基于门控卷积生成对抗网络的西汉漆箱纹饰图案数字化修复研究

中国历史上漆器以其精美的纹饰技法闻名于世,针对古代漆器表面破损严重、纹饰信息大面积缺失的彩绘漆箱修复难题,提出了一种门控卷积生成对抗网络(GC-GAN)的古代漆箱表面图案修复方法.该方法采用门控卷积结构改进生成对抗网络模型,以提升模型对于图像中有效像素的学习能力并解决不规则大面积图像区域的高分辨率修复问题.在此基础上,首先对漆箱图案中的畸变、破损和缺失部分进行掩膜处理,然后使用GC-GAN生成掩膜区域的图案.针对漆箱纹饰图案样本数量少的问题,借助迁移学习思想,将模型在CelebA、SVHN等多种公共数据集上学习到的知识迁移到漆箱纹饰上.最终实现了“西安凤栖原西汉家族墓地”M1墓室中出土的大型木胎彩绘漆箱表面纹饰的数字化虚拟修复.

单宁酸-铜改性聚丙烯酸酯文物保护材料的制备及其性能研究

以单宁酸和硫酸铜为原料,采用水热法成功地合成了单宁酸-铜(CuTA)纳米片,同时通过简单共混法将CuTA添加到B72中,制备出单宁酸-铜/聚丙烯酸酯文物保护用复合材料.采用XRD、SEM等测试方法对CuTA纳米片的物相及表面形貌进行分析,利用X-Rite测色配色系统、静态视频光学接触角测试仪、紫外-可见分光光度计等对单宁酸-铜/聚丙烯酸酯复合材料的色差、接触角以及透光率进行测试.结果表明:当单宁酸与硫酸铜的物质的量比为1∶3时,可以生成稳定的CuTA纳米片,其对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抗菌率分别为93.5%和98.7%;添加2 wt%CuTA纳米片所制备的复合材料对细菌生长有明显抑制作用,其抗菌率可达97.64%,同时复合材料的疏水性也明显提高,接触角可达87.7°;CuTA纳米片的加入可提高复合材料的紫外屏蔽作用,对复合材料的色差及可见光的透过率无明显影响.

基于Transformer的文物图像修复方法

文物极易因为保存不当而导致部分结构或纹理缺失,而现有的图像修复技术由于受到先验信息和卷积操作的局限而无法直接应用于文物图像修复,为更合理地恢复文物图像原貌,提出了一种新的文物图像修复方法,将文物图像修复工作分为2个步骤:第1步使用Transformer进行粗略的图像重建并恢复连贯的结构;第2步使用卷积神经网络将粗略的重建图像进行上采样并恢复缺失区域的精细纹理.考虑到目前国内外没有高质量的大型文物数据库,因此也提出了一个新的高质量大型文物图像数据库.最终实验结果表明,在符合现实场景的破损修复实验和大面积破损修复实验中,修复效果在主观和客观评估中均优于当前图像修复算法.同时,支持多元化输出,为修复人员提供多样化参考,极大地提升了文物修复效率.

温度和湿度对乙二醛聚合物加固饱水梓木文物性能和微观结构的影响

乙二醛聚合物加固饱水梓木文物在自然环境或者博物馆存放时,受环境因素如温度和湿度的影响会导致文物发生劣化。本研究采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法研究了乙二醛聚合物脱水加固饱水梓木试样在不同温度和湿度环境中性能与微观结构变化。结果显示,饱水梓木文物材料经乙二醛聚合物脱水加固后,乙二醛聚合物与梓木细胞壁结合紧密,部分填充于梓木细胞内加固梓木细胞壁。试样在25℃和50%RH环境中试验30 d其结构和性能无明显变化。在60℃和50%RH环境中试验30 d,试样内部的乙二醛聚合物逐渐均匀附着于细胞壁且表面平滑,试样横截面断口平整;但试样表面的乙二醛聚合物逐渐消失,暴露出木材本体。在25℃和95%RH环境中乙二醛聚合物吸湿性明显增强,其与水的结合能力高于梓木细胞壁,乙二醛聚合物与细胞壁之间的结合被破坏,失去加固效果,但仍填充于细胞中。最后分析了温湿度对乙二醛聚合物加固饱水梓木性能与结构的影响机制,并提出了试样在吸湿和脱水过程中乙二醛聚合物与梓木细胞壁的结构变化模型。

基于便携式地物高光谱仪的文物材料分析研究进展

文物承载着灿烂文明,传承着历史文化,是全人类的宝贵遗产。由于文物不可再生的珍贵性,以及最少干预的文物保护基本原则,无损分析技术始终是文物制作工艺研究、劣化机理及保护修复研究中材料分析的最主要技术手段。因此,研发、应用新型无损分析技术是文物保护利用的重要研究方向。近年来,源于遥感领域的便携式地物高光谱仪在文物材料分析中展现出强大应用潜力,并且已在石质古建筑、绘画等文物修复中成功应用。作为一种无需采样的非侵入式光谱技术,便携式地物高光谱仪可在极短时间获取一个涵盖可见光-近红外-短波红外波段(350~2500 nm)的全波段、高分辨率反射光谱。同时,其便携程度很高,对工作环境、光源等无特殊要求,可在野外文物或遗址现场原位使用。此外,在采集光谱数据的同时还可通过遥感技术实现数据的远程传输和分析。上述技术特点使其在文物材料分析中具有独特的应用优势。以光谱技术的基本原理为基础,首先介绍了目前文物材料分析中常用便携式地物高光谱仪的设备型号及其性能指标;其次细致梳理了近十年来其在有机质/无机质文物材料定性和定量分析、文物保护材料分析,以及文物修复原位、实时监测等方面的应用现状;之后深入探讨了谱图预处理的规范和建立标准波谱库等两个影响该技术应用效果的关键问题;最后展望了该技术的发展趋势,预期在脆弱有机质文物分析、多种分析技术联合应用和定量分析研究方面前景广阔。

X射线衍射技术在纸张、纸质文物分析和保护研究中的应用

X射线衍射(XRD)技术作为一种研究物质微观结构的重要手段,在纸张、纸质文物分析和保护研究中有重要的应用,其应用范围不断得到拓展。在纸张、纸质文物分析和保护研究中使用XRD可充分体现其检测时使用所具有的样品用量少、操作简单可行、在检测过程中不会损伤和污染样品等优点。本文对XRD在纸张纤维、填料、涂料、表面颜料检测及其在造纸、纸张鉴定、文物研究与保护等领域中的应用进行了分类介绍。虽然XRD对分析纸张结构信息具有重要作用,适用于样品量少且珍贵的纸张、纸质文物,但该技术在测试范围、多组分物质复合衍射图分析、填料成分细致化鉴别等方面还存在局限,可结合其他方法使用,以便得到被检测物更全面、准确的信息。

古代高丽纸纤维原料科学分析与相关问题研究

古代朝鲜半岛曾出产著名的高丽纸,因纸质洁白坚韧在明清时广受文人追捧,并在清宫建筑中大量应用。关于高丽纸的原料,近年有学者曾以为是桑皮。本研究采用纤维染色显微分析法、傅里叶变换红外光谱法和热裂解-气相色谱法对几种古代高丽纸及现代韩纸、朝鲜纸进行纤维成分分析和鉴别,并对照我国及朝鲜半岛相关古籍记载及韩国现代手工纸原料记录。研究发现,古今高丽纸的原料均为楮皮,桑皮的说法很可能为误传。

用于碳十四年代测定的古代灰浆样品分析与前处理方法述评

自新石器时代以来,灰浆常被用作建筑的建造和装饰材料,如房址白灰面、砖墙缝隙胶凝材料、壁画灰质地仗层等。灰浆是研究古代建筑建造、修葺和壁画制作年代的重要样品,因其固化过程与建筑的建造、修葺和壁画制作行为直接相关。灰浆受原料、制作工艺和保存状态影响,其组分复杂,其中无机质组分中可能含有不同年代生成的干扰组分,因此准确测定灰浆样品碳十四年代的难度较大。本研究梳理了国内外对灰浆样品碳十四年代测定的前处理和制备方法,以及近年来无机质组分形成机理的研究成果,归纳现有灰浆样品分析检测与前处理方法的优势与不足,并提出利用计算机模拟计算干扰组分影响、有机残留物提取测年等可能的未来研究方向。

考古学如何重建上古史

中国考古学的古史重建主要采取“二重证据法”,用考古材料印证文献记载。考古学文化是用来分辨古代族群和政体的关键概念。就当代历史学和考古学的范式而言,这种将两类证据简单对应的做法已经难以胜任这项任务。考古学文化是整理材料的一种方法,而古史重建需要一套与之有别的方法。这是在社会科学理论指导下的多学科探索,以重建上古时期社会复杂化的过程。这种古史重建不再是编年史学的补充或延伸,而是像年鉴学派所倡导的那种整体史。秘鲁维鲁河谷聚落形态的国家探源,以及埃及统一的考古学探索两项经典案例,为我们提供可借鉴的他山之石。

基于离散单元法的石峁遗址东门城墙稳定性及加固方法研究

石峁遗址外城东门城墙出现了严重的外倾变形,面临倒塌风险,为对其进行科学保护,进行了城墙稳定性及加固方法的研究。提出风化折减系数表征灰缝的风化程度,利用离散单元法建立城墙模型,并验证其有效性,通过强度折减法研究在风化作用下城墙的变形及稳定性,通过反演分析法确定城墙的风化程度和灰缝的力学参数。研究结果表明:灰缝强度降低是城墙变形失稳的主要原因;在土压力作用下,城墙破坏呈滑移-倾覆模式;城墙目前处于欠稳定状态,风化系数为0.45~0.48,灰缝强度粘聚力和内摩擦角分别为21 kPa和14°。在此基础上,提出了灰缝灌浆和外侧支撑两种加固方法并进行了比选,最终加固取得了良好的效果。研究结果可为石峁城墙的后续的加固保护提供借鉴和参考。

高原地区博物馆经书柜内环境参数稳定性分析

高原地区寒冷干燥,昼夜温差大,日照强,为了研究高原博物馆环境参数的变化情况,对拉萨市某博物馆库房经书柜内外进行为期10个月的温湿度、CO_(2)浓度、VOC浓度、光照强度和紫外线强度监测,分析了环境参数的变化规律、特征和影响因素。结果表明:柜内温湿度随柜外温湿度季节性变化而变化,柜内温湿度日变化小,温湿度平均日较差分别为0.73℃和0.83%,柜外为1.6℃和4.25%,经书柜可以有效保护古籍文物不受柜外环境温湿度日波动的干扰;柜内外温湿度日较差与季节无显著的相关关系,该博物馆建筑围护结构隔热性能较好;温度日较差与CO_(2)浓度日较差呈显著的正相关关系,即库房内工作人员越多,温度日较差越大;柜内VOC容易富集,浓度更高,建议放置活性炭等吸附材料;光照和紫外线强度极低,当前经书柜整体有利于保存。

汉代陶罐表面结晶盐的成因及其腐蚀机理

为揭示陶罐表面结晶盐成因与腐蚀机理,利用超景深显微镜(DM)、离子色谱仪(IC)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)等分析了陶罐表面盐分的化学组成和微观形貌。结果显示,表面结晶盐主要是氯化钠,结晶盐已引起陶罐表面胎体粉化脱落。盐分的主要来源,既有埋藏环境的土和地下水,也有降尘。同时保存环境温湿度的变化较大,诱发了陶罐表面盐分反复发生溶解结晶产生盐害。通过Na Cl的饱和溶解度和结晶学分析,发现相对陶罐所处环境中温度的变化,相对湿度的变化对Na Cl浓度变化影响较大,产生的结晶负压大。胎体粉化脱落主导因素为Na Cl结晶产生的结晶应力。在此基础上提出保护性建议。

浅析当下文物保护的实体封护理念与科学问题

随着业内对文物保护优化方式的广泛关注,亟需对不同文物保护理念进行探索,对文物保护手段科学依据进行研究。本文从“封护”这一文物保护的重要流程出发,探索了古人朴素的封护理念背后的科学依据与文化内涵,列举了不同的传统封护形式,并剖析了古代不同封护方式背后的科学原理;论证了现代文物保护中实体封护的基本定义,并根据文物保护中所涉及封护材料与封护对象的差异将各类封护手段进行了全新的规整与划分。采用文献法、类比法与文化因素分析法等研究方法,以不同的文物保护实例为支撑,探讨了封护材料的可再处理性、封护材料与文物实体材料的匹配性、文物封护界面环境的动态平衡问题、文物封护膜孔隙尺寸的直接意义、文物封护膜表面张力对封护效益的影响、文物封护膜的透气性、文物封护膜耐老化能力及降解产物与文物实体材料的关系问题、文物封护膜对文物实体内部水盐运移的影响等八个问题,详尽论证了文物实体封护理念背后的科学问题。

科技手段在纸质文物断代研究中的应用

为更好地阐释纸质文物内涵及其承载的相关信息,断代成为了纸质文物研究中广受关注的问题。除了传统的目鉴与考订等方法之外,科技手段已逐渐应用于纸质文物的断代研究,其基本原则是无损或微损地提取与年代相关的物质信息。其中显微分析法、^(14)C测年法和建立纸张年龄相关性模型的方法,是基于纸张本体的断代方法;气相色谱质谱、拉曼光谱、近红外光谱、X射线衍射等方法,可以对纸质文物上的墨、颜料、印泥的种类进行判断,在结合文献资料的基础上,可给定纸质文物的年代的上限;红外线摄影法可以对纸质文物隐藏的与年代相关的物质信息进行提取。关于纸质文物断代研究中的科技方法,现阶段还处在不断发展之中,相信未来会有更多科技手段用于纸质文物的断代研究之中。

船舶工业遗产的价值意蕴与活化策略研究

工业遗产是人类文明和历史发展的见证,其所具有的历史文化价值、知识价值、科学技术价值、经济价值和艺术价值已经在世界范围内受到普遍重视,中国船舶工业遗产是工业文明的重要载体和历史文化的重要组成部分。本文结合已经申报认定的船舶工业遗产,基于实地调研考察,对船舶工业遗产进行梳理,对其生成依据及价值意蕴进行深入研究,分析船舶工业遗产的特点,检省在保护传承和活化利用方面存在的问题,并提出船舶工业遗产保护传承和活化利用的策略。

马克思主义政治经济学考古理论框架探论

马克思主义政治经济学是世界范围内最优秀的政治经济学理论,直击人类社会政治经济关系的本质。以马克思主义政治经济学的基本原理为基础,结合考古资料与考古学研究的特性,重构考古学理论,创新出相应的理论框架和方法论,对考古学未来的发展将有更多启发和推进。具体而言,可将生产力、生产关系与上层建筑,分解为考古学能够辨识与研究的实物资料,即劳动者、劳动资料、劳动对象。将占统治地位的社会经济基础里的生产资料所有制形式,分解为劳动资料所有制、劳动对象所有制两个考察项;将生产关系分为生产与分配、生产与交换、生产与消费三大关系来考察。在考察判定了占统治地位的生产力和生产关系之后,我们便可以总结出该社会主要生产方式特征,也就是该社会形态的主要特征之一。上层建筑包括社会组织体系和精神文化两大方面,我们可据此分解为社会组织与政体、精神文化两大考察项。

文物保护与数字化技术的结合研究

文物作为历史文化的重要载体,具有独特的价值和意义,数字化技术可以通过非接触性的方式对文物进行采集、保存、展览和传播,有效提高文物保护与传承的质量和效率。文章探讨了文物保护与数字化技术的关系、结合的优势以及结合的原则,重点讨论了文物保护中的关键数字化技术,包括三维扫描技术、影像处理技术、虚拟现实技术及数据库与信息管理技术,进一步分析了数字化技术在文物保护中的具体应用,涵盖了文物数字化采集与建模、保存与修复、展览与传播、交互与教育等方面,以期推动文物保护与数字化技术的融合发展,促进文物的保护与传承。

考古现场的文物保护分析

考古是探索和保护历史的重要工作,在其开展过程中,保护历史文化信息的载体—文物至关重要。作为不可再生资源,文物拥有极高的价值,是人类智慧的结晶,亦属于历史发展的“证据”,故保护文物,是考古人员不可推卸的责任。基于此,本文聚焦现实,对考古现场的文物保护意义、思路、影响因素、常用方法以及优化策略加以探究,希望为考古现场的文物保护实践优化提供帮助。

粟、黍和狗尾草的淀粉粒形态比较及其在植物考古研究中的潜在意义

为了区分农作物与野生草类的淀粉粒形态,对现代粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)和狗尾草(Setaria viridis)的淀粉粒形态进行了比较.观察结果表明,粟的淀粉粒以圆球形单粒为主,脐点位于中央,大部分由脐点向外有1～3条放射线,表面光滑,淀粉粒平均长度约19μm.黍的淀粉粒以多角形单粒为主,脐点位于中央,但很多淀粉粒的脐点不是很明显.在一些脐点形成1～3条射线,表面光滑,淀粉粒平均长度约为19μm.狗尾草淀粉粒以卵形为主,脐点位于中央,表面可见层纹,边缘凹凸不平且常有裂隙形成,淀粉粒平均长度约为18μm.研究证明,利用粟、黍和狗尾草的淀粉粒形态特征,可以有效地对考古遗存中的这几种禾本科植物遗迹进行区分.

植物淀粉粒分析在考古学中的应用

自上世纪60年代以来，自然科学的很多研究方法逐渐被应用到考古学，为考古学家提供了更多古人类文化的信息，并衍生出新的研究方向如分子生物考古、环境考古、冶金考古和植物考古等等。植物考古以考古出土的植物遗存为研究对象，借助一些植物学的方法认识和了解古代人与植物的相互关系①，比如古代人类经济生活、农作物的起源和传播、生态环境对人类生活的影响等方面。大植物遗存、孢粉和植硅体成为植物考古的主要研究对象。大植物遗存在中国考古学研究中广泛应用②，浮选法更是在赵志军先生的努力下逐渐在各个考古发掘工地推广，但将考古遗址中的孢粉、植硅体、淀粉粒等微体化石应用到考古学中还留有很大的发展空间。孢粉分析虽然在国内考古学中应用非常广泛，但大多只限于环境背景的恢复，李宜垠③对伴人植物花粉做过一些探讨，使孢粉分析在考古学中的应用更进一步；植硅体在中国稻作农业研究中取得了比较满意的成果④；至于近二十年来在澳大利亚和中美洲地区植物考古中应用比较广泛的淀粉粒分析（Starch grains analysis），在国内几乎还没有出现，文献所见只有香港中文大学吕烈丹博士的一篇短文四。她在介绍考古器物的残余物分析时，对淀粉粒分析在考古中的应用进行了简单介绍，并提及到她对南方洞穴遗址中淀粉粒保存与埋藏环境的研究。本文详细总结了淀粉粒分析在国外考古学中的应用现状和实验方法，以期促进植物考古学在我国考古学中更深入和广泛的研究。