信息技术的发展改变了文化遗产诠释与展示的模式,文化遗产数字化保护及其理论研究逐渐成为具有跨学科与综合性特征的研究方向。随着对文化遗产信息模型与三维可视化的研究逐渐深入,沉浸式与交互式的三维可视化设计改变了受众感知与汲取历史信息的方式。由于可视化内容无法评估来源和引用参考文献,使得大多数信息模型被认为是一种技术工具,而不是作为一种标准的档案文件为相关研究提供佐证,作为新兴的研究领域需要逐步地建立自身的科学性与规范性。本文在文化遗产信息模型研究的基础之上提出虚拟修复理论,将可视化内容作为开放的数据链接与定制的领域本体,通过感知模拟、定位跟踪、三维打印、逆向建模与虚拟现实等技术手段,建立跨学科的交互性研究框架,解决文化遗产多元化带来的数据异构性问题,最终建立虚拟修复的三维可视化研究方法与原则。研究首先从现代文化遗产保护发展史切入,对现行保护原则进行了分析,从历史文化价值认知的角度提出了虚拟修复研究的必要性;其次数字技术的思维模式不同于人类的思维模式,计算的过程忽略了情感和精神的价值,但价值理性的实现,必须以工具理性为前提。这就需要在全面的文献和实证基础之上,对虚拟修复的技术思维模式进行内容判断与自我审视。针对于三维可视化数据的异构性等研究难点,依据数据的采集方法与文献特征,提出了信息模型虚拟修复的可视化解决方案。将计算机科学的工具引入人文研究的过程中,因可视化内容不可控的主观特性,需要将其放在持续的批评理论体系中,批评应该先于可视化的产生,而不是事后证明的手段;最后,基于虚拟修复的信息模型构建,对信息建模的本体与语义进行了深入的研究,并对与之相关的解释性、整体性和交互性等问题进行了逐一分析并加以解决。通过交互元数据的引入,加强虚拟修复的透明度,并将这种虚拟修复的理论体系在敦煌数字化展示设计项目中加以实践。为了保护日益受到威胁的文化遗产,三维可视化作为一种开放性、交互性和系统性的知识体系框架,逐渐纳入文化遗产保护项目管理与长期保护的机制中。同时虚拟修复也被视作一种交互性的解读行为,一种明确的内省方法,帮助我们更好地理解文化遗产的文化与历史价值,从而推动文化遗产原真性与整体性保护的发展。