孪生、融合、智慧: 空间信息技术重构世界遗产

日期:2020-11-09  访问量:16  文章来源:人民日报--海外版

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基于VR/AR技术的数字圆明园。图为大水法。

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图为数字圆明园中的上下天光。

我国世界遗产数量多、类型全,是名副其实的世界遗产大国。截至2019年7月,我国已经拥有世界遗产55项,其中世界文化与自然双遗产和世界自然遗产的数量都排在世界前列。

  世界遗产保护与利用,直接应用了空间信息技术的最新成果。中国在相关领域的进展如何?我们专访了清华大学建筑学院党安荣教授。

  

  在文化遗产与自然遗产领域,空间信息技术应用的总体状况如何?

  党安荣:世界遗产的保护与利用需要空间信息技术的支撑,这包含了GIS以及遥感/测绘、卫星导航定位、虚拟现实/增强现实等技术。

  20世纪90年代,我国在世界遗产的保护与利用中就开始探索应用空间信息技术,比如将地理信息系统(GIS)与遥感(RS)技术,应用于资源的调查与监测、数据的管理与分析、业务的支撑与决策等方面。

  进入21世纪,特别是2010年以来,国产遥感技术平台多样化,遥感数据类型逐步丰富,地理信息系统进入网络化和云服务化阶段;尤其是卫星导航定位技术(GNSS)及我国北斗系统(BDS)的建设与应用发展,虚拟现实(VR)与增强现实(AR)技术和大数据及云计算技术的兴起与应用探索……这使得我国世界遗产保护在空间信息技术应用研究领域备受关注。近年来,研究进展明显、成果突出。

  这种研究和应用是全方位进行的吗?

  党安荣:是的,这体现在世界遗产保护与应用的宏观、中观、微观各个层面的应用。

  在宏观层面,进行了中国世界遗产数据库建设,中国世界文化遗产遥感数据库及示范地动态监测研究、中国世界文化遗产监测预警体系建设,中国世界文化遗产动态信息系统和监测预警系统试点,遥感技术在中华文明探源中的应用研究等重大工程;中观层面的工作包括京杭大运河保护地理信息系统建设、大运河历史文化环境保护支持系统研发、长城资源保护管理信息系统建设、世界自然遗产地九寨沟数字景区与智慧景区建设、世界文化与自然混合遗产地黄山数字景区与智慧景区建设、智慧颐和园平台建设、再现圆明园系统研发等。

  在更细化的微观层面,既有遗产资源动态变化监测、遗产数据库建设、遗产保护规划与管理信息系统研发,也有不可移动及可以动文物的数字化采集、三维建模、虚拟修复、虚拟展示、数字博物馆建设等。

  客观来看,这些大面积、深入的应用研究,大致处于怎样的水平?

  党安荣:总体来看,我国在世界遗产(自然遗产与文化遗产)领域空间信息技术的应用,虽然与世界同行相比,起步相对晚一些;但无论是技术方法研究、还是信息系统研发以及工程项目实践及保护管理中的应用,整体发展状况保持与世界同步,部分领域的进展还有领先的方面。

  世界遗产需要广泛的社会支持。空间信息技术在数字化展示传播方面可以发挥哪些作用?

  党安荣:无论文化遗产还是自然遗产,其保护、管理、利用过程中,数字化展示与传播都有着重要作用。通过数字化展示传播,可有助于达到普及科学知识、提升综合素养、认同遗产价值、唤醒保护意识、促进保护传承等多种效果。因此,世界遗产数字化展示传播一直受到各界重视。然而,这项应用始终离不开空间信息技术的支撑与保障,从遗产数字化的信息采集、处理、分析、建模、管理,到遗产价值的数字化阐释、展示、传播,都需要空间信息技术中的遥感技术、测绘技术、激光扫描技术、三维建模技术、数据管理技术、GIS空间分析技术、GIS平台集成技术、VR/AR展示技术等的支撑。这些技术将遗产本体及其环境数字化,实现从物质空间到信息空间的转变;而且,在展示传播之前,也需要借助多种分析技术方法达到对遗产价值的准确认知与阐释,从而保障展示传播准确的遗产价值,否则达不到遗产展示传播及保护传承的目的。

  在未来,空间信息技术又会在文化遗产、自然遗产保护中扮演哪些角色?

  党安荣:面向未来,空间信息技术在文化遗产及自然遗产保护中扮演的角色将越来越重要,这是由两个方面的发展趋势所决定的:一方面,随着我国生态文明体系建设与文化强国战略的实施,文化遗产及自然遗产保护的需求越来越突出,这种需求将更加精细、及时、高效、动态、以人为本;另一方面,随着数字中国智慧社会的建设与科技强国战略的实施,空间信息技术方法不断丰富、多元、快速、精准。

  上述的需求牵引与技术推动相结合,必将推动在文化遗产及自然遗产保护中空间信息技术应用向广度与深度发展,我认为将会呈现“孪生、融合、智慧”三个重要特征:所谓“孪生”体现遗产保护过程中物质空间与信息空间的互动,以及遗产数字化保护对原真性和完整性的遵从;“融合”体现文化遗产及自然遗产保护需要多种技术方法、多源时空数据、多类学科体系的集成与融贯;“智慧”则是将空间信息技术与自然系统的智慧和社会文化的智慧相叠加,形成支撑遗产保护与决策的智慧,这是遗产保护智慧化的发展趋势与目标。

  (党安荣:清华大学建筑学院教授,清华大学人居环境信息实验室主任,清华大学国家文物局重点科研基地主任,主要研究方向为城乡规划与文化遗产保护新技术)

  

  链接

  1.地理信息技术在文化遗产与自然遗产领域的应用

  当前,我国第三代北斗全球卫星导航系统的建设、高分遥感工程的建设、网络GIS云服务体系的建设,使得空间信息技术在文化遗产及自然遗产保护领域的应用场景非常丰富:如遥感考古信息系统研发、遗产资源的动态变化监测,森林火灾的监测分析和预警决策,地质灾害的监测分析和预警决策,遗产病虫害的监测分析和预警决策、遗产本体及其环境劣质化动态监测分析,游客行为的动态监测与时空分析,遗产保护与管理信息系统,遗产地智能导览信息系统、虚拟博物馆及其展示传播系统等。

  2.当前数据遗产保护信息平台的集成化特点

  随着空间信息技术的进一步发展,其在文化及自然遗产保护领域的应用呈现出集成与融合的特点,就是需要将RS、GIS、GNSS、VR/AR,以及物联网、大数据、云计算等技术进行集成与融合,借助物联网体系及无人机遥感,动态监测与获取数据,形成集多种类型数据与一体的时空大数据资源,然后在GIS平台上开发多种类型的监测分析功能,包括游客管理与服务、遗产本体保护与管理、遗产环境变化与分析等,从而可以随时对时空大数据资源进行分析挖掘,为遗产的保护与利用提供决策支持。


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