清华同衡乡土建筑研究所
DEPT.OF VENACULAR ARCHITECTURE
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一、研究背景
文化遗产领域内的数字化应用工作，在西方国家起步较早。其中数字化采集、数据存储和管理发展最为成熟，数字化虚拟和交互展示方面也进行了一些实践，但大多只停留在对现存文化遗产进行模仿、复制的简单展示阶段。整个文化遗产研究与保护领域的基本工作模式也比较封闭，行业术语的理解又需要一定的知识背景，因此虚拟复原和展示的尝试多由数字模型技术人员主导，缺乏专业严谨性。纵观国内外，都缺少真正实现“文化遗产”和“信息技术”跨行业集成创新的实践案例。圆明园具备考古遗存、历史文献、图档等多方证据，并有老中青三代学者数十年的研究基础，覆盖了历史、建筑、园林等专业方向，具备数字复原研究的基础与现实意义，也是最佳的研究试点案例。
二、研究内容
本项目深入发掘历史文化资源价值，通过现代化技术手段将文化遗产数字化成果转化为多层次的旅游产品，完成包括基础地理信息平台、移动终端应用、web2.0网站等数字化产品，并进行市场化推广和商业化运作，提高我国文化遗产领域的数字化工作水平，创建基于现代信息技术的文化遗产利用新模式，促进文化遗产与社会、经济与产业的融合协调发展。
项目分为“课题一：数字复原技术系统及应用”和“课题二：新技术手段的文化旅游应用示范”两个课题展开，分别由研究开发单位（北京清华同衡规划设计研究院有限公司）和应用示范单位（北京市海淀区圆明园管理处）联合承担，进行跨界融合和攻关。
三、核心成果
1.数字建模技术研究及圆明园精细化数字复原成果
通过科学严谨的遗址调查、历史考证和复原研究，全面、直观的采集和保存建筑遗产的多源数据。其中数字复原模型是本课题开发的综合信息平台和虚拟游园系统的核心内容，复原图片、视频、全景图则是课题二开发的导览系统、网站和触摸屏系统使用的核心素材。
完成以西洋楼遗址为主的30个景区，基于严谨、准确、高精度，能充分反映历史建筑对象变迁的学术复原研究成果的数字复原全景模型，包含时空单元100个；（供虚拟游园系统使用）
圆明园数字复原工作分布图
生成遗址复原图像2000张、圆明园复原动画30分钟。（供虚拟游园系统、移动导览系统、web2.0交互旅游网站等使用）
2.圆明园基础地理信息系统（圆明园建筑与遗址综合信息平台）
“圆明园基础地理信息系统（圆明园建筑与遗址综合信息平台）”是供专业研究人员使用的建筑和遗址综合信息平台，覆盖圆明园全园二三维数据的基础数据管理体系，旨在按照统一标准整合、集成圆明园地理空间信息资源，建成以数据仓库为基础、集数据交换、资源共享、应用服务于一体的软件系统，实现基于空间的信息管理、空间分析、空间服务。
包含管理建筑模型5000个以上、构件模型100000个以上；
充分利用再现场景的直观性来附载基本信息数据，在VR+3D GIS 平台上实现多源异构数据的通用管理。
3.圆明园虚拟游园系统
“圆明园虚拟游园系统”是将圆明园数字复原成果推向公众的虚拟现实展示系统，其将海量数据模型在空间位置信息基础上，按照时间顺序进行整理，实现四维管理；并通过高效逼真的三维渲染技术与高效动态调度技术集成，实现对海量三维数据的实时动态渲染。
图1.旋转视角功能、移动功能
4.圆明园移动导览系统
利用LBS技术结合移动互联网、二维码、增强现实等IT和新媒体技术，将以电子地图、移动导览终端和触摸屏系统为核心的旅游服务产品应用到圆明园遗址公园现场。
包含圆明园四十个景区，400余项景区信息，同时提供包含图片、文字、视频、音频和全景等多种形式的游览服务信息；
系统现场布设100余个二维码及热点，与现场布设二维码互动响应时间在1s以内，空间定位精度不大于20米；
景区导览界面展示
四、创新特色
1.利用虚拟现实创造了文化遗产保护与利用的全新模式
本项目从文化遗产角度出发，将文化遗产复原研究、数字化建模、产品可视化等工作通过VR技术（虚拟现实）、AR技术（增强现实）、移动互联网、物联网等现代化技术的转化，在不触及文物遗址本体的情况下，创造了让消失遗产的“重现辉煌”的高精度、全角度的数字内容（既包含遗址现状的精确模拟，也包含对遗产历史原貌的复原重现）。
2.确立了文化遗产数字复原的核心准则和规范流程，提高了我国遗产保护领域的跨界创新和“产-学-研”发展模式水平
按照“系统化”思维，从文化遗产研究、保护、管理与利用的多维视角，确立课题目标，设计技术路线，优化研究方法，技术标准统一。坚持“适度”的技术原则，以降低数字化建置成本为目标，强调使用常规的简单技术，重在技术集成创新，避免以往存在的一味追求先进技术手段的“炫技”倾向。
3.创造了基于信息化的文化遗产研究、展示与数据管理的系列产品
选取适用、适度的技术进行集成模式创新，完成了圆明园建筑与遗址综合信息平台、圆明园虚拟游园系统。从技术角度解决文化遗产时空多维海量数据管理、高仿真VR(虚拟现实)渲染技术与高效动态调度的技术集成，是国内第一次从文化遗产内容角度出发，运用游戏引擎开展的行业领域内的技术集成、应用集成创新，具有很好的推广价值。
4.实现了从文化遗产保护产业化应用到数字旅游公共服务的转化
本项目建立的互联网+数字旅游公共服务平台为文化遗产资源的公众分享提供了可行性。项目在全国建成首个公共服务平台与依据平台所构建的3大（智慧景区管理系统、3O生态服务系统、数字展示阐释系统）系统对接，开创了文化遗址地数字旅游信息化、高效化的新模式，为其他遗址公园提供可资借鉴的经验，形成可复制的市场运营模式。
