基于gis技术的数字文物可视化管理平台项目

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1、基于基于 GIS 技术的数字文物可视化管理平技术的数字文物可视化管理平 台项目台项目 可行性研究报告 拟 制 人_ 审 核 人_ 批 准 人_ 二零一零年一月十日 目目 录录 1. 概述概述.5 1.1 项目背景 5 1.2 项目目标 5 1.3 国内外考古学发展现状 5 1.4 项目内容与技术路线 6 2. 系统建设的目标及任务系统建设的目标及任务.7 2.1 项目概况 7 2.2 建设的必要性 7 2.3 系统建设的目标 7 2.3.1 系统现状7 2.3.2 建设规模7 2.3.3 建设目标8 2.4 用户特点 10 3. 开发原则和开发思想开发原则和开发思想.11 3.1 开发原则 1

2、1 3.1.1 先进性原则11 3.1.2 经济性原则11 3.1.3 安全性原则11 3.1.4 适应性原则13 3.1.5 界面友好性原则13 3.1.6 可扩展性原则13 3.1.7 开发的工程性原则13 3.1.8 开放性原则13 3.2 开发思想 13 4. 总体设计总体设计.15 4.1 系统设计的依据 15 4.2 系统设计的技术范围 15 4.2.1 系统定位15 4.2.2 涵盖的技术范围15 4.3 关键技术的先进新与创新点 15 4.4 系统设计的总体结构 16 4.4.1 系统设计的层次结构16 4.4.2 系统设计的思路16 4.5 系统技术架构 23 4.5.1 技

3、术手段23 4.5.2 技术规范23 4.5.3 开发环境24 4.5.4 结构体系24 5. 系统功能系统功能.25 5.1 数字化考古 25 5.1.1 考古现场浏览25 5.1.2 考古发掘管理25 5.1.3 数据更新27 5.2 文物保护 27 5.2.1 文物数据采集加工27 5.2.2 文物数据档案管理27 5.2.3 文物数据历史对比27 5.2.4 文物复原仿真27 5.3 数字博物馆 27 5.3.1 三维浏览漫游27 5.3.2 多媒体博物馆27 5.3.3 文物全方位浏览27 5.3.4 综合查询27 5.3.5 数据更新27 6. 系统性能系统性能.28 6.1.1

4、稳定性28 6.1.2 准确性28 6.1.3 先进性28 6.1.4 易用性28 6.1.5 易维护性28 6.1.6 可扩充性28 7. 系统测试系统测试.29 7.1.1 文档标识29 7.1.2 概要29 7.1.3 测试组织机构29 7.1.4 测试流程29 7.1.5 可交付成果29 7.1.6 相关过程29 7.1.7 假设29 7.1.8 约束29 7.1.9 依赖29 7.1.10 风险和问题29 8. 质量保证体系与项目管理质量保证体系与项目管理.30 8.1.1 质量保证措施30 8.1.2 质量违约承诺措施30 8.1.3 工期、测试及验收方案.30 9. 售后服务与培

5、训售后服务与培训.31 9.1.1 售后服务体系31 9.1.2 售后服务内容31 9.1.3 售后服务计划31 9.1.4 售后服务承诺31 9.1.5 培训体系31 1. 概概述述 1.1 项项目背景目背景 经济建设发展与文化遗产保护之间的紧张关系到处存在。既不能以牺牲珍 贵文物为代价，换取旅游业的发展，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

6、。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

7、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。 1.2 项项目目目的目的 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。 1.3 国内外考古学国内外考古学发发展展现现状状 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

8、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

9、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。 1.4 项项目内容与技目内容与技术术路路线线 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

10、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。 2. 系系统统建建设设的的目目标标及及任任务务 2.1 项项目概况目概况 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。 2.2 建建设设的必要性的必要性 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 2.3 系系统统建建设设的目的目标标 2.3.1 系统现状系统现状 90 年代以来，由于计算机技术的不

11、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： 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；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；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；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） ” ；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

12、具和方法； 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

13、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

14、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。 2.3.2 建建设规设规模模 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。 2.3.3 建建设设目目标标 2.3.3.1 数字考古数

15、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。 2.3.3.2 文物保护文物保护 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 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。 2.3.3.3 系统管理平台系统管理平台 系统管理平台的重点领域是：

16、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。 1、系统信息化标准体系、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。 2、藏品管理信息系统与、藏品管理信息系统与 Internet 网站建设网站建设 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