空間信息技術重構世界遺產

基於VR/AR技術的數字圓明園。圖為大水法。

圖為數字圓明園中的上下天光。

　　我國世界遺產數量多、類型全，是名副其實的世界遺產大國。截至2019年7月，我國已經擁有世界遺產55項，其中世界文化與自然雙遺產和世界自然遺產的數量都排在世界前列。

　　世界遺產保護與利用，直接應用了空間信息技術的最新成果。中國在相關領域的進展如何？我們專訪了清華大學建筑學院黨安榮教授。

　　在文化遺產與自然遺產領域，空間信息技術應用的總體狀況如何？

　　黨安榮：世界遺產的保護與利用需要空間信息技術的支撐，這包含了GIS以及遙感/測繪、衛星導航定位、虛擬現實/增強現實等技術。

　　20世紀90年代，我國在世界遺產的保護與利用中就開始探索應用空間信息技術，比如將地理信息系統（GIS）與遙感（RS）技術，應用於資源的調查與監測、數據的管理與分析、業務的支撐與決策等方面。

　　進入21世紀，特別是2010年以來，國產遙感技術平台多樣化，遙感數據類型逐步豐富，地理信息系統進入網絡化和雲服務化階段﹔尤其是衛星導航定位技術（GNSS）及我國北斗系統（BDS）的建設與應用發展，虛擬現實（VR）與增強現實（AR）技術和大數據及雲計算技術的興起與應用探索……這使得我國世界遺產保護在空間信息技術應用研究領域備受關注。近年來，研究進展明顯、成果突出。

　　這種研究和應用是全方位進行的嗎？

　　黨安榮：是的，這體現在世界遺產保護與應用的宏觀、中觀、微觀各個層面的應用。

　　在宏觀層面，進行了中國世界遺產數據庫建設，中國世界文化遺產遙感數據庫及示范地動態監測研究、中國世界文化遺產監測預警體系建設，中國世界文化遺產動態信息系統和監測預警系統試點，遙感技術在中華文明探源中的應用研究等重大工程﹔中觀層面的工作包括京杭大運河保護地理信息系統建設、大運河歷史文化環境保護支持系統研發、長城資源保護管理信息系統建設、世界自然遺產地九寨溝數字景區與智慧景區建設、世界文化與自然混合遺產地黃山數字景區與智慧景區建設、智慧頤和園平台建設、再現圓明園系統研發等。

　　在更細化的微觀層面，既有遺產資源動態變化監測、遺產數據庫建設、遺產保護規劃與管理信息系統研發，也有不可移動及可以動文物的數字化採集、三維建模、虛擬修復、虛擬展示、數字博物館建設等。

　　客觀來看，這些大面積、深入的應用研究，大致處於怎樣的水平？

　　黨安榮：總體來看，我國在世界遺產（自然遺產與文化遺產）領域空間信息技術的應用，雖然與世界同行相比，起步相對晚一些﹔但無論是技術方法研究、還是信息系統研發以及工程項目實踐及保護管理中的應用，整體發展狀況保持與世界同步，部分領域的進展還有領先的方面。

　　世界遺產需要廣泛的社會支持。空間信息技術在數字化展示傳播方面可以發揮哪些作用？

　　黨安榮：無論文化遺產還是自然遺產，其保護、管理、利用過程中，數字化展示與傳播都有著重要作用。通過數字化展示傳播，可有助於達到普及科學知識、提升綜合素養、認同遺產價值、喚醒保護意識、促進保護傳承等多種效果。因此，世界遺產數字化展示傳播一直受到各界重視。然而，這項應用始終離不開空間信息技術的支撐與保障，從遺產數字化的信息採集、處理、分析、建模、管理，到遺產價值的數字化闡釋、展示、傳播，都需要空間信息技術中的遙感技術、測繪技術、激光掃描技術、三維建模技術、數據管理技術、GIS空間分析技術、GIS平台集成技術、VR/AR展示技術等的支撐。這些技術將遺產本體及其環境數字化，實現從物質空間到信息空間的轉變﹔而且，在展示傳播之前，也需要借助多種分析技術方法達到對遺產價值的准確認知與闡釋，從而保障展示傳播准確的遺產價值，否則達不到遺產展示傳播及保護傳承的目的。

　　在未來，空間信息技術又會在文化遺產、自然遺產保護中扮演哪些角色？

　　黨安榮：面向未來，空間信息技術在文化遺產及自然遺產保護中扮演的角色將越來越重要，這是由兩個方面的發展趨勢所決定的：一方面，隨著我國生態文明體系建設與文化強國戰略的實施，文化遺產及自然遺產保護的需求越來越突出，這種需求將更加精細、及時、高效、動態、以人為本﹔另一方面，隨著數字中國智慧社會的建設與科技強國戰略的實施，空間信息技術方法不斷豐富、多元、快速、精准。

　　上述的需求牽引與技術推動相結合，必將推動在文化遺產及自然遺產保護中空間信息技術應用向廣度與深度發展，我認為將會呈現“孿生、融合、智慧”三個重要特征：所謂“孿生”體現遺產保護過程中物質空間與信息空間的互動，以及遺產數字化保護對原真性和完整性的遵從﹔“融合”體現文化遺產及自然遺產保護需要多種技術方法、多源時空數據、多類學科體系的集成與融貫﹔“智慧”則是將空間信息技術與自然系統的智慧和社會文化的智慧相疊加，形成支撐遺產保護與決策的智慧，這是遺產保護智慧化的發展趨勢與目標。

　　（黨安榮：清華大學建筑學院教授，清華大學人居環境信息實驗室主任，清華大學國家文物局重點科研基地主任，主要研究方向為城鄉規劃與文化遺產保護新技術）

　　鏈接

　　1.地理信息技術在文化遺產與自然遺產領域的應用

　　當前，我國第三代北斗全球衛星導航系統的建設、高分遙感工程的建設、網絡GIS雲服務體系的建設，使得空間信息技術在文化遺產及自然遺產保護領域的應用場景非常豐富：如遙感考古信息系統研發、遺產資源的動態變化監測，森林火災的監測分析和預警決策，地質災害的監測分析和預警決策，遺產病虫害的監測分析和預警決策、遺產本體及其環境劣質化動態監測分析，游客行為的動態監測與時空分析，遺產保護與管理信息系統，遺產地智能導覽信息系統、虛擬博物館及其展示傳播系統等。

　　2.當前數據遺產保護信息平台的集成化特點

　　隨著空間信息技術的進一步發展，其在文化及自然遺產保護領域的應用呈現出集成與融合的特點，就是需要將RS、GIS、GNSS、VR/AR，以及物聯網、大數據、雲計算等技術進行集成與融合，借助物聯網體系及無人機遙感，動態監測與獲取數據，形成集多種類型數據與一體的時空大數據資源，然后在GIS平台上開發多種類型的監測分析功能，包括游客管理與服務、遺產本體保護與管理、遺產環境變化與分析等，從而可以隨時對時空大數據資源進行分析挖掘，為遺產的保護與利用提供決策支持。