石窟寺保護與傳承山西省重點實驗室圍繞石窟病害機理研究、保護與修復理論研究、考古研究、病害防治材料與技術研究、石窟保存環境與環境控制技術研究、監測分析技術應用研究、數字化保護及應用研究等七個方向開展基礎研究和技術攻關。在此基礎上，制定文物保護技術標準，形成文物保護科學評價體系。
一、石窟病害機理研究。通過調查、監測、檢測、實驗室模擬、理論分析等技術手段，研究各類石窟病害形成和產生的機理，為開展石窟寺保護工作提供科學依據。 針對石窟寺巖體整體穩定狀態、表層巖體掏蝕剝蝕狀態、風化作用侵蝕剝落狀態、石雕像可溶鹽侵蝕作用狀態等各種影響因素作用下,各種保存狀態的安全性、發展演化趨勢進行保存狀態現狀調查和記錄。采用多種無損微損現場探測方法對表層巖體結構特征及病害形成機理分析。取樣實驗室檢測分析，對各種破壞形式的石窟寺巖體穩定性狀態及演化趨勢進行分析，查明影響因素，探尋破壞機理和殘損演化破壞速度。 采用電法、離子分析法、特征部位探測分析等方法，調查及研究石窟山體鹽分聚散規律，查明可溶鹽分布規律、特征，以及破壞作用模式，建立鹽分運移場。 調查石窟山體降水入滲，采用裂隙測量與統計分析，建立裂隙滲水通道模型，對洞窟的溫度、濕度、氣流連續密集監測，分析監測數據，開展石窟山體水汽循環轉化規律的研究等，建立水分運移場。 融合多因素耦合試驗、文物材料實驗室分析、現場原位無損檢測及前期研究成果等數據信息，基于大數據和機器學習方法，探尋“文物本體-文物環境-文物病害”之間的關聯性，建立石窟寺風化機理模型，實現石窟文物風化趨勢的智能預測。 二、保護與修復理論研究。正確的保護與修復理論研究是支撐和指導保護工作實踐發展的方向性保障。針對目前在石窟寺保護修復領域修復理論和理念不明確、不系統的現象，以解決當前文物自身保護需求、人文社會需求和技術條件限制之間的矛盾為出發點，結合實際保護科研和實際工作，積極探索石窟寺保護的理論和理念，使其與現階段經濟社會發展的需求相結合，綜合考慮文物數量、地理環境、經濟基礎、人員素質、發展現狀等因素，逐步凝練并形成一套符合自身特點的石窟寺文物保護理論。 虛擬修復理論與關鍵技術研究。內容包括：①文物三維模型幾何特征提取：文物三維幾何特征提取是文物虛擬修復理論與方法中的重要幾何基礎與數學基礎。②幾何對稱的文物自動虛擬修復技術：通過自動化提取軸對稱性的文物的對稱軸，自動對其進行虛擬復原。③基于高層次場景知識的復雜幾何結構文物虛擬修復技術：通過高層次場景知識，對復雜幾何結構文物建立虛擬修復模型，實現復雜幾何結構文物修復。綜合利用三維激光掃描、高光譜、熱紅外、探地雷達等新的遙感技術，研究文物的光譜特性，開展新的遙感技術在歷史文化遺產的發現、歷史信息還原、出土文物的無損鑒定、彩繪、壁畫修復等方面的應用。 三、考古研究。開展石窟寺考古研究，編寫包括所有洞窟全面系統的文字記錄、測繪圖和照片等基礎信息的考古報告，為石窟寺保護及國內外學者開展云岡石窟研究提供全面系統的基礎資料。應用三維信息提取技術、GIS地理信息技術、洞窟造像色彩分析等多學科現代科技研究方法，對石窟寺雕刻、遺址、遺跡等進行綜合研究，充分發掘石窟文物的歷史、科學、藝術等價值，對石窟寺的價值進行全面、科學的評估，為石窟文物保護和科學維修提供考古學依據。 考古技術研究。利用三維激光掃描、攝影測量、RTK、高光譜技術、遙感等現代測繪、三維重建、地理信息系統、物探技術虛擬現實與計算機圖形圖像等數字技術，對考古發掘和研究中出現的考古信息進行采集、數字化、編輯、成圖、分析、模擬，根本上是實現對遺跡及遺跡間關系的數字化記錄，包括文字記錄、測量記錄、圖斑記錄等。 考古報告成果集成。目前對于考古成果缺少對遺址的全面記錄，數字化技術的介入，使得測量成果、圖斑成果等有了新的呈現方式，成果形態也發生了變化；現在考古任務是對考古客觀性的記錄、成果形態的記錄。數字化考古工作是云岡考古的核心工作，一方面將完成“云岡石窟在數字化技術下的考古報告”的編寫，實現以石窟寺報告為核心的石窟寺考古工作。另一方面以文物保護、數字云岡為基礎，用高科技實現考古產出、考古報告，建立完整的集成考古報告、病害信息等一體化的數據庫。 四、病害防治材料與技術研究。根據石窟寺保護研究的需求，開展現代檢測分析手段在石窟寺保護中的應用技術研究，重點研究文物現場無損或微損分析檢測技術手段的適應性和應用模式。逐步建立適用于石窟寺文物保護研究檢測分析的系統性無損或微損方法體系，制定相應的標準和規范，為科學認識病害及其產生機理，評估石窟寺保護技術和材料的防治效果提供科學依據。 石窟寺病害防治材料技術研究。制定病害分類規范和勘察規范，在開展石窟寺病害調查和病害機理研究基礎上，研究病害治理方法。基本思路是防治結合，解決病害產生的內因及外因問題。主要包括：水害防治材料與技術，石雕表面污染物清洗材料與技術，巖體加固材料與技術，防風化材料與技術，石雕修復材料與技術等方面。建立病害現狀及防治效果評價體系。 五、石窟保存環境與環境控制技術研究。石窟寺文物在長期保存過程中會因病害發展、自然環境變化等原因而產生表面與內在特征的微小變化，如壁畫的起甲與皰疹、剝落與開裂等。多年以來，國內大型石窟保護管理單位十分注重對石窟所處的環境進行監測，但如何使石窟寺環境監測更有針對性？如何使常規的環境監測設備和技術手段更加適應解決石窟環境監測的需求？石窟的最佳保存環境是什么？如何控制石窟保存環境等問題還有待進一步研究。因此以解決石窟寺環境監測的熱點、難點和瓶頸問題為基礎，利用一切有利的科技手段，科學研究石窟寺文物的最佳保存環境并在此基礎上研究控制或改善石窟保存環境的技術和方法，并形成相應的技術規范，是改善石窟寺保存狀況的基礎。 實驗室將研究包括對文物本體的微小變化長期連續感知監測、周圍自然環境和地質環境的關聯監測，形成監測基礎理論框架和描述體系，研發相應的裝備和系統，并利用計算機、信息通信等多種學科搭建和完善升級石窟寺文物本體及保存環境監測系統平臺，得以實現搭建石窟的最佳保存環境的目標。
