基于gis技术的数字文物可视化管理平台项目

基于gis技术的数字文物可视化管理平台项目内容摘要：

的发展，也不能因为保护而拒游客于门外。 为此重申 “中国原则 ”，即以 “实现人类文明延续和可持续发展的必然要求 ”为准则。 利用考古发掘的丰富信息，联系古自然环境变化和人文影响、物质传播的大背景，可能有助于开豁诠释、论证古代文明和古文化的新思路。 破解中原许多古城遗址之谜，也需要从重建、虚拟古环境着手。 古建筑的修复或重建，既要遵循 “修旧如旧 ”的原则，也要考虑适应现代环境与生态功能，适度采用现代新工艺和新材料。 考古发掘、文化遗产保护工作中，运用环境遥感监测技术，促进文化遗产保护与开发的能力 与现代化 的 建设。 考古遗址发掘过程中所产生的各类遗迹、遗物信息 ,是考古学研究的重要基础 ,但是在发掘过程中很多重要信息丢失是不可避免的。 三 维数字化技术能够真实记录考古发掘现场 ,再现考古发掘前后的遗址原貌。 因此 ,利用 三 维数字化技术记录发掘现场原始 三 维信息和纹理信息 ,建立真 三 维数字模型是大遗址保护的重要措施。 我国的文物 挖掘 和文物保护 工作经历数十年的发展，取得了丰硕的成果，积累了极为丰富 的 技术经验与 资料，为了适应 考古工作的需求 ， 应 充分发挥现代测绘技术， 高清晰激光扫描系统 技术（ HDS），三维地理信息系统技术 (3DGIS), 虚拟现实技术 (VR)，数据库技术 (DB)和网络技术等 新技术 在 文物 挖掘和文物 保护 中的综合运用。 基于真三维 GIS 技术的数字化考古系统建设 项目 可行性分析报告 6/34 项目 目的 实现数字化 考古 测绘 、 管理考古现场、 还原 遗址 的原貌及空间关系 ；进行文物保护。 国内外 考古学 发展 现状 纵观国内外发展现状， 科学 考古现在主要采取 有以下几种情况。 （ 1）田间考古 田野考古学是以科学方法进行实地考察，获取实物资料，复原实物的原貌及其所处的共存关系，如果田野考古不过关，实物资料及其共存关系一旦失去，即难以恢复，就会给后来的一系列研究带来种种困难。 （ 2） 测绘考古 充分应用 数字摄影测 量、电子全站仪和卫星定位 等现代测绘 技术 ， 对遗址、发掘区域、石刻、造像、古建筑乃至器物进行测绘 , 提供地面或石刻、造像、古建筑立面的各种线划图、高程模型、正射影像图和三维影像图等产品 ，以 满足各种文物考古工作的需要。 自 20 世纪 60 年代以后，各种现代科学技术渗透到田野考古当中，进一步推动了田野考古学发展。 实际工作中 还可 以补充遥感测量系统无法在沟渠、洞穴、地下墓葬中的技术局限。 （ 3） 遥感考古 从航天飞机、卫星、飞机等不同空间位置上 ， 运用摄影机、扫描仪、雷达等成像设备 ， 获取考古遗址的影像资料 ， 然后运用计算机图形图像 处理技术 ， 对影像数据进行增强和处理。 同时 ， 根据遗址范围内地表特征及其光谱成像规律等的相互关系 ， 对影像的色调、纹理、图案及其时空分布规律进行研究 ， 判定遗迹或现象的位置、形状、深度等特征 ， 进行遗址探查、考古测量等工作 ， 为考古勘探和研究提供重要线索 ， 并开拓考古研究的新领域。 项目 内容与技术路线 项目内容主要分为 三 大块： 数字考古、文物保护、数字博物馆。 技术路线主要是利用 高清晰激光扫描系统 对考古现场进行全方位扫描，然后把点云进行建模，结合相关影像资料建立考古现场三维场景，根据相关资料利用虚拟现实技术对考古现场进行遗 址再现，并对考古的现场进行管理，建立数字博物馆，同时经常进行定期的扫描及分析对比为文物保护提供相关的信息和方案。 基于真三维 GIS 技术的数字化考古系统建设 项目 可行性分析报告 7/34 2. 系统建设的目标及任务 项目概况 基于地理信息技术的数字化文物保护 可以实现文物从发掘到保护的数字管理， 包括 三 大业务功能 数字考古、遗址再现、文物保护。 建设的必要性 基于地理信息技术的数字化文物保护 建设的必要性主要体现在以下几个方面： （ 1）提高 考古现场管理的水平 （ 2） 逼真再现遗址的历史原貌 （ 3） 及时了解文物保护的情况 （ 4） 实现文物信息的资源共享 系统建设的目标 系统现状 90 年代以来， 由于计算机技术的不断突破以及其它相关理论和技术的完善， GIS 在全球得到了迅速的发展。 在海量数据存储、处理、表达、显示及数据共享技术等方面都取得了显著的成效，其概括起来有以下几个方面 [1]：①硬件系统采用服务器 /客户机结构，初步形成了网络化、分布式、多媒体 GIS；②在GIS 的设计中，提出了采用“开放的 CIS 环境”的概念，最终以实现资源共享、数据共享为目标；③高度重视数据标准化与数据质量的问题，并已形成一些较为可行的数据标准；④面向对象的数据库管理系统已经问世，正在发展称之为“对象 关系 DBMS（数据库管理系 统）”；⑤以 CIS 为核心的“ 3S”技术的逐渐成熟，为资源与环境工作提供了空间数据新的工具和方法；⑥新的数学理论和工具采用CIS，使其信息识别功能、空间分析功能得以增强等等。 在 GIS 技术不断发展下，目前 GIS 的应用已从基础信息管理与规划转向更复杂的区域开发、预测预报，与卫星遥感技术相结合用于全球监测，成为重要的基于真三维 GIS 技术的数字化考古系统建设 项目 可行性分析报告 8/34 辅助决策工具。 据有关部门估计，目前世界上常用的 GIS 软件己达 400 多种 [2].国外较著名的 GIS 软件产品有 [3]:Auotodesk 系列产品、 Arc/Info、 MapInfo 及其构件产品、 Intergraph、 Microstation 等，还有 Web 环境下矢量地图发布的标准和规范，如 XML、 GML、 SVG 等等。 我国 GIS 软件研制起步较晚，比较成熟的测绘软件主要有南方 CASS,MapGIS,GeoStar,SuperMap 等。 尽管现存的 GIS 软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况：一是利用 GIS 系统处理用户的数据；二是在 GIS 的基础上，利用它的开发函数库二次开发用户专用的 GIS软件。 目前已成功应用包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育 、军事等九大类别的一百多个领域。 在美国及发达国家， GIS 的应用遍及环境保护、灾害预测、城市规划建设、政府管理等众多领域。 近年来，随着我国经济建设的迅速发展，加速了 GIS 应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业等领域发挥重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。 而 现在 我国 绝大部分的考古单位和作业单位都还没使用数字化考古方法，对于考古现场 一般采用拍摄的影像资料及测绘的图纸资料进行分析研究，对于 发掘现场管理 的管理还没有规范化 、 部分单位实现了 遗址再现、文物保护 大部分还是采用传统的方式 、 真三维 GIS 技术的数字化考古系统 建设还没有全面和深入 的开发。 建设规模 数字考古 实现数字化考古资料、管理考古现场、还原遗址的原貌及空间关系和 文物保护 ，建设为文物发掘及管理的一体化数字解决方案。 建设目标 数字考古 数字考古包括：考古现场浏览、发掘现场管理、遗址再现。 文物保护 文物 不可再生，而修缮保护方法是多样的，选择最佳的 文物 保护方案显得尤为重要。 文物 保护动画片是对修缮保护历史文化遗产建筑有极大的促进作用。 虚拟现实技术在古迹复原文物复原方面，是采用非接触测量技术、三维成像技术，经过实地摄影、数据采集、三维动画合成，虚 拟文物建筑影像的三维模型，利用基于真三维 GIS 技术的数字化考古系统建设 项目 可行性分析报告 9/34 3D 虚拟现实技术将修缮保护工程方案制作成一套全面、具体、准确、生动的修缮过程互动演示片，对历史文化古建筑的保护、更新、延续具有重要的现实意义。 系统管理平台 系统管理平台 的重点领域是： 数字 信息化标准体系 、 藏品管理信息系统 、 多媒体陈列辅助系统 、 内部网络平台系统。 系统 信息化标准体系 国家文物局颁布了《博物馆藏品信息指标体系规范》和《博物馆藏品二维影像技术规范》，为各博物馆藏品信息规范化和标准化建设提供了重要依据。 藏品管理信息系统 与 Inter 网站建设 在藏品数字化的基础上建立 文物 管理信息系统 ， 是 博物馆 信息化建设的基础。 藏品管理信息系统 的首要作用是替代传统的藏品卡片式管理，大大提高藏品管理工作的质量与效率。 建立 藏品管理信息系统 ，通过藏品数据库，用户可以浏览、统计和利用各类馆藏文物的基本信息。 藏品管理系统仅仅有文字信息是不完善的，藏品影 像 信息的直观性是文字无法比拟的。 无论多么详细的文字，都是一种抽象的描述，并可能因理解不同而失真。 随着 三维数字化技术在博物馆界的推广与应用，藏品以真实的色彩、全方位的立体显示成为可能，人们可以 在 互联网上设立的博物馆网站， 既没有 时间的限制， 也没有 地域的界限 ， 通过 显示器 360176。 的观察藏品的原貌，欣赏或研究这些藏品 ， 弥补实体博物馆的时空限制，强化和延伸了实体博物馆的表现形式。 我们要重视文物藏品数字资源建设 ，一些重要 藏品 要进行立体信息的采集，实现三维查询和展示功能。 解决的矛盾 解决古文物保护与研究之间的矛盾。 非接触式采集信息，三维激光扫描、同轴影像。 文物都历经一定时间 ，又在氧气或土壤 里浸蚀了很久，材质、结构都受到不同程度的、难以预知的损伤，采用传统手段往往会造成不可预知的二次损伤。 古文物遗址考古挖掘中很多重要的迹象会因考古发掘工作 的需要，在发掘过程中被逐步破坏掉，文物遗迹消亡后不可再生，挖掘工程中逐步分阶段获取古文物遗址三维空间信息，将保留大量的原始迹象信息。 基于真三维 GIS 技术的数字化考古系统建设 项目 可行性分析报告 10/34 考古挖掘的辅助决策。 挖掘工程中逐步分阶段获取古文物遗址三维空间信息，为下一阶段的挖掘方案提出真实有效的辅助决策。 建立三维数字文物档案。 传统的绘图、照相、摄影以及文字记录等方式是文物遗址资料保存的主要手段，无法包含大量的真实的三维空间信息。 这种数字化存储的信息所具备的便捷的复制、传播等技术手段，使古文物遗址的客观存在超越了物质自然存在的时间、空间限制，使古文物遗址中包含的 丰富信息能够以多种形式永久地留存。 再现古文物遗迹和重建古文物遗址。 依照具有真实几何特征的三维数字档案，研究人员可以在虚拟环境中再现或真实重现古文物遗址建模当时的状况，为虚拟研究和展示提供必要条件。 使研究人员可以利用真实尺寸的三维数字档案获取古文物遗址的各种信息，减少了人为因素对古文物遗址的介入和影响，更有利于古文物的长期保存。 使观众全面观察古文物遗址成为可能。 在虚拟环境中，观众能够随心所欲地展开古文物遗址漫游，观察到真实环境中无法观察到的细节。 用户特点 (1) 用户需要掌握 文物发掘及计算机 的基础知 识 ； (2) 用户需要利用该系统进行 数字考古管理； (3) 用户需要利用该系统建立 真实尺寸的三维数字档案 ； 基于真三维 GIS 技术的数字化考古系统建设 项目 可行性分析报告 11/34 3. 开发 原则和 开发 思想 开发 原则 在本系统开发过程中我们将从实际情况出发，实事求是，力争在一定的投资能力上达到技术的先进性，在软件的设计上。