古村落数据库建构技术

古村落数据库建构技术
古村落无论是从规模、内涵、还是价值来讲都是中国最大的文化遗产。

然而，古村落的保护现状却不容乐观。

在经济快速发展的 21 世纪，许多保存完好的古村落遭受到冲击，甚至面临着遭受破坏的危险。

人口的快速增加，向集聚化、现代化、经济化的发展，正日益侵蚀着古村落文化遗产赖以生存的环境，许多具有历史意义的古村落的历史真实性正在消失。

因此，古村落保护规划正日益成为规划实践的热点之一。

然而，古村落保护与其他文化遗产保护一样，是一项长期的、动态的过程，需要全过程的动态控制和调整，这就要求规划设计、文物保护和管理部门能够及时掌握各种反映现状的动态资料，并将此作为管理部门保护和管理的依据。

这将需要建立一个巨大数据库，包括图形数据、属性数据、图像数据等。

传统技术难以满足形势发展的需要。

因此古村落保护需要新的理论方法和技术手段支持。

地理信息系统(GIS)，遥感（RS）、全球定位系统(GPS)等现代信息技术在空间信息获取、处理、管理和分析上有着强大的优势。

现代技术的介入将对古村落文化遗产保护水平的提高起到决定性作用。

一、传统古村落数据库构建方法的不足
早在2004年，贵州黎平县就建立了“生态博物馆”，对地扪进行整体保护。

工作人员和志愿者们每天都要用相机、录音笔等记录地扪的变化，劝说村民不要拆旧房子，或者双方相互妥协，用木板把新建的砖瓦房包起来，尽量维持寨子的整体面貌。

通过这个传统的方法获取数据，进行村落保护规划难免存在如下缺点：一是速度慢，效率低；二是缺乏对大量数据的理性分析，主观随意性大，难免挂一漏万；三是缺乏弹性，重结果，不重过程；四是偏重形态方面的分析，过于注重图面效果。

二、现代技术在古村落数据库建构上的应用
一）3S技术
1.遥感(RS)技术
遥感技术（Remote Sensing）是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。

遥感技术可以为文化遗产的调查、评估、规划、考古研究、管理和监测提供了前空间和属性数据，提供多源
10 米级、米级、分米级空间分辨率的航天或航空遥感影像。

2.地理信息系统(GIS)技术
地理信息系统(Geographical Information System)，美国联邦数字地图协调委员会(FICCDC)认为GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

地理信息系统技术可以为文化遗产海量空间数据或非空间数据的网络环境下的获取、输入、处理、分析、制图与输出提供了强大的技术手段。

3.全球定位系统（GPS）技术
全球定位系统（Global Positioning System），是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

全球定位系统技术可以为文化遗产的田野调查、测绘、定位提供全天候、快捷的量测工具，能够为文化遗产的测绘与定位带来根本性变革。

综合3S技术，利用GPS、全站仪、三维激光扫描仪等先进仪器设备对遗存进行勘查测绘，可为精确掌握古村落文化遗产现状，进行文化遗产现状调查与测绘提供强力的技术支持，大大提高数据采集的效率。

在GIS技术平台下，根据古村落规划、保护和管理的需求建立古村落保护系统。

系统以属性数据库、空间数据库、图形数据库为基础，按照规划保护工作的流程，设计系统功能结构。

包括:属性数据输入、空间数据输入、图形数据输入、检索查询、规划成果、规划管理、数据输出和在线帮助等几个模块，各模块有机结合共同构成古村落规划、保护和管理系统。

GIS系统可实现数据的查询和分析功能。

矢量图查询在Citystar- GIS支持下，在对数据库的数据进行分析的基础上，可实现空间数据与属性的数据的双向查询。

GIS的空间分析功能是GIS的核心功能之一，利用此功能可以揭示古村落空间相互作用的关系及古村落持续发展过程中物质、能量和信息流动的空间规律，能提高古村落规划对于各类规划基础数据的分析处理能力以及对未来村落发展的预测、模拟和优化能力。

GIS三维可视化功能是GIS技术与虚拟现实技术结合而拓展出的功能，GIS的三维可视化功能主要应用于古村落保护规划中的现状分析和方案的确定，因为它可以从多视角、多场景中观察虚拟的古村落空间，能实现多方案的比较。

二）虚拟现实（VR）技术
虚拟现实(Virtual Reality，简称RV)技术，是一系列高新技术的汇集，包括计算机图形学、图像处理与模式识别、智能接口技术、人工智能、多传感器技术以及高度并行的实时计算技术。

虚拟现实技术可以为文化遗产的计算机三维乃至四维( 三维空间加时间维) 展示提供强大的功能。

目前，其应用已广泛涉及军事、教育培训、工程设计、商业、医学、影视、艺术、娱乐等众多领域，并带来了巨大的经济效益。

理想中的虚拟现实技术就是通过计算机创建一种虚拟环境，利用人类的视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等作用，使人产生身临其境的感觉。

通过虚拟现实技术能建造一个精确反映真实的物理性质及动态行为的人造环境的技术。

在这个环境中，用户通过各种虚拟现实工具可以实时地与对象进行各种交互。

简而言之，这是一种人进入计算机所创造的人造空间中，实现人机对话的技术。

我国传统建筑以木材、砖瓦为主要建筑材料，以木构架结构为主要的结构方式。

由于砖木材料本身的缺点，中国古建筑很容易受到风雨和火灾的损毁。

在对现存建筑进行维护时，由于工艺、材料缺失等原因，也很难严格保持古建筑的历史原貌。

虚拟现实的目标就是使古建筑能够准确而生动的在数字世界中长久保存下去。

虚拟现实技术主要是最近几年才应用于文化遗产的保护中，其在文化遗产保护方面的优势在于：投入成本低、具有视觉临境效果、对于复杂结构物体，能够真实还原。

利用虚拟现实技术建立虚拟古村落完全不用改变古村落文化遗产的原始风貌，使得重建与保护的矛盾得到了很好的解决，也无需担心因历史资料缺失而引起无法弥补的遗憾。

古村落虚拟现实技术保护平台的搭建，在目前的技术条件下完全可以实现。

大致分三部分完成:①数据采集。

对原始数据进行测量、拍摄，这些数据在后续工作中可以起到关键的作用。

本部分的数据资源可以和GIS的数据资源进行互补共享。

②3D软件建模。

这个过程是整个项目的关键所在，在数据采集的基础上，运用3D软件对村落古建筑进行逐一再现。

利用3DS MAX 构建模型主要工作有：划分场景单元、主要建筑物建模、次要建筑物建模等三部分。

③虚拟现实软件完成交互设计。

交互的概念就是人们通过外围设备，对计算机程序中的物件进行相关控制。

简单地说，就如3D游戏一样，人们在游戏的过程中能够在虚拟的环境操纵相关物体。

三）数字化信息获取与保存技术
数字化信息获取与保存技术就是利用先进的二维三维扫描、数字摄影、三维建模与图像处理等技术，实现物体图形结构与纹理等信息的高精度获取与保存。

数字化信息获取与保存技术应用范围非常广泛，在GIS系统和虚拟现实技术中都涉及它的应用。

数字化信息获取与保存技术主要是提供准确的数字化信息，不仅能应用于GIS技术和虚拟现实技术的实体数据的采集、保存及数据库建设，还广泛应用于古村落非物质文化遗产的保护。

借用数字化信息获取与保存技术，重构非遗信息，以适应现代信息环境，促进非遗的信息化生存与发展，是对“非遗”存在方式的一种新型的保护方法。

它可以把“非遗”的档案资料，如手稿、音乐、照片、影像、艺术图片等，通过编辑转化为数字化格式，以“保真”的形式保存于计算机硬盘、光盘等物质介质中，进行永久保存。

对于“非遗”的保护方式，学界一般认为有两种，一种是“静态保护方式”，就是对“非遗”进行普查、采录，采用数字化的方式进行传播、整理、分析、存储。

“动态保护方式”是一种重点的保护，它是在全面普查的基础上选择优秀的，有可能持续发展的“非遗”进行抢救性保护以使它适应新时代的需要延续其生命力。

动态的重要保护与保存同静态的全面保护与保存二者缺一不可。

特别应该看到全面普查采录的静态保护与保存正是动态保护与保存的基础。

数字化信息获取与保存技术主要应用于“非遗”的静态保护中，对于古村落中遗留的“非遗”同样也可以用此技术对其进行保护。

数字化信息获取与保存技术将与古村落“非遗”相关的文字、图像、声音、视频及三维数据信息，进行数字化保存、组织、存储，为文化遗产的保护、开发与利用服务。

比如，对“刺绣、剪纸”等传统手工艺的保护，可以首先采用数字相机和扫描仪对其进行编辑并转化为数字化格式，生成二维图像，然后进行图像处理并保存于计算机或光盘里。

对于“民间表演”可以首先采用数字化的录制，然后通过计算机进行文件整理、剪辑和永久保存。

对于不同的非物质文化遗产的数字化保护需要结合实际情况进行具体分析。

面对海量的信息资料，数字化信息获取与保存技术对保存和再现的具体操作有着较高的要求，不能简单进行数据堆积，必须在全面调查发掘的基础上，按“数字化”、“多媒体格式”的要求进行加工、整理，分类编码后，再系统化地分类存入数据库。

数字化信息获取与保存技术是古村落“非遗”保护中常用的技术，对于古村落不同类型的“非遗”还可以用到虚拟文物修复、复原及演变模拟技术，数字化图案、工艺品辅助设计系统，数字化故事编排与讲述技术，数字化舞蹈编排与声音驱动技术等数字化信息技术。

三、现代技术的一些不足以及未来展望
现代技术在古村落数据库建构上的应用，为古村落保护规划和管理带来了极大的方便。

但在工作过程中，也遇到许多问题，有待解决。

①在体系结构上，对规划空间数据和属性数据统一管理等技术问题尚没完全解决，不能充分发挥出规划管理信息系统的优势。

②严重缺乏相关的技术人才，尤其是在GIS方面，管理信息系统系统建成以后，还需要对系统软件进行升级、二次开发、数据更新和硬件更新等，为满足用户的新要求，还需要进行功能扩增或完善，如没有相应的技术人员做这些工作，其系统就会很快过时，不起作用。

③城市GIS基础信息不能共享，主要是大例尺基础地形图数据库不能共享。

数据是 GIS的血液，数据的采集和建库是繁重的技术劳动，由于测绘部门的数据没有形成标准化、统一化，为数据的转换带来了许多不便。

④GIS系统建设是一项复杂的系统工程耗资巨大、周期长，效益回收相对滞后。

用数字化手段，现代技术取代传统手工编目的方式管理的古村落调查资料，按照相关规范与标准实现古村落遗产数字资源的永久保存，将为古村落的保护提供诸多的便利，并夯下坚实的基础。

随着中国信息化程度的提高和计算机技术的发展，由于现代技术在处理庞大的数据库时的空间信息综合能力和直观表现能力，能高效率地理性地分析和管理古村落数据库。

因此我想我国现代技术会在古村落数据库建构上更加广泛的应用。

现代技术将在文化遗产保护领域，我国建设和规划领域得到更大的发展，为管理的科学化、现代化发挥越来越大的作用。

参考文献：
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