本文系统综述了文化遗产三维数字化的发展现状与未来趋势。研究基于 1982—2025 年全球 10,024 篇相关文献，从研究对象、数据采集、数据处理、三维建模和表达方法五个维度梳理文化遗产数字化的技术演进。文章指出，文化遗产三维数字化已从早期 CAD 手工建模和形态复原，发展到激光扫描、摄影测量、SfM、HBIM、CityGML、NeRF、高斯泼溅和人工智能驱动的知识表达阶段。未来的核心方向将是精细化语义建模、标准化互操作、多模态档案体系和 AI 辅助智能计算，使三维模型从“可视化展示品”转变为“可查询、可计算、可推理、可复用”的文化遗产数字资产。
文章以 Web of Science 与中国知网文献为基础，分析文化遗产三维数字化近四十年的研究演化。2009 年前后，SfM 技术成熟、BIM/HBIM 概念引入，显著降低了建模成本；2016 年后 UAV、VR/AR、NeRF 与高斯泼溅等技术推动该领域进入普及与深化阶段。
2000 年以前发文量较少，主要依赖 CAD 手工建模，文化遗产三维表达更多服务于形态记录与展示。
2000—2015 年，TLS、摄影测量、SIFT、SfM 和 HBIM 逐步成熟，推动建模效率和精度提升。
2016 年后，UAV、VR/AR、NeRF、高斯泼溅和 AI 广泛介入，研究从重建扩展到交互、语义和知识表达。
综述将文化遗产对象划分为大型建筑、遗址废墟与考古现场、洞窟类遗产、建筑室内、大型雕塑纪念碑和小型可移动文物六类。不同对象在空间尺度、结构复杂度、光照条件、纹理细节和保护需求方面差异显著，因此需要匹配不同采集与建模方案。
如巴黎圣母院、故宫灵沼轩、应县木塔等，通常需要 TLS、摄影测量与参数化建模结合，支撑结构分析、变形监测和修复设计。
如庞贝古城、良渚古城和玛雅科潘遗址，需要大范围景观记录与局部遗存高精度建模结合，并依托 GIS 或 Web GIS 进行空间管理。
洞窟和室内场景面临弱光、空间受限和陈设复杂问题；雕塑与小型文物则强调纹饰、材质和亚毫米级细节记录。
文化遗产三维数字化通常包括数据采集、点云生成、配准去噪、分类分割、网格化、纹理映射、语义建模和标准化交换。不同技术各有优势：TLS 精度高，摄影测量成本低，结构光适合小件文物，HBIM 与 CityGML 则强化语义表达和生命周期管理。
| 场景类型 | 推荐技术 | 主要价值 |
|---|---|---|
| 大场景与遗址 | 卫星影像、UAV 摄影测量、机载 LiDAR | 快速获取大范围地形、景观与遗址空间结构。 |
| 建筑立面与大型雕塑 | TLS、倾斜摄影测量 | 兼顾几何精度、纹理质量和复杂结构记录。 |
| 室内与弱光环境 | 手持扫描、移动测量机器人 | 适应空间受限、遮挡多和光照复杂条件。 |
| 小型精细文物 | 结构光扫描、近景摄影测量 | 实现亚毫米级纹饰、材质与形态记录。 |
通过特征点提取、同名点匹配、集束平差和密集重建，从普通影像生成三维点云，显著降低数字化门槛。
将几何模型与构件语义、材料属性、历史信息和保护流程关联，是从可视化转向可计算的关键。
面向高逼真场景渲染和低成本重建，为沉浸式展示、虚拟游览和快速记录提供新路径。
综述认为，当前文化遗产三维数字化仍存在需求单一、标准缺失和自动化不足等问题。大量项目停留在“看”的层面，缺乏对考古研究、结构分析、修复模拟和知识推理等深层需求的支撑。
许多三维成果仍以展示为主，缺乏面向研究、保护、修复和定量分析的需求设计，容易形成数字孤岛。
尚缺乏统一的数据格式与语义标准，难以同时集成复杂几何、历史信息、材料属性和保护知识。
门窗等构件化对象分割相对成熟，但佛像、瑞兽等非构件化对象语义边界模糊，自动分割仍困难。
未来三维模型需要嵌入构件、材料、工艺、年代、病害、修复记录和文化含义等语义，使其支持查询、计算、模拟和推理。
以三维模型为核心，自动关联历史照片、文本档案、测绘图纸、材料分析、病害监测和修复记录，形成可追溯知识网络。
LLM-based Agents、高斯泼溅、深度学习点云分割和几何语义抽取将提升自动建模、智能标注和跨学科协作效率。
在建模阶段预存面积、体积、曲率、平面性和变形指标，降低非技术背景研究者使用三维模型开展分析的门槛。