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文物保护与考古科学

基本信息

主办单位：上海博物馆出版周期：双月 ISSN：1005-1538 CN：31-1652/K

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2025

基于环境监测和机器学习的自动化洞窟保护管理方法

刘成; 伍淑仪; 刘逸堃; 王珺 - 《文物保护与考古科学》 2025年03期西北大学文化遗产学院;中国-中亚人类与环境“一带一路”联合实验室(西北大学);文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室(西北大学);西北大学信息科学与技术学院;陕西省丝绸之路文化遗产数字化保护与传承协同创新中心; 摘要：科学有效的石窟环境保护与管理策略对窟内文物的安全至关重要。利用麦积山两个单开口洞窟的环境监测数据，基于机器学习等数据科学技术，建立了一种自动化洞窟保护管理方法，可依据窟内外水汽的活动来实时判别窟门的活动。先根据监测数据遴选水汽活动的三个特征参数——趋势、数值和短时波动差异，再采用机器学习分类器识别窟门的长期开闭状态，最后通过离群值进一步诊断检测人员的瞬时出入情况。评估结果表明，在筛选出最优参数的情况下，支持向量机模型具有良好的综合识别准确率，其中窟门开闭状态达97.7%,瞬时出入活动检测达94.9%,满足自动化洞窟管理的需求。为未来的保护管理方案制订提供数据参考，并为预防性保护工作提供技术支持。关键词：石窟管理；机器学习；预防性保护；环境监测；麦积山石窟
砂岩质文物风化的空气耦合超声检测方法研究——以云冈石窟为例

黄继忠; 夏冠鹏; 程远; 李奕成; 张若愚; 张悦 - 《文物保护与考古科学》 2025年03期上海大学力学与工程科学学院;上海大学文化遗产保护基础科学研究院;硅酸盐质文物保护教育部重点实验室(上海大学); 摘要：在石质文物的风化检测领域中，耦合剂式和无耦合剂接触式超声检测技术均被广泛应用。然而，这两种方法均存在技术局限性，例如，耦合剂式超声检测可能引发文物表面污染，无耦合剂接触式超声检测可能对文物表面造成损伤。空气耦合超声检测技术的出现为石质文物风化检测提供了更安全的方式，但其稳定性和在风化程度检测的适用性尚待评估和验证。基于此，以云冈石窟的砂岩样品为研究对象，开展了冻融循环和酸性劣化两种风化模拟循环试验，搭建了空气耦合超声检测系统，并基于获取的原始波形计算出砂岩样品的波速。同步采用耦合剂式超声检测与无耦合剂接触式超声检测技术，对不同风化程度的砂岩样品进行了检测；通过最小二乘回归模型、震荡系数计算方法，对获取的超声波速数值及其随风化进程的变化趋势进行了分析。结果表明：空气耦合超声在重复检测中的波速离散程度明显低于其余两种传统超声检测技术；获得的波速与风化程度的变化趋势一致性更强，在石质文物风化程度检测中具有较高的适用性。综上，空气耦合超声检测技术能够提供更为准确、安全、有效的风化检测数据，在石质文物检测中具有较强的适用性和广阔的应用前景，可为石质文物的保护工作提供重要支持。关键词：石质文物；云冈石窟；风化检测；空气耦合超声检测；回归模型；震荡系数
水盐冻融条件下莫高窟砂砾岩晶相蚀变特征研究

钱玲; 吴玉琪; 吕功煊; 陈港泉 - 《文物保护与考古科学》 2025年01期羰基合成与选择氧化国家重点实验室(中国科学院兰州化学物理研究所);敦煌研究院; 摘要：盐害引起的硅酸盐质文化遗产劣化是文物保护工作面临的难题，尤其水盐侵蚀作用导致的砂砾岩蚀变行为与岩石微观结构变化之间的关系研究更是难点。通过对采集于莫高窟崖体的砂砾岩块进行矿物自动定量分析(TIMA)、X射线衍射(XRD)、X射线荧光(XRF)等表征，发现试验岩块在含盐水溶液中进行冻融循环后，岩块中的钠、钾长石类组分发生了向高岭石类物相蚀变的行为，同时伴随着岩块本身碎裂。离子盐溶和水环境引发的交代作用是水盐冻融循环过程中砂砾岩矿物组分发生蚀变的主要原因。方解石、白云石和绿泥石等矿物的蚀变表现为晶相溶蚀和重构，石英发生部分晶格畸变。这种砂砾岩矿物组分受外界环境变化引发自身晶相转变、重构的行为使岩体微观结构发生变化，导致崖体在力学性能上产生劣化，引发崖体裂隙扩大、失稳等，也是遗址基体底部掏蚀，坍塌的主要原因。关键词：砂砾岩；晶相蚀变；水盐运移；盐害；石窟
龙门石窟万佛洞观世音菩萨像虚拟修复研究和实践

高俊苹 - 《文物保护与考古科学》 2025年03期龙门石窟研究院; 摘要：龙门石窟万佛洞前室南壁唐代观世音菩萨像，因其精湛的雕刻技艺、典雅婀娜的造型，被誉为“龙门最美观世音”。受人为及自然双重因素的影响，造像面部残缺，彩绘消失殆尽。对其进行虚拟修复，重现其完整样貌，对考古科研和展示利用具有重要意义。以史料照片为依据，采用三维数字化与雕塑修补相结合的技术方法，实现残损造像形体和石质质感的虚拟修复，并通过高精度SLA 3D打印的方式输出虚拟修复的实体模型。利用XRF光谱分析、拉曼光谱分析技术，测定了该造像残存颜料的成分。在此基础上，依据残存颜料的分布情况和龙门同期造像的色彩风格，完成残损观世音菩萨像的色彩虚拟修复。此科研实践设计了对残损文物形体和色彩虚拟修复的完整技术路径，验证了所选技术路线的可行性，并实现了实体模型的妆銮赋色和在展览展示中的利用。关键词：三维数字化；颜料成分；光谱分析；龙门石窟；万佛洞；虚拟修复