【文章內容簡介】 的發(fā)展，也不能因為保護而拒游客于門外。為此重申 “中國原則 ”，即以 “實現(xiàn)人類文明延續(xù)和可持續(xù)發(fā)展的必然要求 ”為準則。利用考古發(fā)掘的豐富信息，聯(lián)系古自然環(huán)境變化和人文影響、物質傳播的大背景，可能有助于開豁詮釋、論證古代文明和古文化的新思路。破解中原許多古城遺址之謎，也需要從重建、虛擬古環(huán)境著手。古建筑的修復或重建，既要遵循 “修舊如舊 ”的原則，也要考慮適應現(xiàn)代環(huán)境與生態(tài)功能，適度采用現(xiàn)代新工藝和新材料?？脊虐l(fā)掘、文化遺產(chǎn)保護工作中，運用環(huán)境遙感監(jiān)測技術，促進文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)的能力 與現(xiàn)代化 的 建設 。 考古遺址發(fā)掘過程中所產(chǎn)生的各類遺跡、遺物信息 ,是考古學研究的重要基礎 ,但是在發(fā)掘過程中很多重要信息丟失是不可避免的。 三 維數(shù)字化技術能夠真實記錄考古發(fā)掘現(xiàn)場 ,再現(xiàn)考古發(fā)掘前后的遺址原貌 。 因此 ,利用 三 維數(shù)字化技術記錄發(fā)掘現(xiàn)場原始 三 維信息和紋理信息 ,建立真 三 維數(shù)字模型是大遺址保護的重要措施 。 我國的文物 挖掘 和文物保護 工作經(jīng)歷數(shù)十年的發(fā)展，取得了豐碩的成果，積累了極為豐富 的 技術經(jīng)驗與 資料，為了適應 考古工作的需求 ， 應 充分發(fā)揮現(xiàn)代測繪技術， 高清晰激光掃描系統(tǒng) 技術（ HDS），三維地理信息系統(tǒng)技術 (3DGIS), 虛擬現(xiàn)實技術 (VR)，數(shù)據(jù)庫技術 (DB)和網(wǎng)絡技術等 新技術 在 文物 挖掘和文物 保護 中的綜合運用 。 基于真三維 GIS 技術的數(shù)字化考古系統(tǒng)建設 項目 可行性分析報告 6/34 項目 目的 實現(xiàn)數(shù)字化 考古 測繪 、 管理考古現(xiàn)場、 還原 遺址 的原貌及空間關系 ；進行文物保護 。 國內外 考古學 發(fā)展 現(xiàn)狀 縱觀國內外發(fā)展現(xiàn)狀， 科學 考古現(xiàn)在主要采取 有以下幾種情況。 （ 1）田間考古 田野考古學是以科學方法進行實地考察，獲取實物資料，復原實物的原貌及其所處的共存關系，如果田野考古不過關，實物資料及其共存關系一旦失去，即難以恢復，就會給后來的一系列研究帶來種種困難。 （ 2） 測繪考古 充分應用 數(shù)字攝影測 量、電子全站儀和衛(wèi)星定位 等現(xiàn)代測繪 技術 ， 對遺址、發(fā)掘區(qū)域、石刻、造像、古建筑乃至器物進行測繪 , 提供地面或石刻、造像、古建筑立面的各種線劃圖、高程模型、正射影像圖和三維影像圖等產(chǎn)品 ，以 滿足各種文物考古工作的需要。 自 20 世紀 60 年代以后，各種現(xiàn)代科學技術滲透到田野考古當中，進一步推動了田野考古學發(fā)展。 實際工作中 還可 以補充遙感測量系統(tǒng)無法在溝渠、洞穴、地下墓葬中的技術局限。 （ 3） 遙感考古 從航天飛機、衛(wèi)星、飛機等不同空間位置上 ， 運用攝影機、掃描儀、雷達等成像設備 ， 獲取考古遺址的影像資料 ， 然后運用計算機圖形圖像 處理技術 ， 對影像數(shù)據(jù)進行增強和處理。同時 ， 根據(jù)遺址范圍內地表特征及其光譜成像規(guī)律等的相互關系 ， 對影像的色調、紋理、圖案及其時空分布規(guī)律進行研究 ， 判定遺跡或現(xiàn)象的位置、形狀、深度等特征 ， 進行遺址探查、考古測量等工作 ， 為考古勘探和研究提供重要線索 ， 并開拓考古研究的新領域。 項目 內容與技術路線 項目內容主要分為 三 大塊： 數(shù)字考古、文物保護、數(shù)字博物館 。 技術路線主要是利用 高清晰激光掃描系統(tǒng) 對考古現(xiàn)場進行全方位掃描，然后把點云進行建模，結合相關影像資料建立考古現(xiàn)場三維場景，根據(jù)相關資料利用虛擬現(xiàn)實技術對考古現(xiàn)場進行遺 址再現(xiàn)，并對考古的現(xiàn)場進行管理，建立數(shù)字博物館，同時經(jīng)常進行定期的掃描及分析對比為文物保護提供相關的信息和方案。 基于真三維 GIS 技術的數(shù)字化考古系統(tǒng)建設 項目 可行性分析報告 7/34 2. 系統(tǒng)建設的目標及任務 項目概況 基于地理信息技術的數(shù)字化文物保護 可以實現(xiàn)文物從發(fā)掘到保護的數(shù)字管理， 包括 三 大業(yè)務功能 數(shù)字考古、遺址再現(xiàn)、文物保護 。 建設的必要性 基于地理信息技術的數(shù)字化文物保護 建設的必要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）提高 考古現(xiàn)場管理的水平 （ 2） 逼真再現(xiàn)遺址的歷史原貌 （ 3） 及時了解文物保護的情況 （ 4） 實現(xiàn)文物信息的資源共享 系統(tǒng)建設的目標 系統(tǒng)現(xiàn)狀 90 年代以來， 由于計算機技術的不斷突破以及其它相關理論和技術的完善， GIS 在全球得到了迅速的發(fā)展。在海量數(shù)據(jù)存儲、處理、表達、顯示及數(shù)據(jù)共享技術等方面都取得了顯著的成效，其概括起來有以下幾個方面 [1]：①硬件系統(tǒng)采用服務器 /客戶機結構，初步形成了網(wǎng)絡化、分布式、多媒體 GIS；②在GIS 的設計中，提出了采用“開放的 CIS 環(huán)境”的概念，最終以實現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)共享為目標；③高度重視數(shù)據(jù)標準化與數(shù)據(jù)質量的問題，并已形成一些較為可行的數(shù)據(jù)標準；④面向對象的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)問世，正在發(fā)展稱之為“對象 關系 DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系 統(tǒng)）”；⑤以 CIS 為核心的“ 3S”技術的逐漸成熟，為資源與環(huán)境工作提供了空間數(shù)據(jù)新的工具和方法；⑥新的數(shù)學理論和工具采用CIS，使其信息識別功能、空間分析功能得以增強等等。 在 GIS 技術不斷發(fā)展下，目前 GIS 的應用已從基礎信息管理與規(guī)劃轉向更復雜的區(qū)域開發(fā)、預測預報，與衛(wèi)星遙感技術相結合用于全球監(jiān)測，成為重要的基于真三維 GIS 技術的數(shù)字化考古系統(tǒng)建設 項目 可行性分析報告 8/34 輔助決策工具。據(jù)有關部門估計，目前世界上常用的 GIS 軟件己達 400 多種 [2].國外較著名的 GIS 軟件產(chǎn)品有 [3]:Auotodesk 系列產(chǎn)品、 Arc/Info、 MapInfo 及其構件產(chǎn)品、 Intergraph、 Microstation 等，還有 Web 環(huán)境下矢量地圖發(fā)布的標準和規(guī)范，如 XML、 GML、 SVG 等等。我國 GIS 軟件研制起步較晚，比較成熟的測繪軟件主要有南方 CASS,MapGIS,GeoStar,SuperMap 等。盡管現(xiàn)存的 GIS 軟件很多，但對于它的研究應用，歸納概括起來有二種情況：一是利用 GIS 系統(tǒng)處理用戶的數(shù)據(jù)；二是在 GIS 的基礎上，利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)用戶專用的 GIS軟件。目前已成功應用包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育 、軍事等九大類別的一百多個領域。在美國及發(fā)達國家， GIS 的應用遍及環(huán)境保護、災害預測、城市規(guī)劃建設、政府管理等眾多領域。近年來，隨著我國經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，加速了 GIS 應用的進程，在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領域發(fā)揮重要的作用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 而 現(xiàn)在 我國 絕大部分的考古單位和作業(yè)單位都還沒使用數(shù)字化考古方法，對于考古現(xiàn)場 一般采用拍攝的影像資料及測繪的圖紙資料進行分析研究，對于 發(fā)掘現(xiàn)場管理 的管理還沒有規(guī)范化 、 部分單位實現(xiàn)了 遺址再現(xiàn)、文物保護 大部分還是采用傳統(tǒng)的方式 、 真三維 GIS 技術的數(shù)字化考古系統(tǒng) 建設還沒有全面和深入 的開發(fā) 。 建設規(guī)模 數(shù)字考古 實現(xiàn)數(shù)字化考古資料、管理考古現(xiàn)場、還原遺址的原貌及空間關系和 文物保護 ，建設為文物發(fā)掘及管理的一體化數(shù)字解決方案。 建設目標 數(shù)字考古 數(shù)字考古包括：考古現(xiàn)場瀏覽、發(fā)掘現(xiàn)場管理、遺址再現(xiàn)。 文物保護 文物 不可再生，而修繕保護方法是多樣的，選擇最佳的 文物 保護方案顯得尤為重要。 文物 保護動畫片是對修繕保護歷史文化遺產(chǎn)建筑有極大的促進作用。虛擬現(xiàn)實技術在古跡復原文物復原方面，是采用非接觸測量技術、三維成像技術，經(jīng)過實地攝影、數(shù)據(jù)采集、三維動畫合成，虛 擬文物建筑影像的三維模型，利用基于真三維 GIS 技術的數(shù)字化考古系統(tǒng)建設 項目 可行性分析報告 9/34 3D 虛擬現(xiàn)實技術將修繕保護工程方案制作成一套全面、具體、準確、生動的修繕過程互動演示片，對歷史文化古建筑的保護、更新、延續(xù)具有重要的現(xiàn)實意義。 系統(tǒng)管理平臺 系統(tǒng)管理平臺 的重點領域是： 數(shù)字 信息化標準體系 、 藏品管理信息系統(tǒng) 、 多媒體陳列輔助系統(tǒng) 、 內部網(wǎng)絡平臺系統(tǒng)。 系統(tǒng) 信息化標準體系 國家文物局頒布了《博物館藏品信息指標體系規(guī)范》和《博物館藏品二維影像技術規(guī)范》，為各博物館藏品信息規(guī)范化和標準化建設提供了重要依據(jù)。 藏品管理信息系統(tǒng) 與 Inter 網(wǎng)站建設 在藏品數(shù)字化的基礎上建立 文物 管理信息系統(tǒng) ， 是 博物館 信息化建設的基礎 。 藏品管理信息系統(tǒng) 的首要作用是替代傳統(tǒng)的藏品卡片式管理，大大提高藏品管理工作的質量與效率。建立 藏品管理信息系統(tǒng) ，通過藏品數(shù)據(jù)庫，用戶可以瀏覽、統(tǒng)計和利用各類館藏文物的基本信息。 藏品管理系統(tǒng)僅僅有文字信息是不完善的，藏品影 像 信息的直觀性是文字無法比擬的。 無論多么詳細的文字，都是一種抽象的描述，并可能因理解不同而失真。隨著 三維數(shù)字化技術在博物館界的推廣與應用，藏品以真實的色彩、全方位的立體顯示成為可能，人們可以 在 互聯(lián)網(wǎng)上設立的博物館網(wǎng)站， 既沒有 時間的限制， 也沒有 地域的界限 ， 通過 顯示器 360176。的觀察藏品的原貌，欣賞或研究這些藏品 ， 彌補實體博物館的時空限制，強化和延伸了實體博物館的表現(xiàn)形式 。 我們要重視文物藏品數(shù)字資源建設 ，一些重要 藏品 要進行立體信息的采集，實現(xiàn)三維查詢和展示功能 。 解決的矛盾 解決古文物保護與研究之間的矛盾。 非接觸式采集信息，三維激光掃描、同軸影像。 文物都歷經(jīng)一定時間 ，又在氧氣或土壤 里浸蝕了很久，材質、結構都受到不同程度的、難以預知的損傷，采用傳統(tǒng)手段往往會造成不可預知的二次損傷。 古文物遺址考古挖掘中很多重要的跡象會因考古發(fā)掘工作 的需要，在發(fā)掘過程中被逐步破壞掉，文物遺跡消亡后不可再生，挖掘工程中逐步分階段獲取古文物遺址三維空間信息，將保留大量的原始跡象信息。 基于真三維 GIS 技術的數(shù)字化考古系統(tǒng)建設 項目 可行性分析報告 10/34 考古挖掘的輔助決策。 挖掘工程中逐步分階段獲取古文物遺址三維空間信息，為下一階段的挖掘方案提出真實有效的輔助決策。 建立三維數(shù)字文物檔案。 傳統(tǒng)的繪圖、照相、攝影以及文字記錄等方式是文物遺址資料保存的主要手段，無法包含大量的真實的三維空間信息。這種數(shù)字化存儲的信息所具備的便捷的復制、傳播等技術手段，使古文物遺址的客觀存在超越了物質自然存在的時間、空間限制，使古文物遺址中包含的 豐富信息能夠以多種形式永久地留存。 再現(xiàn)古文物遺跡和重建古文物遺址。 依照具有真實幾何特征的三維數(shù)字檔案，研究人員可以在虛擬環(huán)境中再現(xiàn)或真實重現(xiàn)古文物遺址建模當時的狀況，為虛擬研究和展示提供必要條件。 使研究人員可以利用真實尺寸的三維數(shù)字檔案獲取古文物遺址的各種信息，減少了人為因素對古文物遺址的介入和影響，更有利于古文物的長期保存。 使觀眾全面觀察古文物遺址成為可能。在虛擬環(huán)境中，觀眾能夠隨心所欲地展開古文物遺址漫游，觀察到真實環(huán)境中無法觀察到的細節(jié)。 用戶特點 (1) 用戶需要掌握 文物發(fā)掘及計算機 的基礎知 識 ； (2) 用戶需要利用該系統(tǒng)進行 數(shù)字考古管理； (3) 用戶需要利用該系統(tǒng)建立 真實尺寸的三維數(shù)字檔案 ； 基于真三維 GIS 技術的數(shù)字化考古系統(tǒng)建設 項目 可行性分析報告 11/34 3. 開發(fā) 原則和 開發(fā) 思想 開發(fā) 原則 在本系統(tǒng)開發(fā)過程中我們將從實際情況出發(fā)，實事求是，力爭在一定的投資能力上達到技術的先進性，在軟件的設計上