歷史文化名村三維數(shù)字化保護(hù)與利用展示研究

陳新海

[摘 要]本文從測繪科學(xué)、信息科學(xué)與自然科學(xué)等學(xué)科進(jìn)行綜合集成對歷史文化名村的三維字化保護(hù)與利用展示研究，是一個新興的多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域，是保護(hù)、利用和傳承歷史文化名村及傳統(tǒng)民居文化展現(xiàn)的現(xiàn)代化高科技手段，對弘揚(yáng)中華文化，提升科技在歷史文化保護(hù)中的作用，奠定歷史文化名村三維數(shù)字化生存的基礎(chǔ)理論與方法具有十分重要的作用。利用無人機(jī)航攝、Pix4UAV三維軟件、互聯(lián)網(wǎng)信息平臺等測繪展示手段對歷史文化名村及傳統(tǒng)民居文化建立三維數(shù)字化信息系統(tǒng)，將數(shù)字化保護(hù)與利用研究有機(jī)結(jié)合，并采用高真實(shí)感仿真和高效信息查詢技術(shù)逼真表現(xiàn)歷史文化名村現(xiàn)狀、保護(hù)利用和查詢傳統(tǒng)民居文化信息。

[關(guān)鍵詞]文化名村 三維數(shù)字 保護(hù)利用 信息查詢

中圖分類號：G127 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）12-0114-01

一、歷史文化名村的價值與現(xiàn)狀

1.歷史文化名村的價值珍貴

歷史文化名村是指那些“建筑遺產(chǎn)、文物古跡和傳統(tǒng)文化比較集中，能較完整地反映某一歷史時期的傳統(tǒng)風(fēng)貌、地方特色和民族風(fēng)情，具有較高的歷史、文化、藝術(shù)和科學(xué)價值的村（鎮(zhèn)）。它凝固了特定的歷史片段，這些歷史片段經(jīng)歷了朝代更迭與戰(zhàn)亂，和文化轉(zhuǎn)型的洗禮，并保存到現(xiàn)在更顯彌足珍貴。

歷史文化名村是一個有機(jī)的整體，不但包括村落的歷史建筑和環(huán)境景觀，也包括以村落為載體的人的活動，即傳統(tǒng)風(fēng)俗，風(fēng)土人情，鄉(xiāng)土特色，民間傳說等。前者以傳統(tǒng)民居為主體的建筑是村落物質(zhì)文化的載體，后者作為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，則是前者的靈魂。

2.歷史文化名村的現(xiàn)狀分析

由于地域分布的差異，傳統(tǒng)村落各具特色，歷史文化名村具有不可代替性的歷史文化資源。廣西作為多民族地區(qū)有悠久的歷史和濃郁的民族風(fēng)情造就了一批反映地方傳統(tǒng)風(fēng)貌、民族特色和歷史文化的古村鎮(zhèn)，目前列入廣西傳統(tǒng)村落的有208個、中國傳統(tǒng)村落89個。例如賓陽縣露圩鎮(zhèn)是“藍(lán)衣壯”聚居的地方。當(dāng)?shù)厮{(lán)衣壯族人民多居住在山上，以藍(lán)為美，孕育了多姿多彩的“藍(lán)衣壯”文化。每年的農(nóng)歷四月初八，當(dāng)?shù)厝藭榕＿^生日，并將這一天定為開圩日，俗稱“圩逢”；昭平縣黃姚古鎮(zhèn)在充分保護(hù)古民居、古建筑的同時，著力發(fā)展文化產(chǎn)業(yè)，通過建設(shè)演藝場所、演藝隊伍和扶持傳統(tǒng)手工藝、開展互動體驗(yàn)等方式，促進(jìn)文化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為古鎮(zhèn)旅游增添了新的活力；程陽八寨是南侗群體的縮影，這里的民居全是木頭搭建的吊腳樓，或背山而建，或臨水而居。

二、歷史文化名村保護(hù)利用與三維信息化服務(wù)

1.1 歷史文化名村的保護(hù)利用

目前，以我區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，并不能將眾多的古村落作為“文物”原封不動的保護(hù)下來。即使已經(jīng)成為文物保護(hù)單位的古村落，在保護(hù)上也缺乏政府財政的支持，其自身經(jīng)濟(jì)條件差更不具備保護(hù)的實(shí)力。因此，古村保護(hù)需要與地區(qū)村鎮(zhèn)發(fā)展及古村自身產(chǎn)業(yè)，旅游業(yè)發(fā)展相結(jié)合，為村落的經(jīng)濟(jì)帶來發(fā)展，從而給遺產(chǎn)保護(hù)提供保護(hù)資金。形成在保護(hù)中加以利用，在利用中促進(jìn)保護(hù)的協(xié)調(diào)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)共贏的發(fā)展。

歷史文化名村的保護(hù)模式體現(xiàn)在開發(fā)中各利益主體相互之間責(zé)任和權(quán)利關(guān)系，也產(chǎn)生了歷史文化名村在管理體制和利用形式上的本質(zhì)區(qū)別。因此對古村落的開發(fā)利用進(jìn)行探討是必行之路。

1.2 歷史文化名村的三維信息化服務(wù)

（1）技術(shù)路線

歷史文化名村三維系統(tǒng)是利用無人機(jī)航測地形數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、基于Pix4UAV等關(guān)鍵技術(shù)、深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源的系統(tǒng)，該系統(tǒng)服務(wù)于名村規(guī)劃、建設(shè)和管理，是可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。系統(tǒng)集成多種核心技術(shù)，具備仿真的虛擬環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)多方式、運(yùn)動中感受各村空間，進(jìn)行名村規(guī)劃數(shù)據(jù)管理及查詢、三維空間信息交流和公眾參與及方案展示。

1.無人機(jī)技術(shù)

無人機(jī)技術(shù)是利用先進(jìn)的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，具有自動化、智能化、專用化并快速獲取國土、資源、環(huán)境等空間遙感信息，完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的應(yīng)用技術(shù)。

2.Pix4UAV技術(shù)

Pix4UAV是目前市場上集全自動、快速、專業(yè)精度為一體的無人機(jī)數(shù)據(jù)和航空影像處理軟件。無需專業(yè)知識，無需人干預(yù)，即可將數(shù)千張影像快速制成專業(yè)的、精度的二維地圖和三維模型。

Pix4UAV把原始航空影像變?yōu)槿魏螌I(yè)的GIS和RS軟件都可以讀取的DOM和DEM數(shù)據(jù)。通過提供ERDAS、SocetSet和Inpho可讀的輸出文件，能夠與攝影測量軟件進(jìn)行無縫集成。可以精確測量體積、坡度和距離、也可以生成等高線和自動生成帶有紋理信息的三維模型。

3.三維信息平臺技術(shù)

三維信息平臺是利用無人機(jī)攝影數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、基于Pix4UAV等關(guān)鍵技術(shù)、深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源的系統(tǒng)，該系統(tǒng)服務(wù)于保護(hù)、規(guī)劃、建設(shè)和管理，是可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。系統(tǒng)集成多種核心技術(shù)，具備仿真的虛擬環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)多方式、運(yùn)動中感受空間，進(jìn)行保護(hù)規(guī)劃數(shù)據(jù)管理及查詢、三維空間信息交流和公眾參與及方案展示。

1.3 優(yōu)越性、可行性分析

從客觀條件上看，傳統(tǒng)的規(guī)劃方法價格昂貴.需要大量的人力物力，不便于現(xiàn)場進(jìn)行快速建設(shè)空間數(shù)據(jù)采集。而此項(xiàng)技術(shù)成本低廉，采集效率也比較高。在方法技術(shù)方面，基于二維照片的三維重建，從數(shù)據(jù)的采集、整合都比較完整細(xì)致。而且在數(shù)據(jù)的處理過程中確保了數(shù)據(jù)的真實(shí)度和精確度，不必?fù)?dān)心重建的空間失真。

無人機(jī)航測的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方而：首先，低廉的人力、物力、經(jīng)濟(jì)成本；其次，具備及時性和靈活性?？梢钥焖?、機(jī)動、靈活地對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行觀測；第三，高效的麻急反廊?？梢栽趷毫拥奶鞖鈼l件下和災(zāi)難環(huán)境中完成任務(wù)。

3.三維信息平臺對歷史文化名村保護(hù)規(guī)劃的影響

三維信息技術(shù)的發(fā)展，新的信息獲取、處理、分析和利用手段，將在規(guī)劃中得到日益廣泛的應(yīng)用，在更新規(guī)劃的技術(shù)手段、提高工作效率、改變工作模式等方面亦發(fā)威重要作用。這些信息技術(shù)對歷史文化名村規(guī)劃管理的影響主要表現(xiàn)在提高管理部門內(nèi)部的管理水平、質(zhì)量和效率；更為重要的是這些信息技術(shù)改變了歷史文化名村保護(hù)規(guī)劃內(nèi)部信息流程、規(guī)劃部門和社會的信息交流與反饋機(jī)制，進(jìn)而對歷史文化名村保護(hù)規(guī)劃的管理體制產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。具體體現(xiàn)如下：

規(guī)劃方案的可視性：提供三維場景進(jìn)行多角度、多方位觀察方案，解決了傳統(tǒng)規(guī)劃審批以平面規(guī)劃圖為主。

規(guī)劃方案比選：提供多個方案比較的功能，用戶可以從不同角度、不同方位來觀察各個規(guī)劃設(shè)計方案，比較不同方案對城市景觀，對周圍建筑的影響，以直觀的方式評估各個方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

日照分析：提供任意時刻太陽光對建筑環(huán)境的照射情況的分析，可以指定不同的時間、不同的時刻，系統(tǒng)通過計算指定時刻太陽的高度角，計算太陽入射角，顯示建筑環(huán)境的陰影。

數(shù)據(jù)測量：用戶可以測量兩點(diǎn)的垂直距離、水平距離、直線距離，可以測量多點(diǎn)的距離總長，以及測量任意形狀的面積。

控高分析：檢測是否有超過控高要求的建筑物，通過動態(tài)地，形象地表示控制高度，實(shí)現(xiàn)交互設(shè)計。

結(jié)語

本文從基于照片的三維重建技術(shù)理論依據(jù)入手，通過對廣西歷史文化名村的實(shí)驗(yàn)分析?？梢钥闯隼脽o人機(jī)技術(shù)照片的圖像來實(shí)現(xiàn)三維重建具有很大的可操作性，它基本上實(shí)現(xiàn)了文化名村的三維重建，但在部分細(xì)節(jié)上還存在相關(guān)的不足，以后會進(jìn)一步計論、完善三維信息平臺，作為廣西區(qū)的代表性歷史文化名建筑物，其在建筑風(fēng)格、傳統(tǒng)風(fēng)俗、風(fēng)土人情、鄉(xiāng)土特色、民間傳說等方面特點(diǎn)，要用三維信息平臺提供三維可視化環(huán)境中的信息查詢、統(tǒng)計和分析，為各級領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持。