【学术前沿】利用Web-GIS系统进行文物建筑的预防性保护

深度学习入门笔记

共 2716字,需浏览 6分钟

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2021-01-30 22:37

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01

文章摘要


预防性保护方法的有效实施需要使用标准化和健壮的工具,能够整合来自多个来源的数据,检查和诊断技术,并确保专家和非专家用户之间的适当信息传递。旨在让一步的电流保护的艺术方法,一个前沿Web-GIS技术诉诸直觉360°全景图和三维点云与物联网相结合提出了工作,展示如何连接物理世界和数字世界文化遗产的适当的文档和管理。为了验证这种开创性的方法,我们将西班牙最具代表性和最复杂的历史建筑之一——萨拉曼卡总历史图书馆作为一个案例进行研究。



02

文章导读


预防性保护被认为是维护和保护文物建筑和遗址最有效的方法。然而,它的有效实施带来了不同的挑战,要求使用标准化和集成的工作流程来记录、注册和管理信息,以及技术人员(专家用户)和建筑物的业主/管理者(非专家用户)之间的适当通信协议。基于这些考虑,在缺乏系统政策的情况下,欧洲遗产保护项目(heritage care)(历史文化遗产监测与预防性保护,参考SOE1/P5/P0258)一直在推动西南欧洲实施基于数字的分级预防性保护体系。

这个系统的灵感来自于佛兰德——一个公共组织,影响日常维护实践在荷兰和佛兰德斯,但引入了新的实质性的发展形式的数字工具以适应时代的要求,提高服务的质量提供了。文物保育系统以三个互补的服务水平为基础,其主要支柱是在最新的数字化和智能技术(例如摄影测量、无人机、激光扫描或建筑信息建模等)的支持下,有系统的检查和监测过程。


本论文的重点是详细介绍PlusCare协议,探讨主要的社会行为者(一方面是检查员,另一方面是遗产拥有者/管理者)在整个保护过程中发挥的作用。

通过地理信息学实现了PlusCare协议的核心,即对不同检测和诊断技术信息的集成。该学科包括数据采集方法,如摄影测量、激光扫描或遥感,促进地理信息方法的使用,以保护文化遗产,如地理信息系统(GIS)或建筑信息模型(BIM)。前者是基于地理空间数据库的使用,该数据库能够存储大量的字母数字信息以及栅格和矢量产品,所有这些都正确地地理定位为。由于这种能力,在城市和建筑级别中,有许多应用使用GIS进行遗产保护,其中的信息可以根据不同的标准进行过滤。后者已经成为一种智能管理系统,专注于创建全3D数字模型,并填充与材料、建筑系统、损害、监测网络等相关的有意义的属性。这种信息集成是在一个可互操作的框架内进行的,这使得BIM方法成为预防性保护计划管理的一个非常强大的工具。


为此,开发了一种新的WEB-GIS工具,通过结合虚拟化、物联网(IoT)——即监控网络和互操作性协议的最新进展,来利用地理信息学提供的潜力。所有这些技术都融合到一个独特的网络平台,称为PlusCare系统。该系统由一个强大的地理空间数据库进行补充,允许高级查询,以便通过沉浸式的虚拟游览来改善用户体验。




03

传统护理的数字方法


PlusCare协议
正如在介绍中所强调的,这项工作的主要目标是详细展示PlusCare协议的开发阶段,它对应于HeritageCare方法的第二级服务水平(SL2)。这一层次旨在增加对被检查文物建筑和相关室内资产的认识,整合和补充SL1中收集的信息。该协议包括两个类似的工作流程,取决于是否存在先前的SL2检查。


PlusCare系统

PlusCare协议的有效实施要求开发一种工具,该工具不仅能够集成不同的数据源(包括IoT),还提供了一个直观的环境建筑物的所有者和管理者(非专家用户)可以访问哪些重要信息,以有效地预防性保护其遗产。为了使这成为可能,一个新的网络-地理信息系统被创造出来:PlusCare。这种工具结合了地理数据库模型、互操作性协议和数字化策略的最新进展,能够主动保护历史建筑。图2显示了该系统及其主要引擎的流程图。按照图示,PlusCare系统汇聚成一个双web环境:i)一个为专家用户;ii)另一款供非专业用户使用。



04

主要结论


本文提出了一种历史遗迹预防性保护的新范式。考虑到数字化在遗产保护的背景下所扮演的主导角色,本研究旨在展示遗产保护方法的主要数字输出之一,即PlusCare系统的逐步发展。向非专业人士传递资料的过程十分顺利和方便,为文物古迹的业主和管理者提供一个互动和直观的工具,方便他们监察文物古迹的活动,并协助他们作出预防性文物保护行动的决策。本文提供了PlusCare系统的全部细节,并通过一个案例研究应用程序进行验证,该应用程序以西班牙最具代表性的文化遗产建筑之一:萨拉曼卡大学的历史图书馆为调查对象。


通过对这个基于数字的工具的验证,可以得出以下结论:

PlusCare系统是HeritageCare平台的Web-GIS应用,根植于数字化技术、监控网络和物联网概念的最新进展,为预防性保护的新范式铺平了道路。

地理空间数据库的一体化使大量多学科资料的管理变得合理化,从而可以根据不同的标准过滤大量储存的数据。

使用颜色分级标准来评定位于文物遗址内的资产的保育状况,可使非专业使用者更好地解释视察结果,并可协助他们确定预防性保育行动的优先次序。

与监视数据相关的KPI和基于颜色的警告级别的实施也提供了直接的方法最终用户了解重新设计的可接受性的指标固定值并采取基于状况的维护措施。


对三维点云和360°图像的金字塔加载方案的开发能够优化计算需求。另外,根据平台的时间响应测试,在使用普通PC时,平台加载主界面的平均响应时间仅为1.8 s;加载高级搜索结果的时间为0.5秒;加载整个3D点云需要4.1秒(低八叉树级别)。

全景照片的直观性与地理空间信息和移动设备相结合,进一步增强了用户在穿越历史遗迹时的体验。这一经验可以成为使主要社会行动者参与积极预防性保护其遗产的有力支持工具。

与BIM方法不同,PlusCare系统不需要任何结构化数据模板或特定的对象库来进行遗产的三维虚拟重建。度量值和形态值同样重要,可以利用它们来交叉检查并准确描述基于hbim的模型应该包含的定量信息。此外,PlusCare系统的最终输出对非专业用户来说更加友好易用。



 END

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