石窟寺保护与传承山西省重点实验室围绕石窟病害机理研究、保护与修复理论研究、考古研究、病害防治材料与技术研究、石窟保存环境与环境控制技术研究、监测分析技术应用研究、数字化保护及应用研究等七个方向开展基础研究和技术攻关。在此基础上，制定文物保护技术标准，形成文物保护科学评价体系。
一、石窟病害机理研究。通过调查、监测、检测、实验室模拟、理论分析等技术手段，研究各类石窟病害形成和产生的机理，为开展石窟寺保护工作提供科学依据。 针对石窟寺岩体整体稳定状态、表层岩体掏蚀剥蚀状态、风化作用侵蚀剥落状态、石雕像可溶盐侵蚀作用状态等各种影响因素作用下,各种保存状态的安全性、发展演化趋势进行保存状态现状调查和记录。采用多种无损微损现场探测方法对表层岩体结构特征及病害形成机理分析。取样实验室检测分析，对各种破坏形式的石窟寺岩体稳定性状态及演化趋势进行分析，查明影响因素，探寻破坏机理和残损演化破坏速度。 采用电法、离子分析法、特征部位探测分析等方法，调查及研究石窟山体盐分聚散规律，查明可溶盐分布规律、特征，以及破坏作用模式，建立盐分运移场。 调查石窟山体降水入渗，采用裂隙测量与统计分析，建立裂隙渗水通道模型，对洞窟的温度、湿度、气流连续密集监测，分析监测数据，开展石窟山体水汽循环转化规律的研究等，建立水分运移场。 融合多因素耦合试验、文物材料实验室分析、现场原位无损检测及前期研究成果等数据信息，基于大数据和机器学习方法，探寻“文物本体-文物环境-文物病害”之间的关联性，建立石窟寺风化机理模型，实现石窟文物风化趋势的智能预测。 二、保护与修复理论研究。正确的保护与修复理论研究是支撑和指导保护工作实践发展的方向性保障。针对目前在石窟寺保护修复领域修复理论和理念不明确、不系统的现象，以解决当前文物自身保护需求、人文社会需求和技术条件限制之间的矛盾为出发点，结合实际保护科研和实际工作，积极探索石窟寺保护的理论和理念，使其与现阶段经济社会发展的需求相结合，综合考虑文物数量、地理环境、经济基础、人员素质、发展现状等因素，逐步凝练并形成一套符合自身特点的石窟寺文物保护理论。 虚拟修复理论与关键技术研究。内容包括：①文物三维模型几何特征提取：文物三维几何特征提取是文物虚拟修复理论与方法中的重要几何基础与数学基础。②几何对称的文物自动虚拟修复技术：通过自动化提取轴对称性的文物的对称轴，自动对其进行虚拟复原。③基于高层次场景知识的复杂几何结构文物虚拟修复技术：通过高层次场景知识，对复杂几何结构文物建立虚拟修复模型，实现复杂几何结构文物修复。综合利用三维激光扫描、高光谱、热红外、探地雷达等新的遥感技术，研究文物的光谱特性，开展新的遥感技术在历史文化遗产的发现、历史信息还原、出土文物的无损鉴定、彩绘、壁画修复等方面的应用。 三、考古研究。开展石窟寺考古研究，编写包括所有洞窟全面系统的文字记录、测绘图和照片等基础信息的考古报告，为石窟寺保护及国内外学者开展云冈石窟研究提供全面系统的基础资料。应用三维信息提取技术、GIS地理信息技术、洞窟造像色彩分析等多学科现代科技研究方法，对石窟寺雕刻、遗址、遗迹等进行综合研究，充分发掘石窟文物的历史、科学、艺术等价值，对石窟寺的价值进行全面、科学的评估，为石窟文物保护和科学维修提供考古学依据。 考古技术研究。利用三维激光扫描、摄影测量、RTK、高光谱技术、遥感等现代测绘、三维重建、地理信息系统、物探技术虚拟现实与计算机图形图像等数字技术，对考古发掘和研究中出现的考古信息进行采集、数字化、编辑、成图、分析、模拟，根本上是实现对遗迹及遗迹间关系的数字化记录，包括文字记录、测量记录、图斑记录等。 考古报告成果集成。目前对于考古成果缺少对遗址的全面记录，数字化技术的介入，使得测量成果、图斑成果等有了新的呈现方式，成果形态也发生了变化；现在考古任务是对考古客观性的记录、成果形态的记录。数字化考古工作是云冈考古的核心工作，一方面将完成“云冈石窟在数字化技术下的考古报告”的编写，实现以石窟寺报告为核心的石窟寺考古工作。另一方面以文物保护、数字云冈为基础，用高科技实现考古产出、考古报告，建立完整的集成考古报告、病害信息等一体化的数据库。 四、病害防治材料与技术研究。根据石窟寺保护研究的需求，开展现代检测分析手段在石窟寺保护中的应用技术研究，重点研究文物现场无损或微损分析检测技术手段的适应性和应用模式。逐步建立适用于石窟寺文物保护研究检测分析的系统性无损或微损方法体系，制定相应的标准和规范，为科学认识病害及其产生机理，评估石窟寺保护技术和材料的防治效果提供科学依据。 石窟寺病害防治材料技术研究。制定病害分类规范和勘察规范，在开展石窟寺病害调查和病害机理研究基础上，研究病害治理方法。基本思路是防治结合，解决病害产生的内因及外因问题。主要包括：水害防治材料与技术，石雕表面污染物清洗材料与技术，岩体加固材料与技术，防风化材料与技术，石雕修复材料与技术等方面。建立病害现状及防治效果评价体系。 五、石窟保存环境与环境控制技术研究。石窟寺文物在长期保存过程中会因病害发展、自然环境变化等原因而产生表面与内在特征的微小变化，如壁画的起甲与疱疹、剥落与开裂等。多年以来，国内大型石窟保护管理单位十分注重对石窟所处的环境进行监测，但如何使石窟寺环境监测更有针对性？如何使常规的环境监测设备和技术手段更加适应解决石窟环境监测的需求？石窟的最佳保存环境是什么？如何控制石窟保存环境等问题还有待进一步研究。因此以解决石窟寺环境监测的热点、难点和瓶颈问题为基础，利用一切有利的科技手段，科学研究石窟寺文物的最佳保存环境并在此基础上研究控制或改善石窟保存环境的技术和方法，并形成相应的技术规范，是改善石窟寺保存状况的基础。 实验室将研究包括对文物本体的微小变化长期连续感知监测、周围自然环境和地质环境的关联监测，形成监测基础理论框架和描述体系，研发相应的装备和系统，并利用计算机、信息通信等多种学科搭建和完善升级石窟寺文物本体及保存环境监测系统平台，得以实现搭建石窟的最佳保存环境的目标。
