不可移動文物展示系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

孫愿平

（中兵勘察設(shè)計研究院有限公司，北京 100053）

0 引言

不可移動文物是珍貴的歷史文化遺產(chǎn)，為做好不可移動文物保護(hù)和利用，我國已開展了三次全國范圍內(nèi)的不可移動文物調(diào)查工作。2011 年第三次全國文物普查工作統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，全國已消失萬余處不可移動文物[1]，現(xiàn)存的文物大多也受到歷史變遷、自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)建設(shè)等影響，存在不同程度的破壞，甚至嚴(yán)重受損。文物保護(hù)地多處于分散、孤立管理狀態(tài)，大部分文物保護(hù)點不為大眾所知曉，甚至很多保護(hù)地還處于封閉未開放狀態(tài)，保護(hù)隔離帶沒有形成，也無系統(tǒng)化、智能化、大眾化的宣傳推廣，對文物利用、文物保護(hù)無法起到推動作用。不可移動文物受自然因素和人為因素的嚴(yán)重破壞，文物保護(hù)利用工作已日趨緊迫[2—3]，實現(xiàn)不可移動文物數(shù)字化具有重要意義。黃偉欣[4]對某歷史城區(qū)不可移動文物的保護(hù)發(fā)展歷程進(jìn)行了研究，指出不可移動文物保護(hù)工作必須從最初的重革命價值、輕歷史價值，發(fā)展到最終的采取控規(guī)措施進(jìn)行保護(hù)。Liu 等通過定期觀測遙感影像對環(huán)境變化進(jìn)行預(yù)警監(jiān)測，分析自然因素和人為因素對文化遺產(chǎn)的影響，以此加強(qiáng)不可移動文物的應(yīng)急響應(yīng)，進(jìn)行預(yù)防性保護(hù)[5]。文物管理部門與軟件開發(fā)公司合作，基于微信平臺開發(fā)不可移動文物巡查及管理系統(tǒng)，進(jìn)行不可移動文物數(shù)據(jù)管理、日常巡查管理等[6]。

利用遙感技術(shù)對不可移動文物進(jìn)行監(jiān)測，成本較高，也不利于向社會公眾推廣。

不可移動文物傳統(tǒng)的保護(hù)、宣傳和推廣方式孤立、單一、被動且效率低，隨著計算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息技術(shù)和多媒體技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，采用信息化、數(shù)字化的現(xiàn)代多媒體技術(shù)對不可移動文物進(jìn)行綜合的、主動的、廣泛的展示，保護(hù)、宣傳和推廣，已成為未來發(fā)展的必然[7]。以某不可移動文物為展示對象，通過將不同文物的信息源、信息類型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、系統(tǒng)化整理與建庫，統(tǒng)一地理空間參照和尺度標(biāo)準(zhǔn)，建立各類文物資源間的相互關(guān)系以及與空間地理位置的關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用數(shù)字影像地圖開發(fā)不可移動文物導(dǎo)覽和展示平臺，實現(xiàn)不可移動文物的數(shù)字化管理，全方位發(fā)揮文物歷史文化價值。

1 技術(shù)路線

按照國家文物局對不可移動文物的分類標(biāo)準(zhǔn)，對第三次全國文物普查數(shù)據(jù)進(jìn)行文物類別核實與補充，收集、采集、整理、檢查項目地轄區(qū)內(nèi)所有不可移動文物保護(hù)地的相關(guān)資料，并制作展示文檔、視頻、音頻，以平面視圖、正射影像圖、電子沙盤、視頻、音頻、圖文等數(shù)字化形式，通過觸摸大屏幕和移動終端設(shè)備[8]，展示項目地所轄范圍內(nèi)所有不可移動文物保護(hù)地的地理位置、名稱、現(xiàn)狀圖片、歷史沿革、人文歷史故事、歷史事件等詳細(xì)情況。圖1 為技術(shù)路線圖。

圖1 技術(shù)路線圖

1.1 資料收集

本區(qū)不可移動文物包括古遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺及石刻、近現(xiàn)代重要史跡及代表性建筑和其他六大類文物[9—10]。資料收集包括每一處不可移動文物保護(hù)地相關(guān)的檔案資料、歷史資料、地理、人文、建筑、地形地貌、聲音、視頻、影像、圖片等已有的紙質(zhì)和數(shù)字形式資料，并把這些資料進(jìn)行數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化整理。

1.2 需求調(diào)研

主要包括希望展示的內(nèi)容、展示的形式及手段、展示的風(fēng)格、展示設(shè)備的部署等和預(yù)計的投入情況；根據(jù)對文物分類要求和規(guī)則、文物命名規(guī)則等，確立并編制文物數(shù)據(jù)字典。

1.3 數(shù)據(jù)采集和處理

（1）數(shù)據(jù)采集

通過實地動態(tài) GNSS RTK 測量技術(shù)、無人機(jī)航攝技術(shù)、近景攝影測量技術(shù)等采集不可移動文物外業(yè)數(shù)據(jù)，如地理坐標(biāo)、全景照片、普通照片、航空影像數(shù)據(jù)等。

（2）數(shù)據(jù)處理

地理坐標(biāo)：將外業(yè)測量的WGS-84 坐標(biāo)系下的文物點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為日常所用導(dǎo)航地圖系統(tǒng)坐標(biāo)，用于移動端文物點的地理位置定位。

全景照片：使用PTGui 軟件將重點文物的多角度照片拼接成一張360°全景照片，利用Adobe Photoshop 軟件進(jìn)行瑕疵處理、平滑處理等。

普通照片：對原始照片進(jìn)行篩選、裁剪、調(diào)色，調(diào)整照片合適的分辨率，保證大屏幕端和移動端的照片數(shù)據(jù)瀏覽加載速度滿足觀感要求。

視頻：對原始視頻進(jìn)行篩選后，使用Adobe Premiere Pro 軟件進(jìn)行剪切、拼接等處理，并調(diào)整視頻分辨率，保證兩種設(shè)備均可清晰、流暢地顯示。

音頻：梳理文物介紹文字，確保真實準(zhǔn)確后，使用“文字轉(zhuǎn)成語音生成器”轉(zhuǎn)為音頻文件。

文化故事與民間傳說：對比歷史檔案及調(diào)查的實際情況，對有明顯錯漏、變化的，與文物管理所溝通確認(rèn)后，進(jìn)行修改補充。

1.4 信息梳理與整合

對獲取的不可移動文物信息數(shù)據(jù)按照設(shè)定的文物種類和信息類型進(jìn)行梳理、處理、整合、檢查，必要時做藝術(shù)化處理；根據(jù)文物分層分類標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)類型定義及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、檢查及評定；形成與每一處文物一一對應(yīng)的文物全貌數(shù)據(jù)信息。所有合格信息成果以對象數(shù)據(jù)庫形式最終存儲到數(shù)據(jù)庫中。

1.5 場景制作與數(shù)據(jù)庫建設(shè)

根據(jù)獲取的文物現(xiàn)狀場景圖像等信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻場景、全景視圖的制作，并建立其與地理空間位置和方位信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，一同錄入文物視頻全景視圖數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)收集、采集、整理、檢查后的不可移動文物資料信息，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、格式統(tǒng)一、跨平臺的不可移動文物數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫共包含13 類文物信息，表1 為數(shù)據(jù)庫文物信息表格詳細(xì)信息。

表1 數(shù)據(jù)庫文物信息表格詳情

1.6 系統(tǒng)開發(fā)

按照軟件工程的要求和步驟，經(jīng)過軟件需求分析、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼、測試、軟件系統(tǒng)評審等過程實現(xiàn)各項功能。

本項目的系統(tǒng)開發(fā)分為兩部分：服務(wù)器端的軟件開發(fā)和展示窗口端的應(yīng)用開發(fā)。

服務(wù)器端的軟件開發(fā)和展示窗口端的平臺開發(fā)均針對三種不同硬件環(huán)境及操作系統(tǒng)。

（1）服務(wù)于大屏幕的Windows 操作系統(tǒng)；

（2）服務(wù)于移動設(shè)備的Android 操作系統(tǒng)；

（3）服務(wù)于移動設(shè)備的iOS 操作系統(tǒng)。

1.7 平臺部署與試運行

在實際軟硬件環(huán)境下進(jìn)行平臺的發(fā)布安裝和試運行，并對出現(xiàn)的技術(shù)問題和用戶提出的問題進(jìn)行改進(jìn)。

2 系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

（1）大屏幕端

不可移動文物展示系統(tǒng)大屏幕端采用B/S 架構(gòu)模式，提高文物信息管理的性能，系統(tǒng)服務(wù)器和客戶端均基于SuperMap 平臺進(jìn)行開發(fā)[11—12]。圖2 為大屏幕端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2 大屏幕端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

Web 服務(wù)器、地圖服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署于同一臺高性能機(jī)架式服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)部署在用戶辦公網(wǎng)絡(luò)中；辦公電腦使用用戶現(xiàn)有的電腦，最好配有獨立顯卡；大屏幕一體機(jī)和服務(wù)器之間，通過有線網(wǎng)絡(luò)連接。

（2）移動端

結(jié)合用戶需求及當(dāng)下流行的軟件架構(gòu)，移動端采用B/S 結(jié)構(gòu)，基于Vue 框架[13]，以當(dāng)前用戶常用的免費導(dǎo)航地圖為底圖進(jìn)行開發(fā)，圖3 為移動端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3 移動端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署于云服務(wù)器；設(shè)備為用戶日常使用手機(jī)，支持手機(jī)系統(tǒng)包括Android 系統(tǒng)及iOS系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)層、邏輯層和表現(xiàn)層三個層次的結(jié)構(gòu)體系，圖4 為系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖。

圖4 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)層：為高效存儲和管理不可移動文物的地理數(shù)據(jù)和相關(guān)資源信息，創(chuàng)建了地理影像、平面圖、三維場景、文物屬性、人文歷史故事、照片、視頻等數(shù)據(jù)庫。

邏輯層：采用Web 組件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，采用SuperMap 組件及Vue 組件，構(gòu)建桌面端和移動端系統(tǒng)，并結(jié)合數(shù)據(jù)引擎，共同完成不可移動文物展示系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用層：為不可移動文物展示系統(tǒng)人機(jī)交互層，用戶可在該層面進(jìn)行文物瀏覽、統(tǒng)計查詢等操作。考慮到安全性，系統(tǒng)分政務(wù)管理和公眾服務(wù)兩部分。

2.3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

（1）大屏幕功能

不可移動文物展示系統(tǒng)大屏幕端采用B/S 結(jié)構(gòu)，客戶端無需安裝，只要有瀏覽器即可訪問程序。地圖服務(wù)器采用SuperMap 的iServer，Web 服務(wù)器采用Tomcat；數(shù)據(jù)庫采用MySQL；服務(wù)端程序編程采用Java 語言，網(wǎng)頁端采用HTML5、JavaScript。具體功能包括：在遙感地圖、矢量要素地圖上，采用圖標(biāo)符號展示文物的地理位置和空間分布；展示文物鎮(zhèn)域分布專題圖；進(jìn)行地圖平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等操作；按照文物級別、文物類別、歷史分布、鎮(zhèn)域分布等進(jìn)行查詢統(tǒng)計；按照文物名稱進(jìn)行搜索定位；播放文物視頻及音頻；瀏覽360°全景照片；進(jìn)行文物名稱標(biāo)注；顯示當(dāng)前日期、星期、時間、天氣等信息。

（2）移動端功能

不可移動文物移動端展示系統(tǒng)同樣采用B/S 結(jié)構(gòu)，展示各處不可移動文物中可向公眾開放的部分，可用于Android 和iOS 兩種操作系統(tǒng)，開發(fā)語言均為HTML5、Vue。移動端的服務(wù)器部署在云服務(wù)器上，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫同樣采用MySQL，Web 服務(wù)器采用Tomcat。具體功能包括：在系統(tǒng)首頁展示不可移動文物地圖分布；對地圖進(jìn)行縮放、移屏等操作；在地圖中顯示當(dāng)前所在位置；對文物信息進(jìn)行瀏覽、交互；展示文物簡介、普通照片、360°全景照片、音頻、視頻等詳細(xì)信息；分享文物信息；導(dǎo)航至文物所在地；掃描文物二維碼，查看該文物的詳細(xì)信息等。

3 結(jié)論與建議

不可移動文物展示系統(tǒng)實現(xiàn)了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的梳理、整合、存儲、管理，并使之標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、系統(tǒng)化；系統(tǒng)采用開放架構(gòu)，建立了不同信息資源間的復(fù)雜相互關(guān)系以及與空間地理位置的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

構(gòu)建不可移動文物數(shù)字化展示平臺，實現(xiàn)不可移動文物的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化、規(guī)范化展示，便于政府等管理部門快速、便捷、綜合地了解轄區(qū)內(nèi)所有不可移動文物的分布及現(xiàn)狀，進(jìn)一步提升政府文物規(guī)劃決策效率；方便社會公眾瀏覽查詢文物點的地理位置、分布情況、文物現(xiàn)狀信息，并可在手機(jī)APP 系統(tǒng)中進(jìn)行交通導(dǎo)航等，進(jìn)一步拉近游客和文物的距離，推動文旅的發(fā)展。