、可视化成为当下中外人文研究的新视角和新内容。苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）从2006年开始的“欧洲文学地图集”（A Literary Atlas of Europe）研究，通过数字化文本的语义可视化呈现，籍以了解文学作品中描绘的空间与真实空间的交互情况。Ian Gregory教授领导兰卡斯特大学（Lancaster University）空间人文小组的“英国湖区文学地图”（Mapping Lake District Literature）项目，利用多位作者描绘湖区的八十余部作品中的文字与对环境的描绘与互动，在更集中的空间尺度和三个世纪跨度的时间尺度上分析了自十七世纪早期到十九世纪末的湖区的历史与文化景观。

　　这些研究都是基于大数据支持下的对原有史料宏观和，实现了研究从单一学科向多学科综合，平面线性向立体纵深的转变。

　　2023年数字化白鹿洞书院有幸成为中华优秀传统文化专项课题项目，希望以此抛砖引玉为书院文化研究提供新的发展思路和研究契机，同时，该项目也有幸作为联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心南昌分中心(HIST南昌分中心)立项地域综合人文研究研究子项目，本研究以“白鹿洞书院”为案例，试图跨越历史、文学、地理、艺术学科界限，建立一幅全新的数字人文艺术图景。

　　1959年，白鹿洞书院被列为江西省省级文物保护单位。1988年1月13日，包括白鹿洞书院在内的白鹿书院被中华人民共和国国务院公布为第三批全国重点文物保护单位。1996年，包括白鹿洞书院在内的庐山作为“世界文化景观”被列入《世界遗产名录》。

　　白鹿洞书院有宋元以来的摩崖石刻50余处，有明清以来的碑刻150余块，先贤编纂的《白鹿洞书院志》8种版本，保留有名人匾额、楹联50多副，留下诗词歌赋等1000多首，有文物藏品130多件（其中国家一级文物7件）；近代名人字画400多件，各类藏书3000多册。现白鹿洞书院已不具备传统书院的教育功能了，属于文化旅游和文物保护相结合的文化景观。

　　建设控制地带：

　　全国重点文物保护单位的建设控制地带，经省、自治区、直辖市人民政府批准，由省、自治区、直辖市人民政府的文物行政主管部门会同城乡规划行政主管部门划定并公布。

图1 白鹿洞史迹保护区规划图

　　文物保护单位保护范围规定：

　　承担文物保护单位的修缮、迁移、重建工程的单位应当具有相应的资质证书。

　　在历史文化名城名镇名村保护范围内从事建设活动的相关规定。《历史文化名城名镇名村保护条例》规定，在历史文化名城、名镇、名村保护范围内禁止进行下列活动：

　　①开山、采石、开矿等破坏传统格局和历史风貌的活动;

　　②占用保护规划确定保留的园林绿地、河湖水系、道路等;

　　③修建生产、储存爆炸性、易燃性、放射性、毒害性、腐蚀性物品的工厂、仓库等;

　　④在历史建筑上刻划、涂污。

　　(3)在文物保护单位保护范围和建设控制地带内从事建设活动的相关规定。《文物保护法》规定，文物保护单位的保护范围内不得进行其他建设工程或者爆破、钻探、挖掘等作业。

图2 白鹿洞书院周边用地控制图

　　2021年1月虚拟白鹿洞书院项目确定为联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心（HIST）南昌分中心2021年度江西地域文化代表性文化遗产研究项目，并与庐山白鹿洞书院管理委员会取得了官方的合作。整个项目经HIST南昌分中心多次会议研讨拆分成三个制作阶段，分别是VR白鹿洞书院1.0（宋白鹿洞书院）、2.0（明清白鹿洞书院）、3.0（现白鹿洞书院），VR白鹿洞书院项目建设预计持续到2027年。目前已经完成项目1.0（宋白鹿洞书院）制作，并且由HIST南昌分中心主任林珲院士于2021年世界VR产业大会中以《走向“数字历史”场景，活化文化遗产资源—庐山白鹿洞书院的“三馆建设”》主题发言作为项目展示。目前VR白鹿洞书院项目持续在进行推进，阶段成果以期面向2024年6月世界文化遗产日。

　　项目依托HIST南昌分中心和江西省动漫创意与数字娱乐重点实验室平台。基于林辉院士、历史系梁洪生教授对项目进行整体历史资料文献宏观把握下，在文化与旅游学家曾丽博士和庐山地方史专家杜玉玲博士、宋史学家彭峰博士的大力支持下构建庐山儒学文献考证编译方案；在章汉武教授团队的大力支持下完成了基于GIS的白鹿洞书院地貌详实的地理信息数据采集及测绘，并通过大量三维扫描得到精度达毫米级别的白鹿洞现存的文遗三维模型。经过专项流程优化，创建建筑、自然景观、历史人物等数字资产，完成“虚拟-宋白鹿洞书院”建设。

　　书院为中国古代教育史上的璀璨明珠，其为中国传统社会培育了众多人才。江西庐山白鹿洞书院，以其深厚的历史底蕴和卓越的教育成就，成为中国古代书院的杰出代表，对中华文化和教育的发展产生了深远的影响。书院文化，作为一种独特而丰富的文化遗产，承载了千年耕读文化的智慧与精髓，其精神内涵远超现存书院的外观。然而，如何有效地将这种无形的历史文化资源转化为有形的文化产品，从而更好地诠释和传承书院文化的精髓，满足现代社会的精神需求，已成为书院文化发展中亟待解决的问题。

　　白鹿洞书院的文献、典籍、碑刻等，不仅是其文化的核心资源，更是历史的见证。深入探索书院的历史史实，解读碑刻背后的故事，挖掘文献中的内涵，是发展书院文化的关键。通过数字化手段，我们可以更好地保护和传承这些珍贵的文化遗产，同时运用虚拟现实技术，还原历史上的白鹿洞书院，使其生动地展现在世人面前。

　　二、书院文化遗产的数字化传承

　　以虚拟白鹿洞书院1.0项目为例，该项目通过地理信息、历史信息等数据，对白鹿洞书院的建筑、文物、地貌进行了数字化留存、归档与管理，旨在最大程度地保护书院的历史遗存。同时，基于VR/MR平台，构建了虚拟藏书阁、数字碑林等，以全新的虚拟现实方式再现白鹿洞书院的历史风貌。

　　基于以上，了解白鹿洞书院历史沿革、现状以及现实困境，以数字艺术创新为主要手段，依托江西师范大学以及HIST南昌分中心筹建专业队伍，梳理白鹿洞书院文化核心要素，构架起一个基于历史史实和真实地理信息的书院文化虚拟平台，开展白鹿洞书院数字样本数据库搭建、数字修复、虚拟复现等研究。

　　（一）白鹿洞书院数字样本库的建立

　　样本的标注、挖掘与分析是数字人文研究的起点和最重要的方法之一。随着分析方法的多元化，文本信息的时空属性随着可视化能力的增强和 GIS 技术的普及，逐渐成为历史文本语义表达中的热点方式。

　　建立白鹿洞书院遗产样本3D数据信息库，主要通过三维航拍测绘扫描技术、3D扫描技术、虚拟三维修复、复现技术。将白鹿洞书院核心地区进行完整的三维数字测绘、并分阶段对重点文物建筑进行整体三维结构数据、结构件以及表面装饰纹理数据的采样，并对重点文物进行三维数据以及表面纹理数据的采样。分阶段完成不同种类的文物的采集、标注解析和虚拟复建。所建立的数字样本资源库为后期白鹿洞书院数字化的虚拟场景搭建提供基础的数据支撑，对已留存的历史文物遗产最大程度地保留视觉信息。

　　1.白鹿洞书院三维数字测绘

　　据历史与地理学家对白鹿洞书院的历史沿革进行分析，认为现存的白鹿洞书院复现其不同历史时期的风貌，首先要保证从地理信息上是值得推敲与肯定的，项目团队将白鹿洞书院现存自然景观与人文景观进行细分为小单元网格。基于GIS地学信息系统对白鹿洞书院进行完整的三维数字测绘，建立白鹿洞书院数字地图。

　　总体来说，按照VR白鹿洞书院项目规划，分别对白鹿洞书院进行整体地形测绘、贯道溪自西向东精细扫描、建筑群按照历史时间顺序进行完整扫描。目前完成了白鹿洞书院1.0（宋白鹿洞书院）需求的区域三维数字测绘，对书院南侧的贯道溪区域进行自西到东的高精度三维数字测绘，并对白鹿洞书院整体区域的3800平方米范围进行了GIS数据采集，对重点遗存进行了三维数据高分扫描。以具体的地理信息记录形式和数据库查询结合的方法建立可三维查看的数字数据库。以白鹿洞的棂星门为例，现存白鹿洞书院的明代建筑——棂星门，作为孔庙建筑中具有代表性的单体建筑，五间六柱的规制明显高于各个地方府学与地方私学，但其建筑造型简单，并没有过多的修饰，在这一点上又逊色于岳麓书院。由此可以推测，明代白鹿洞书院建筑在建造时由于交通与经济限制，除礼圣殿外，大量建筑采用了“小式大做”的做法，同时保证建筑体量与建筑等级符合规制。从现有遗迹上抽取形制、规格片段，以其为基因单元推演出历史上的建筑群落样貌。

　　高精度三维数字测绘可作为其他子项目研究的框架基础，得出的数据可以结合其它专项文化研究，如：项目同期进行的白鹿洞书院名人游记研究、白鹿洞书院历史建筑考证研究、相关文献资料的史学类研究。

　　利用SXEarth添加谷歌地球影像和谷歌地球高程图，获得白鹿洞书院大致区域地理信息，再利用Global Mapper转化影像与高程图，输出24RGB通道的光栅图像，最后使用ArcScene制作地形图并输出基于UE4地形系统的高度图，如图高程图生产地形流程。

　　倾斜摄影结合照片建模使用智能化倾斜拍摄系统拍摄白鹿洞景区照片使用ContextCapture生成实景模型，如图5 照片建模流程，此流程适用于书院内山石素材的扫描。

图5照片建模流程

　　2.VR白鹿洞书院自然景观资产建立

　　庐山白鹿洞书院植被资源非常丰富，根据李景信黄如万《庐山植被纪要》、陈仁钧 邵建章 郭新弧《庐山植被概况》、以及吴征锰的《中国植被》植被分类系统结论，可将庐山植被划分为针叶林、阔叶林、竹林、灌丛和灌草丛[8]。结合田野研究，拍摄大量的植被种类、形制、以及分布情况，自然景观包括树木、花草、地面纹理、石头等等用来辅助白鹿洞书院虚拟场景的建立资产，这一类资产具有数量较多、随机性较强的特点，如采用逐一扫描的处理方式会得到基本上没有办法处理的数据体量，所以这一类三维资产主要是靠插件制作和素材库整理进行随机化处理，我们根据现有场景的植被种类进行制作母三维模型制作，然后使用实例复用进行随机处理，建立工作表格，对不同种类的植被、素材进行分开处理。

图6《庐山植被纪要》

图8 自然景观资产

　　基于Unreal Engine 5地形系统和扫描GIS点云数据生成真实的地形框架，再通过Unreal Engine 5地形材质系统进行场景地形材质制作，其中Unreal Engine 5地形材质系统可以通过地形材质节点的编辑，自动的根据地形的弯折角度、海拔高度等信息进行自动的材质分类，快速的生产地形材质、植被以及山石等自然场景的细节，以程序化生产的方式并入Unreal Engine 5地形材质节点，以快速自动生成真实世界比例大小下的虚拟世界，其中核心区域可以结合引擎优秀的编辑方式进行手动优化，如图9贯道溪区域自然景观搭建。

　　3.碑刻、摩崖石刻等文物资源的三维资产收集与空间分布

　　书院的古碑刻大多数是1954年从民间收集而来，现今建东、西两个碑廊加以保护，庐山白鹿洞书院管理委员会工作人员对每一块碑文石刻上面的文字、图案进行拓片制作，石碑内容被很好地保留下来，但是很多碑刻在收集时已经风化，再加之白鹿洞书院四面环山，地势低洼，整个院落被古树所包围，空气湿度大，冬季冻害严重，导致其风化加快、维修困难，现嵌入墙壁的做法，保护效果非常有限。

图9 贯道溪区域自然景观搭建

　　经项目组研究，对现有摩崖石刻及石碑文物做数字孪生展示方案，在技术上克服了以往存在的一些缺点，遵循“不改变文物原状”“最小干预”等原则，采用高精度三维激光扫描，最大限度保留文物信息，并严格按照虚拟文物维修工程案例标准进行，做到了忠实还原，虚拟修复。

　　三维激光扫描技术建立的模型具有真实性、准确性的优势，但由于获取点云数据量庞大，建模自动化程度不高等因素，该技术在大范围扫描建模时的效率和质量仍待提高。不适合用来扫描体量巨大的场景与建筑，但是对于碑刻、书籍、家具等小体量物体具有非常好的还原能力。三维激光扫描技术对扫描的文物的材质属性也是简单地记录表面颜色信息，如果需要基于真实的照明信息并拥有材质属性则都需要手动进行材质的处理，如图10三维激光扫描处理流程。

图10 三维激光扫描处理流程

　　宋代朱熹的提刻遗存摩崖石刻5方，分别是“枕流”“漱石”“钓台”“敕白鹿洞书院”，其中“白鹿洞”已完成高精度扫描。

　　对可考证的摩崖石刻进行复现，例如：“忠信”石刻，如图 7 摩崖石刻虚拟复现，为现存白鹿洞书院摩崖石刻中字径最大的石刻。据清康熙五十七年毛德琪《白鹿洞书院志》记载：“‘文、行、忠、信’文公书，陈绰摩刻”石刻原文为“文行忠信”四字。在20世纪70年代，“文行”两字被毁坏。通过考证朱熹手写字体《书易系辞册》，并基于深度学习进行字形笔划特征提取，通过数字化手段，在虚拟空间还原“文行”两字，如图11摩崖石刻虚拟复现。

图11 摩崖石刻虚拟复现

图12 明代白鹿洞书院重修情况表

　　随着白鹿洞人文数字样本库的建立，不仅可以在多重空间下重现历史原迹，整合时间、 地点与事件，可视化地展现历史文化的时空关系，更为重要的是它为档案中所记录的人物个体与群体在历史时空中的行为路径重构提供了一个新的“场”。在虚拟时空中利用历史文本中记录的人物及其活动的时间、地点信息，比如游历、任职、轨迹记录以及相关时空点上的事件、作品等，通过提取位置描述词语赋予空间定位来可视化历史行为。以明代白鹿洞书院修缮为例，白鹿洞书院在明代经历过数次大大小小的翻修与扩建，因此在搭建明代白鹿洞书院虚拟场景之前，需要通过查阅史料完成对明代白鹿洞建筑从时间线上格局改变的一个完整梳理，图12；形成白鹿洞建筑历史时间拓扑图，以此图为建筑变更的平面时间轴，在此基础上搭建符合史时的历史事件再现“场”（图13）。图14，是在虚拟还原明代历史事件下搭建的白鹿洞书院雪景。

图13 VR明代白鹿洞书院建筑群

图14 VR明代白鹿洞书院建筑群——雪景

　　（二）虚拟藏书阁

　　书院藏书是我国古代藏书事业的一个重要的组成部分。在白鹿洞专项研究领域，有班书阁先生《书院藏书考》、李才栋先生《白鹿洞书院考略》等文做过梳理考证，漆身起先生有《白鹿书院藏书考略》专文涉及。

图15虚拟藏书阁

　　虚拟藏书阁是VR白鹿洞书院的一个重要虚拟空间，如图15虚拟藏书阁，对部分馆藏图书进行了高清拍照，整理归档成数字图书，建立数字图书资源库，方便大众阅读相关的古籍、文献资料，以实现对书院藏书文化与资源的线上推广。后期预计建立开放式线上数字图书资源库，对相关古籍文献进行细致的分类，并与历史学专家进行长期合作，做好相关海量文献的解读、标注、断句等工作。

　　（三）虚拟碑林

　　碑刻记载着白鹿洞书院一千余年的兴亡盛衰，是白鹿洞书院悠久历史的证明，李才栋先生《白鹿洞书院碑记集》详细整理了白鹿洞书院碑记，共收集了宋至清代的碑记共计116篇，后翻修白鹿洞书院过程中又挖出四十多块，其中最早的一块碑刻是元代的《游白鹿洞记》，宋代暂时没有保留下来可考证的碑刻文物，现阶段提出虚拟碑林的展示方式与研究内容，随着项目推进逐步实现与完善虚拟碑林的制作。

图16 庐山白鹿洞书院委员会碑刻目录

　　基于庐山白鹿洞书院委员会官方整理的碑刻目录，项目实践收集的三维激光扫描碑刻资产，史学家研究整理、解读、断句碑刻内容，用户进入对应时期的白鹿洞书院可以收集、观摩对应的碑刻，并观看碑刻的讲解，如图17虚拟碑林，使得尘封在石板上的故事，活现与用户眼前。按照可考证的时间进行划分，创建虚拟碑林。后期预计建立开放式线上数字碑刻资源库，参考大英博物馆Sketchfab文物展示推广形式，对碑刻文物进行精细分类、添加索引，用户可以从网页端进行浏览、下载。

图17 虚拟碑林截图

　　结语

　　综上，虚拟现实技术已经成为文遗数字化及复原保护与展示的重要解决方式。本文希望探讨保护中面临技术难题和条件限制的实践解决办法，加强对古建筑历史、文化、艺术等方面数字化的研究，深入挖掘其内在应用价值，为实体重建和软体人文内容建设提供更有力的支持，建立更加完善的文化遗产传播体系。希望以VR白鹿洞书院1.0项目为案例，通过数字化留存、归档与管理，保护书院历史遗存，并以全新的虚拟现实方式再现白鹿洞书院的历史风貌，探讨总结出一条文遗数字化创新应用之路。