GIS技術(shù)在地質(zhì)博物館展陳方面的應(yīng)用初探

蔡杏琳

摘 要? 在簡述博物館展陳現(xiàn)狀、地理信息系統(tǒng)（ GIS） 在空間、圖文處理等方面的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，以湖南省地質(zhì)博物館為例，探討了GIS技術(shù)在地質(zhì)博物館展陳工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞? 地理信息系統(tǒng); 地質(zhì)博物館;展陳;應(yīng)用

中圖分類號：P208 文獻標(biāo)識碼：A

Preliminary Study on the Application of GIS Technology in the Exhibition of Geological Museum

——Taking Hunan Museum of Geology as an Example

Cai Xinglin

（Hunan Museum of Geology， Changsha Hunan 410004 ）?

Abstract： Based on a brief description of the current situation of museum exhibitions， and analyzing GISs （geographic information system） advantage characteristics of space、graphic and text processing， taking Hunan Museum of Geology as an example， explores and analyzes the application of GIS technology in the exhibition of geological museum.

Keywords： geographic information system; geological museum; exhibition; application

0? 引言

2007年國際博物館協(xié)會的章程中明確定義博物館是一個為社會及其發(fā)展服務(wù)的、向公眾開放的非營利性常設(shè)機構(gòu)，為教育、研究、欣賞的目的征集、保護、欣賞的目的征集、保護、研究、傳播并展出人類及人類環(huán)境的物質(zhì)及非物質(zhì)遺產(chǎn)。對于博物館的功能及特點，國際上也取得不少共識，”認(rèn)為征集、保存、展示是博物館最基本，也是最核心的功能，博物館教育也被普遍設(shè)定為博物館的終極目標(biāo)之一，普遍認(rèn)同博物館具有“公共性”、“公益性”、“傳播性”和“服務(wù)性”[1]。2015年我國頒布的《博物館條例》認(rèn)為，博物館是指以教育、研究和欣賞為目的，收藏、保護并向公眾展示人類活動和自然環(huán)境的見證物，經(jīng)登記管理機關(guān)依法登記的非營利組織。博物館條例明確指出，博物館舉辦陳列展覽（即展陳）時，應(yīng)當(dāng)運用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)、材料、工藝和表現(xiàn)手法，達到形式與內(nèi)容的和諧統(tǒng)一，并應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身特點、條件，運用現(xiàn)代信息技術(shù)，開展形式多樣、生動活潑的社會教育和服務(wù)活動。故宮博物院院長單霽翔認(rèn)為“博物館的陳列展覽是在一定空間內(nèi)，以學(xué)術(shù)研究資料與文物標(biāo)本為基礎(chǔ)，以展示空間、設(shè)備、技術(shù)為平臺，按照一定的主題、序列和藝術(shù)形式進行組合，實現(xiàn)面向大眾進行知識、信息和文化傳播，具有一定思想性和觀賞性的文化創(chuàng)造”。由此可見，展陳是博物館工作中的重中之重，是實現(xiàn)博物館公共性、傳播性與服務(wù)性最主要的方式，先進的技術(shù)在展陳方面的應(yīng)用對于博物館功能的實現(xiàn)有著關(guān)鍵性的作用。

1? 博物館展陳現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)的地質(zhì)博物館展陳及主要問題

傳統(tǒng)的地質(zhì)博物館展陳主要是依據(jù)系統(tǒng)化的地學(xué)學(xué)科主題地劃分空間，以實物標(biāo)本為主體，配以文字、圖片、模型等信息加以說明，上傳視頻信息揭示重要科學(xué)原理與應(yīng)用效果，觀眾只能在開放時間按既定線路被動地依次參觀各個靜態(tài)展廳。由于地質(zhì)博物館是專業(yè)類博物館，對于普通觀眾，比較晦澀難懂，而且要展示的專業(yè)知識過多，容易造成千館一面，呈現(xiàn)了以下問題：①展品內(nèi)涵挖掘不夠，展品信息延伸限制，造成展陳形式單一。由于展覽空間有限，展品的標(biāo)牌往往僅有標(biāo)本的名稱、產(chǎn)地、主要成分等信息，展品內(nèi)涵無法有效呈現(xiàn)。②展品之間無法相互關(guān)聯(lián)。展品都是獨立存在，沒有建立有效關(guān)聯(lián)，且展品維護更新周期長，成本高。③講解一對一服務(wù)無法實現(xiàn)。④參觀受開放時間和展覽空間的限制，且只能按照既定游覽線路進行參觀，同時參觀體驗容易受周圍游客的交叉干擾。⑤展品與觀眾互動性不強。

1.2 GIS技術(shù)在博物館行業(yè)中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（ 簡稱GIS） 是以采集、存儲、描述、分析、管理、處理、顯示與地理空間分布有關(guān)的信息系統(tǒng)，它融合計算機圖形學(xué)、地圖學(xué)、數(shù)據(jù)庫、地理科學(xué)、遙感測量學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)等學(xué)科于一體，實現(xiàn)儲存和處理空間信息，將地理位置及相關(guān)屬性有機結(jié)合起來，根據(jù)不同領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⒌男枨?，借助空間分析和可視化輸出，使其能夠快速、精確對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進行空間定位和動態(tài)分析，發(fā)展成為一種決策支持系統(tǒng)。目前，地理信息系統(tǒng)在博物館領(lǐng)域各方面已得到廣泛的應(yīng)用，已有很多應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)，如館藏標(biāo)本信息管理系統(tǒng)、地質(zhì)遺跡智能管理系統(tǒng)、科技項目信息管理系統(tǒng)和應(yīng)急管理系統(tǒng)等。GIS的主要特征包括：①具有系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理能力： 地理信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)庫的功能。②具有空間分析與決策管理能力： 地理信息系統(tǒng)具有求和計算、平均計算、方差分析、判別分析等統(tǒng)計分析功能。③具有空間結(jié)果可視化： 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的海量存儲信息經(jīng)過分析處理的結(jié)果，均可由顯示設(shè)備進行輸出[2]。④具有可擴展性。利用射頻識別技術(shù)來擴展GIS建立我館的展藏品管理系統(tǒng)，利用Web技術(shù)、VR技術(shù)來擴展GIS建立虛擬三維展館。本文以湖南省地質(zhì)博物館為例，旨在探討GIS在地質(zhì)博物館展陳方面的主要應(yīng)用。

2 GIS技術(shù)在湖南省地質(zhì)博物館展陳中的主要應(yīng)用

GIS的系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理能力，使海量的館藏標(biāo)本信息能夠快速采集、儲存、查找，成為展品信息延伸的數(shù)據(jù)支撐，以科學(xué)研究以及參觀者需求為分析依據(jù)，結(jié)合web技術(shù)、vr技術(shù)、紅外IR和RFID技術(shù)等拓展GIS形成可視化導(dǎo)出，應(yīng)用在地質(zhì)博物館展陳工作中。GIS技術(shù)在湖南省地質(zhì)博物館展陳中的應(yīng)用主要分為實體展陳和虛擬展陳兩個方面。

2.1 在實體展陳方面的應(yīng)用

（1）將 RFID技術(shù)拓展GIS技術(shù)應(yīng)用在館藏標(biāo)本信息管理。利用GIS建立矢量地圖模型，結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫對博物館空間結(jié)構(gòu)以及各種展品展項的空間信息及屬性進行管理和綜合分析，建立展品之間的相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)快速查找與分類，并以在線地圖的形式進行可視化導(dǎo)出，可直接顯示館內(nèi)所有展廳的基本布局、展柜和展品的分布信息、展品的基本屬性及其他相關(guān)信息，結(jié)合RFID技術(shù)，管理員僅需在標(biāo)本首次入館時利用RFID讀寫器記錄該標(biāo)本的相關(guān)信息，之后利用手持機即可快速錄入標(biāo)本展出或入庫的狀態(tài)信息，并對所有展品的展陳情況進行實時統(tǒng)計分析，使館藏標(biāo)本展出與入庫更加便捷高效。此外，基于GIS技術(shù)的館藏標(biāo)本信息管理系統(tǒng)對我館展陳主題內(nèi)容的研究提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，如我館鎮(zhèn)館之寶——無牙芙蓉龍，我們就可以利用地理信息系統(tǒng)展示當(dāng)時自然地形地貌、水文地質(zhì)條件、動植物分布以及氣候變化等環(huán)境情況，使觀眾通過對環(huán)境的認(rèn)識更加深刻地了解它是如何進化并從繁盛走向滅絕，同時，利用地理信息系統(tǒng)還能展示各地質(zhì)時代的地層分布情況，根據(jù)不同地層的特點，可以推算古生物化石標(biāo)本所處的地質(zhì)年代，再結(jié)合展示當(dāng)時的環(huán)境與變化，有助于參觀者更好地理解生命的起源及其與環(huán)境的協(xié)同演化。

（2）基于GIS技術(shù)結(jié)合紅外IR和RFID技術(shù)開發(fā)應(yīng)用于語音導(dǎo)覽系統(tǒng)。GIS的系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理能力，可使展館內(nèi)任意位置的展品信息形成語音解說存儲在數(shù)據(jù)庫中，通過紅外IR和RFID技術(shù)進行傳輸?shù)膶?dǎo)覽接收器在接收到語音導(dǎo)覽代碼后即可獲取本點位的語音解說，觀眾可根據(jù)自身需求自主選擇收聽或中止對應(yīng)點位的語音解說，實現(xiàn)一對一的講解服務(wù)，并有效避免了游客之間的交叉干擾。

2.2 在虛擬展陳方面的應(yīng)用

（1） 湖南省地質(zhì)博物館虛擬展館系統(tǒng)簡介：基于用戶角色的權(quán)限將系統(tǒng)劃分為前臺展示的仿真系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)，以滿足參觀者和管理員的不同需求。前臺展示利用Web技術(shù)、VR技術(shù)為參觀者提供了虛擬場景漫游及藏品三維交互顯示，參觀者不但可以24小時無限制地在虛擬場景中在線漫游訪問，而且能夠與管理員或?qū)＜疫M行知識交流。后臺是基于GIS技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用管理系統(tǒng)，是管理人員掌控和維護系統(tǒng)資源的接口，通過可視化顯示統(tǒng)一整理和管理數(shù)據(jù)資源[3]。虛擬展館系統(tǒng)總體功能設(shè)計如圖1。

（2）在標(biāo)本信息展示方面的應(yīng)用：結(jié)合博物館地質(zhì)科學(xué)特色和觀眾需求基礎(chǔ)上，虛擬展館將展廳場景拍攝和展品圖片等三維數(shù)據(jù)采集后經(jīng)過圖像處理，錄入基于GIS的三維模型數(shù)據(jù)庫，后臺管理系統(tǒng)則利用GIS的數(shù)據(jù)庫管理能力對展品的基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)進行采集，包括展品的模型、音視頻及文字說明，經(jīng)過后期處理后即可于前臺展示每個展廳每塊標(biāo)本的三維模型，進一步深挖標(biāo)本的內(nèi)涵，延伸展品信息，并實現(xiàn)展藏品的快速更新。如，礦物寶石廳中礦物晶體標(biāo)本的形成及發(fā)育狀況展示。精妙絕倫的礦物晶體對于礦物愛好者來說，有著持續(xù)的誘惑力，在驚嘆大自然鬼斧神工的同時，也會產(chǎn)生疑惑，黃鐵礦晶面上為何會長出的恰似盛開的朵朵白菊的石英晶簇呢，使二者珠聯(lián)璧合，相映成趣？潔白無瑕的方解石晶簇里又為何會附生著鮮紅的雄黃細(xì)晶聚合體，宛如樹樹妖桃移根在白石峰下？錫礦山輝銻礦晶簇為何呈現(xiàn)劍戟交錯，而伍家峪石膏晶體卻似犬牙猙獰？對于這些關(guān)于礦物晶體的形成及發(fā)育的疑惑，我們科研工作者將相關(guān)礦物晶體的信息收集，結(jié)合野外考察，并對其進行空間分析得出晶體生長規(guī)律及發(fā)育狀況，利用GIS技術(shù)形成可視化導(dǎo)出，使用戶能夠在在前臺展示界面獲知展品的基本信息的同時，還能欣賞其關(guān)于生長規(guī)律及發(fā)育狀況的動態(tài)視頻，并能根據(jù)前臺界面功能欄的操作體驗三維模型的仿真感。

（3）在線互動方面的應(yīng)用：基于GIS強大的綜合分析能力，觀眾通過虛擬展館前臺展示的數(shù)據(jù)進行自主設(shè)定，探索互動展項中不同程度的條件因素影響下呈現(xiàn)出差異性結(jié)果，探索過程中有疑惑的地方也可與管理員或?qū)＜疫M行在線交流。如湖南省境內(nèi)發(fā)生比較頻繁的三大地質(zhì)災(zāi)害為“崩塌，滑坡，泥石流”，這些地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與發(fā)展，與許多因素有關(guān)，主要指工程地質(zhì)條件與工程建設(shè)情況和氣象條件等。但這些因素是超過了怎樣的臨界值，又是怎樣相互影響造成地質(zhì)災(zāi)害的形成，這些都可以通過虛擬展館中地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲與空間分析于前臺進行可視化導(dǎo)出，使觀眾通過設(shè)定不同的數(shù)值，身臨其境地感受到不同的現(xiàn)實條件下對地質(zhì)災(zāi)害的影響程度，此外，觀眾還能與管理員或?qū)＜疫M行在線知識交流，這些對我們進行旨在建立地質(zhì)災(zāi)害群防群測體系的科普工作有著關(guān)鍵性的意義。

（4）在游覽線路自主方面的應(yīng)用：虛擬展館根據(jù)不同層次需求的參觀者對藏品認(rèn)知程度的不同，設(shè)置了可隨意切換的選擇性漫游和自主性漫游。選擇性漫游：利用展品類別、名稱、顏色、產(chǎn)地等基礎(chǔ)信息進行查詢，實現(xiàn)對符合觀眾自身需求的展品進行快速定位，本漫游方式適合專業(yè)人士進行歸納、綜合、分析與研究。自主性漫游：通過箭頭切換在虛擬場景中隨意瀏覽，利用鼠標(biāo)隨意點擊場景中感興趣的展品，即可獲知詳細(xì)展品信息以及360°展品三維展示，該漫游方式適合普通參觀者根據(jù)自身喜好進行自主瀏覽。這些漫游模式均可由用戶跨越空間自主選擇符合自身需求的游覽線路，不受博物館展覽空間、時間限制以及周圍游客的交叉干擾。

我館基于GIS的虛擬展館，自2019年4月上線運行以來，總訪問量達2萬+人次，最高日訪問量達500余人次，日均訪問量達160余人次。由我館微信公眾號游客調(diào)查意見反饋數(shù)據(jù)來看，觀眾對虛擬展館的滿意度達到95%，故建議在各大場館、地質(zhì)公園等能得到更廣泛的推廣應(yīng)用。

3? 結(jié)論

綜上所述，基于GIS的陳列展覽，結(jié)合其它信息技術(shù)手段進行交互式展陳，使地質(zhì)博物館展覽時空延伸性和融合性得到顯著提升，深化主題展陳，挖掘展品內(nèi)涵，增強了觀眾參觀的互動效果，并實現(xiàn)觀眾個性化定制游覽線路及在線互動，從多方面滿足了觀眾的深層次精神需求，帶來了有趣的自主探索體驗，讓地質(zhì)博物館的展品真正 “活起來”。

參考文獻/References

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