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MapGIS在文化遗产保护方面的应用

发布日期:2019-01-25 发表者:陈溪 浏览次数:240次
       一 概述
       1.1 文化遗产保护成为国家文化事业发展的重点
       目前,世界范围内主要国家已经或正经历着城镇化、工业化及信息技术革命浪潮,文化遗产在现代文明对传统文化冲击下,其作为非可再生文化资源的价值日益显现。加强文化遗产与优秀传统文化的认知与保护、传播与影响,并作为重要的战略资源,催生新兴产业,是当今及未来各国文化发展的主流。我国上下五千年的华夏文明,留下了遍布全国、数不清的名胜古迹、文化瑰宝。然而随着经济全球化、信息化的发展,中国传统文化在西方主流文化的渗透中越来越弱化,年轻一代对中国人文精神的认同也越来越淡漠。保护文化遗产、传承和发扬优秀文化是文化自信之源,也是国家文化事业发展的重中之重。

      1.2 文化遗产保护面临严峻挑战
      经济社会活动、以及自然环境的更迭破坏,使得文化遗产的保护面临严峻挑战。文物盗窃事件频发,据调查2017年全国发生文物安全事故401起,其中盗掘古文化遗址古墓葬案件308起;文物遗址等病害损坏情况严峻,濒危文物的抢救性保护和预见性保护方面也有很多瓶颈,修复手段十分有限;经济建设威胁文化遗产保护,城市建设、基础设施建设等活动也导致一部分历史文化街区、文化遗址等消失。

       1.3 空间数字化成为文化遗产保护的主要创新技术之一
借助空间数字化、文化传播网络化、装备智能化等现代高科技手段,文化遗产保护从传统的实物保管维护转变为数字化的文物保管维护,再升级为智能化全方位的文化遗产保护体系。数据库、空间信息技术让传统的实物文物数字化、空间化,能够更完整的记录和保存文物信息,便于分享。物联网、移动互联等技术使得对文物的监测保护实现了从人工到实时自动化的方式转变,更加智能精确。而大数据和人工智能使数字化的文化遗产得到更充分的利用和更深度的专业研究。

      二 空间信息技术在文化遗产保护中的作用
      2.1 现代测绘技术为文化遗址调查提供快速准确的全局信息

      卫星遥感、航空遥感等先进的对地观测技术能提供全覆盖、全时相、多模态、多分辨率的区域遥感影像,使得文化遗址调查避免受到地理环境、时间和天气的限制,获取文化遗产对象更直观、准确和全面的信息,大大降低调查的时间成本。


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黄鹤楼阅马场50m高清遥感影像


       2.2 空间信息技术为文化遗址评估和保护规划编制提供科学分析手段

       地理信息技术提供遥感分析、地形分析、矢量分析以及历史变迁分析等多种时空分析方法,通过对文化遗址的空间信息、文化时代等属性信息进行建模,实现科学定量分析文化遗址的空间分布特征、时空变迁特征等,为考古文化遗址分布范围界定、空间规划中文化保护范围区划、建设控制地带规划等提供科学分析手段。


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杭州文化遗产保护规划


       2.3 地理信息系统为文化遗产信息提供空间化集成管理和“一张图”展示分析

       随着传统文物管理向数字化、智能化文物管理方式的转变,文物资料的保存展示已经不限于实物资料,更在于实物资料数字化的成果,包括文化遗址二维地图、三维模型等结构化空间数据,文物电子照片、文本信息等非结构化数据。地理信息系统凭借其强大的数据集成能力与数据可视化能力,为海量、多源、异构的文化遗产信息资源提供高效统一管理和“一张图”综合展示与分析功能。


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北京历史文化地理信息网站示意图


       2.4 空间信息技术为文化遗产监测保护提供全空间智能解决方案
       不同的文化遗产形式,需要多种不同的监测技术手段。空间信息技术可以从宏观到微观层面,支持文化遗产保护的监测预警。结合遥感监测技术和物联网技术,接入传感器(视频、温度、湿度、照度等)实时数据,宏观上可以实现对文化遗产环境的变化监测,结合区域内地质环境现状信息,及时采取预防性保护措施,阻止有害于文化遗产的事件;微观上可以实现对文物单体状态的变化监测,及时发现文物病害现象或损害、盗窃文物的行为。

       三 MapGIS能为文化遗产保护做什么?
       3.1 全空间多源数据动态集成可视化
       MapGIS时空大数据与云平台以全空间信息模型为基础,与大数据技术结合,基于Hadoop、Spark、Elastic Search等分布式存储计算框架,能够实现文化遗产资源空中、地表、地上以及地下多源动态数据的高效存储管理和多样化可视化表达。


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无人机倾斜摄影数据集成分析


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激光雷达点云数据集成分析


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BIM模型与GIS无缝集成


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     地下水监测数据动态接入                        实时摄像头视频数据无缝集成



       3.2 全空间一体化三维分析

       MapGIS时空大数据与云平台面向空中、地表、地上以及地下全空间一体化三维模型,提供丰富的三维地学分析、三维地形分析、三维模型分析、BIM+GIS三维分析等功能,为文化遗产的环境评估和改造、文化遗产保护规划编制、文化遗产监测预警等提供准确、直观、可互动的分析决策辅助。


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基于三维地学模型的文化遗产区域地质环境评估和监测分析


       3.3 复杂空间场景多维感知与动态仿真

       为了更加真实的表达全空间,MapGIS时空大数据与云平台提供了VR、AR的方式来为用户提供沉浸式的体验和交互。VR+GIS实现地理环境的计算机仿真与沉浸式体验,如虚拟现实博物馆展示与参观、文物保护应急预案虚拟仿真等,能为文化遗产的展示与保护提供生动的决策辅助模拟;AR+GIS实现了真实世界和虚拟空间信息的集成和实时交互,提供位置导航、箭头指引、文物识别等功能,极大的丰富了现实世界提供的信息。


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MapGIS VR/AR 实现真实空间的仿真模拟,为用户提供沉浸式体验和交互


(作者介绍:中地数码集团研究院理论研究员)