随着三维信息建模、虚拟仿真交互、AI物联网、大数据、人工智能、云计算、虚拟现实、区块链等技术的广泛应用，人类社会进入了多维数字化体验时代。“数字孪生(DigitalTwin)”正在成为多维数字化体验时代最具潜力也最受关注的前沿科技。

数字孪生最早应用于军事领域，用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先在数字空间建立真实飞机的模型，并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步，这样每次飞行后，根据结构现有情况和过往载荷，及时分析评估是否需要维修，能否承受下次的任务载荷等。

数字孪生相比通常意义上的数字化建模，它的突破在于：它不仅仅是物理世界的数字化镜像，也要引入物理世界的各项规则、规律，接收物理世界的实时信息，具备自主演化能力，同时要反过来实时驱动物理世界。这种打通物理世界和数字世界，实现虚实融合的复合技术，被称为数字孪生(DigitalTwin)。这里首先要强调互动，因为没有实时互动，数字世界和物理世界之间则是伪孪生。换言之，数字孪生体和物理世界都是活的智慧体。

目前，数字孪生主要应用于工业制造、智慧城市、医学分析、工程建设等领域。在文旅产业，数字孪生也有很大的应用潜力。

在2020年11月世界VR产业大会云峰会上，故宫博物院副院长王跃工表示故宫将综合运用5G、物联网、人工智能、大数据分析等数字基础，结合遗产保护和服务大众的顶层设计，全面推动一座真正意义数字故宫的建设。未来的数字故宫便是一个故宫数字孪生体雏形。

数字孪生赋能文化遗产都需要从建设“三维/多维数字化信息模型”开始。故宫如此，敦煌、云岗、三星堆、良渚无一不是从数字化开始的。以故宫为例，2020年8月7日，故宫建成600周年，“数字故宫”小程序正式上线，10月故宫数字文物库正式上线。1998年故宫博物院成立数字资料中心，这一征程走了20多年，至今故宫博物院文物已完成1294件院藏文物三维数据采集，257件符合8K显示标准，目前有220件符合4K显示标准的文物三维数据通过数字多宝盒平台向公众展示。线上月均访问量达到14万次以上。从2000年开始，故宫持续采集并积累院内古建三维数据资源，完成了用于数据展示紫禁城72万平方米全景三维数据，以及超过6万平方米重点宫殿区域高清三维数据采集工作。通过采集完成1743个高清全景点位，包括78处宫殿建筑，故宫制作推出了全景故宫栏目，疫情期间日均访问量超过30万人次。故宫博物院开放授权《千里江山图》《清明上河图》《韩熙载夜宴图》《洛神赋图》等一批珍藏名画作为创作素材。仅B站Minecraft游戏玩家一人制作的像素《清明上河图》便收获了800多万的播放量。

清明上河图

文化遗产是如何构建“数化模型”的呢？其主要基于BIM/HBIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）/（History Information Modeling，历史信息模型）、三维GIS、无人机倾斜摄影、地面三维激光扫描、近景摄影测量、高光谱成像等技术实现1:1数字化复原的。

三维GIS+BIM技术打造的模型可以是三维，也可以是4维、5维乃至多维。从还原度而言，其宏观数据误差可达毫米级，文物的误差可达微米级。其1：1复原标准的三维数字模型可直接用于3D打印，轰动文旅圈的云冈12窟大美之颂展览，便是文化遗产数字化赋能新文创众多形式的一种。

上海宝龙美术馆现场第12窟搭建现场

大美之颂

「传统文化IP的内核源自文化遗产数字化」，近年故宫文创火遍四海，如果没有故宫文物数字化、如果没有数据库向大众开放，新文创便无从谈起。因此，有了开放数据库才拥有了网络文学、动漫、影视剧、网络视频等多种数字化应用创新，推动线下文化资源的创造性转化和创新性发展。中国有不可以动文物70多万处，可移动文物1亿多件，这就是中国传统文化IP的宝库。

加入了区块链技术的「点亮莫高窟」便玩出了更高级的参与感。活动的创意来自敦煌古书中记载的“一川星悬”场景。腾讯依托于至信链在数字版权保护场景下的 “资产数字化”、“资产唯一性”、“不可篡改”等能力，通过至信链的资产数字化智能合约技术，将现实世界中的传统福卡变成数字世界里的“密码暗号”呈现了个人的专属福卡。一年间游览量突破 2800 万人次。我的微信个人签名至今仍使用着莫高窟点灯时收到的祈福语。

敦煌莫高窟三维扫描

莫高窟点灯祈福

「数字孪生赋能文化遗产远不止于数字化」，去年三星推考古发掘现场首次使用数字孪生这项黑科技，打造了“三星堆数字孪生云平台”。此外，结合当前博物馆发展需求，采用高精度激光雷达扫描、高清全景影像获取、SLAM等技术手段，快速采集处理信息，赋能新一代“云上博物馆”建设。同时，基于博物馆运维的特殊性，可以打造新一代数字孪生运营服务平台，以及文物仓库管理物联网环境云平台。另外，还可以5G+AR/MR、科技+文化体验结合，通过沉浸式互动系统在真实环境中1：1还原出历史遗迹等虚拟历史场景。

走向消亡是所有文化遗产的终极命运，但是巴黎圣母院的灾难警醒我们“再完备的信息记录，都不能替代文物本体，但建设文物数字化‘档案’依然迫在眉睫。”我因一数孪博物馆项目结缘该技术，所感所悟分享于此，仅希望能从另一个维度和视角展望一个崭新的云端新旅界，有不妥之处还望同行朋友指摘斧正。

作者简介

宋祎林：北京天成易合科技有限公司文化数字化研究员。曾任新奥集团涠洲投资发展有限公司常务副总经理，北京城建集团云蒙山投资发展公司策划部部长，北京大地风景文旅集团分院院长。

文章经北京天成易合科技有限公司CTO李怀东审核。