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1、1婴颦 A一，岁 弋 数字化视野下的圆明园Yuanmingyuan from Digital Perspectives基于 C l TYMAKERB勺圆明园虚拟复原研究与实践Study and Practice on Virtual Restoration of Yuanmingyuan Based on CityMaker朱杰黄海峰王婷婷张京京 1 Zhu Jie ， Huang Haifeng ， Wang Tingting ， ZhangJingj ing摘壹：随着国力的日益强盛，对于是否重建圆明园，社会各界始终给予高度关注并经常掀起热烈的争论。通过计算机技术，数字化还原出一个虚拟圆明园
2、，已成为社会的广泛期待。本文利用基于分布式网络服务器技术的三维 GIS平 CityMaker ，建立了基于网络的圆明园数字化虚拟复原平台，并通过 CityMaker 的数据生产和 管理技术形成了一套专业的遗址数字化虚拟复原标准和工作流程，建立起基于网络的面向公众的圆明园数字 化虚拟复原权威数据集，实现了公众数据与专家数据的选择性互通；在建设过程中实现了基于网格的数据多 级无缝拼接技术，保证了海量数据的三维空间关联、网络发布和顺畅浏览，为真正意义上实现基于数字地球的文物、古迹、遗址保护复原研究信息集成共享与展示平台的建立打下了坚实的基础。 关键词：数字化建构，数字复原， CityMaker ，
3、3DGIS，数字地球Abstract：黝 the growing national prosperity,whether rebuilding the ruined Yuanmingyuan or not is a frequently discussed question and has been paid great attention by various social communities It is widely expected 也 at Yuanmingyuan will be“rebuilt”virtually based on digital virtualreality
4、technology In this Paper ， based on the threedimensional GIS platform named CityMakerwith distributed access web server technology,a web based digital virtual showing platform of Yuanmingyuan is developed ， And through CityMaker data production and management technologyformed a set of professional s
5、tandards and digital virtual restoradon workflow,set up publicoriented web based virtual rehabilitation authority Yuanmingyuan digital data set， to achieve exchangeselectivity of Public data and expeft data； in the process of building platform， achieve seamlessmulti 1evel grid-based data technology
6、to ensure a seamless three dimensional space associated with massive data smooth browsing at Intemet,lay a solid foundation of achieving the platformbased on digital earth， in the real sense， for integrating andsharing research information of heritage，monuments and sites protected Restorafion， and s
7、howing virtual recovery results Keywords ： Digital Construction， Digital Restoration， CtiyMaker， 3DGIS， Digital Earth一、前言近年来，随着我国国力的日益强盛以及民族自信心的提升， “重建圆明园 ”这一话题一再被提起， 并引发了公众广泛的关注和深层次的讨论。圆明园是否应该重建 ?如何重建 ?其中， “重建实体圆明 园”方案需要投入的巨大财力物力以及还原的真实度问题，一度成为公众热烈争论的一个重要焦点。另一方面，过去传统的文化保护研究，多通过考古发掘、绘图和论文的方式开展，已经很难满
8、足广 大公众期望了解和体验圆明园的迫切需求。因此在保证圆明园的图纸和史料专业性和权威性的基础上，借助计算机三维虚拟现实技术还原 出一个数字圆明园，成为解决以上矛盾，满足公众需求的重要手段之一，同时也为传统的圆明园研1朱杰：北京清华城市规划设计研究院数字城市研究所副所长，北京伟景行数字展示科技有限公司总彝理。黄海峰：北京伟景行数字 展示科技有限公司产品设计总监。王婷婷：北京伟景行数字展示科技有限公司项目负责人。张京京：北京伟景行数字展示科技有限公司 测试部经理。32主题发言Keynote Speech究方法带来与国际先进国家接轨的技术 手段支撑，成为进行历史遗迹保护研究 和宣传展示的重要手段。但
9、是面对圆明 园海量的数字化成果，如何在最大限度 保证还原度的前提下，实现基于网络的多源数据集成共享和顺畅展示，如何在 展示中保证成果与三维空间位置的准确 匹配，如何满足今后对资源共享和展示 的扩展要求，都成为目前采用虚拟还原 技术急待解决的问题，也是相关技术应 用的一大挑战。伟景行数字展示科技有限公司 (以 下简称伟景行 )成立十多年来，在国家 自然科学基金项目、北京市文化创意产 业发展专项资金项目、科技部科技型中 小企业技术创新基金项目等基金的支持 和协作下，一直致力于三维虚拟现实技术、3DGIS 技术在各行业的应用研究。这次伟 景行创造性地将 3DGIS 平台 CityMaker 应 用于
10、圆明园数字化虚拟复原项目中，利图 2网站界面 用 CityMaker 的数据生产和管理技术形成 了一套专业的遗址数字化虚拟复原标准和工作流程，建立起基于网络的面向公众的圆明园数字化虚拟 复原权威数据集，并实现了公众数据与专家数据的选择性互通；同时实现了基于网格的数据多级无缝 拼接技术，保证了海量数据的三维空间关联、网络发布和顺畅浏览，为真正意义上实现基于数字地球 的文物、古迹、遗址保护复原研究信息集成共享与展示平台的建立打下了坚实的基础。二、关于数字化与虚拟复原数字化主要指利用先进的计算机、网络及人工智能等相关技术，对于人类社会和自然界各类信 息进行处理的过程，包括信息收集、整理、加工、保存、
11、利用和传播等等。数字化成果可以以图形、 图像以及相关文档等电子形式，通过多媒体或网络形式展现。早在 1992 年，联合国科教文组织就开始推动 “世界的记忆 (Memory Ofthe W-orld)”项目，目的 是在世界范围内推动文化遗产数字化，以便永久性地保存，以及最大限度地使社会公众能够公平地享 有。国外很早就开始了这方面的研究与应用， 2000年初，大英图书馆的国际敦煌项目就将两万余幅 珍贵的敦煌藏经洞手稿和画卷输入计算机中，并建立了相应的数据库，在互联网上供人们检索和查询； 本世纪初日本早稻田大学就开始利用虚拟现实技术展示墓室结构，以及利用全景摄影技术表现金字 塔外部环境等考古成果等等
12、。在国内，一些著名的文物景点、古迹、遗址也相继投巨资建成高性能 计算机系统，并开发出若干虚拟实景漫游模型来表现数字化成果，实现虚拟复原如故宫、孔庙等。过去，传统的文物建筑复原研究，往往依赖于研究者个人的文物建筑历史知识修养以及手工表 达如绘图能力进行。而建筑实体修复则更依赖于工匠手工技艺和经验来实施。这些难得的复原成果往 往不可避免地表现出复原者个人的某些创意或想象力，不少复原成果甚至不得不加上 “想象图 ”的字样 (当然，考据资料客观不足有时只能依靠 “想象 ”)。因此，这些复原图，既包含研究者根据史料 研究的客观推断，也包含复原者凭借既往经验的主观想象的成分。随着当代数字技术的迅猛发展，面
13、 对同样的问题和信息资源，建筑遗产的复原工作将可能在资源集成共享和虚拟复原的前提下多方协同 完成，不仅提高了工作效率，而且还可能通过 “试错 ”等实验方法充分论证，使得复原成果更具说服力。33产妇。掣颦霎企罗一 1t数字他襁野下的凰明园Yuanmingyuan from Digital Perspectives以数字化为主要手段进行圆明园遗址虚拟复原研究，基于以下几方面考虑。第一，无论将来能 否进行实体重建，所有研究工作的前提之一就是尽可能收集圆明园相关信息，并对其加以有效的研究。 而信息采集和处理，在当今最有效的手段就是利用计算机技术进行数字化操作。第二，数字化及虚 拟复原研究可以是一种 “
14、零触及 ”研究，在数据采集之后，便可以远离现场进行操作。这对于文物 建筑来说是一种最安全的研究，可以最大限度地保留现场极其珍贵的“信息遗存”。第三，对于将要 重建或复原的建筑对象中未能肯定的部分，可以在计算机中进行推断和 “试错 ”。如对一些不完整资 料进行 “试错 ”性补缺，在充分论证、修改后获得相对最佳完整性。总之数字化复原研究，至少应 包括以下阶段： (1)信息采集与处理，建立复原对象信息库； (2)虚拟模型建构； (3)信息集成与多 维虚拟展现。当然，上述研究内容中，适时反馈和修正是不可或缺的，必须贯穿研究的全过程。圆明园遗址占地 450公顷，包括圆明园、长春园、绮春园三处，层层推进的
15、风景群构成别具一 格的园中景致，其中 40处景群，被康熙、乾隆命名为 “圆明园四十景 ”，人称 “万园之园 ”。三、数字复原研究与建设 1信息采集与处理资料数字化是圆明园建筑虚拟复原研究的基本前提，也是整个数字复原系统的血液。事实上，对于任何文化遗产的保护工作，相关资料数字化都是极为重要的。第一，资料数字化处理，使得存 贮和检索极为便利；第二，电子文档集约化保存，节约了物理空间；第三，可以低成本无差错拷贝， 便于共享、传播和交流。因此，文化遗产及相关史料数字化是保护的首要工作。2数字建构 虚拟模型方法就是应用计算机数字测图技术、多媒体信息技术、虚拟现实技术等，通过对研究对象的数据采集、数据处理，建立研究对象的三维数字模型，以便利用计算机在各种载体上进行多 方位、多层面、客观、形象地再现。例如可以输出各层面的正投影图，各个方位的立体轴测图 (或 透视图 )及局部详图，甚至可以与实物模型融合等。这种方法小到建筑中每一个细部纹样，大到整 个建筑群及其环境的再现均可运用。它除具有实物模型的特性外，还能方便地表现建造过程及各个 时期维修层面的特征，是目前保存文物建筑信息资料的很好形式。因为，对于一座中国文物建筑所 携带的信息来说，二维的平面化的图纸是很难全面表达的，而这只要通过按这些图纸以一定规则进 行三维建模就十分清晰地暴露出来了。如若平面、立面、剖
