摘要：数字化方式是传播遗产价值的重要手段之一,长城作为世界上最大的线型文化遗产具有独特的历史、艺术和科学价值。在文化遗产数字化保护的长期发展中,以往人们较多关注考古器物、字画、文稿等可移动文物和大型佛龛、壁画等不可移动文物领域的数字化修复,但是对长城遗址的数字化修复研究极少。本文立足于数字化修复中多源证据的重要性,结合长城的原貌价值及真实性保护理念,总结了长城数字化修复的基本概念;提出了从领域知识构建、证据转化、证据融合、语义建模到知识服务整个过程的长城数字化修复总体思路,并分析了面临的3个基本问题,包含长城认知、数据采集及证据转化、复原理念及实现问题;继而从长城领域知识构建、数字化修复关键技术和面向需求的知识服务3方面阐述了长城数字化修复的研究方向与重点;最后以九眼楼为例,介绍了数字化修复框架下的修复成果。

摘要：壁画是人类文明的瑰宝,具有极高的历史意义与艺术价值,而颜料是壁画表面信息的重要组成部分。针对壁画表面同色系颜料肉眼难以辨认的问题,提出了基于归一化光谱指数的颜料识别方法。利用地物波谱仪获取颜料的光谱反射率,覆盖波长为350~2500 nm。通过一阶导数初步选择特征波段,利用欧氏距离作为可分性指标确定最终4个特征波段,构建归一化光谱特征指数。通过区分度来选取最优指数,区分度大于0.5则认为颜料易于区分。以绿色系颜料为例,选取氯铜矿、铜绿、绿玛瑙、绿松石、群绿、石绿、云母绿7种绿色颜料,构建了绿色系不同颜料的光谱特征指数,并以同样的方法构建了其他色系的光谱特征指数。以模拟壁画与云冈石窟06窟西壁壁画作为验证数据,利用所提出的同色系光谱特征指数、光谱角、欧氏距离、光谱特征拟合、二进制编码匹配分别进行颜料识别。结果表明所提方法能有效识别同色系颜料,对于壁画同色系颜料的快速准确识别具有实践意义。

摘要：文物复制是文化遗产(尤其是超大型不可移动文物)保护、传承和发展的重要基础,三维激光扫描、3D打印等新兴技术的发展为文物复制提供了新的思路。本研究以云冈第18窟为研究对象,首次探索并建立了基于高精度三维模型的超大型文物等比例高保真复制技术体系,主要包括:高保真数据获取、三维重建、复制模型分块、打印与安装、高保真涂料喷绘。该方法已应用在云冈第18窟等大型石窟类文物的等比例高保真复制工程。结果表明,本方法能够实现大型石窟类文物的高保真等比例复制,复制成果满足可移动的实际需求。该方法可为类似的文化遗产保护工作提供一定的借鉴和指导。

摘要：针对海量激光点云异地实时扫描处理困难和现场绝对坐标系的配准问题,结合北斗/GNSS定位系统和5G通讯技术研制一套低成本地基激光雷达测量系统。该测量系统由激光雷达、高精度电机、北斗/GNSS接收模块和5G模组集成,激光雷达采集点云信息,高精度电机获取角度信息,北斗/GNSS接收模块接收时间并通过自主研发的时间同步模块,与高精度电机与激光雷达进行时间标记,获取带有时间标签的点云和角度文件,并通过5G通讯技术实时传输。终端通过自主研发的数据预处理软件,通过线性插值算法进行多帧点云时空配准,室外根据北斗/GNSS坐标进行多站激光点云粗配准,室内无北斗/GNSS环境下通过单站特征点进行多站点云粗配准,再利用临近迭代算法进行精配准以完成整体配准,并在自主研发的实时点云管理与可视化系统上进行可视化。实验表明该测量系统使用5G通讯技术传输速率50 Mbit/s,可以实现异地实时扫描传输,配准后的点云误差在3 mm以下,可为数字孪生、物质文化遗产监测、特大异形建筑施工运维分析等实时应用领域提供数字基础设施。

摘要：针对抢劫犯罪发生的时空模式等相关问题,提出了基于时空立方体模型的时空特征探索方法。该方法既能从时空维度挖掘犯罪事件的特征,又以时空立方体方法宏观展示其热点时空分布,有助于城市治安辅助决策。文章以美国费城的抢劫犯罪案件为研究数据,实验结果表明,该方法能够较全面地揭示抢劫犯罪案件在时间、空间及时空分布特征:①抢劫犯罪案件存在明显的时间和空间聚类特性;②从空间分布分析,抢劫事件多分布于西费城以及费城北区;③从时序分析,1月和12月为抢劫犯罪的高发时段;以日为尺度,抢劫犯罪多发生在夜晚,这与犯罪学相关规律一致;④从时空规律分析,随着时间的推移,热点以费城北区为中心逐渐向周围扩散。本研究能为警力巡查调度、案件预测等提供辅助决策,并可推广应用到其他领域。

摘要：古木建筑关键构件的尺寸信息是其安全性能评估与提升、历史文化传承的重要基础,然而该信息的提取尚缺乏高效、高精度的方法。三维激光扫描的精细测绘技术为该问题的解决提供了科学手段,但点云数据体量庞大,无法直接获取尺寸信息。针对尺寸信息的多细节层级(LoD)特性,提出了多LoD模型标准,建议了相应的显著几何特征参数。结合高保真点云数据,系统地提出了一套基于点云数据的关键构件多LoD尺寸信息自动化提取方法,可准确、高效地提取多LoD尺寸信息。对典型关键构件进行了多LoD尺寸信息提取,该方法可在7min内完成百万级点云数据的信息提取,且尺寸相对误差不超过2%,绝对误差绝大部分小于0.5mm,验证了该方法的高效性和可靠性。

摘要：古木建筑具有极高的价值,科学认识其损伤现状,并对损伤进行直观表达与信息自动集成,有利于更好地进行文化传承。尽管建筑遗产信息模型(HBIM)技术具有模型与信息高度关联的特点,可将信息整合至模型中,与古建筑信息表达集成需求高度契合,但在应用方面仍存在部分难题,如损伤模型表达精细度划分,损伤信息量庞大难以快速集成。本文以古木建筑裂缝损伤为例,首先建议了裂缝模型多细节层次(LoD)表达标准;然后分析了HBIM的信息集成方式,其在Revit软件中以电子列表方式管理构件信息;为解决信息量大的难题,对软件进行二次开发编写外部命令,加载成为外部应用实现信息自动集成更新;最后以一古木建筑HBIM模型进行方法验证,4 s内完成了64根柱子的信息自动化集成。表明了裂缝多LoD表达方法与信息自动集成算法的高效性与可靠性,可为历史建筑信息的表达、集成与管理提供方法借鉴。

摘要：室内外一体化导航是目前的研究热点,相对于较为成熟的室外导航技术,室内定位技术相对滞后,因此无法满足现实生活中日益增长的室内外一体化导航需求。对于日新月异的智能机器人或无人机技术,传统的以二维图为基础的导航路径规划无法满足其对室内外精确导航的需求。因此,如何快速有效地实现室内外一体化三维导航路径规划成为迫切需要解决的问题。本文基于CityEngine和SketchUp三维设计平台,以北京建筑大学为例,利用校园遥感影像数据,建筑属性数据及学院楼建筑平面图,实现了数字校园室内外精细三维建模,并在此基础上,利用Arc GIS建模工具对校园室内外三维导航路径网络进行提取与规划,为智能机器人或无人机室内外一体化智能导航提供了技术支持。

摘要：针对胡同规划对建筑物立面信息的需求和传统观测手段存在的数据采集不全面、精度低等问题,该文提出一种基于三维点云自动生成胡同立面正射影像图的方法。利用解析平行变换方法生成等比例尺的正射影像灰度和彩色图,对胡同的立面进行直观展示和量测分析,为胡同规划设计提供精确数据。通过对大栅栏历史保护区的应用,验证该方法的可行性和高效性,自动生成的等比例正射影像图精度达到毫米级,在保证观测精度的前提下,为胡同规划保护提供数据量较小且完整的基础数据,避免数据冗余,提高工作效率,方便各领域使用,对胡同的规划保护具有重要的借鉴意义。

摘要：为了更好地对应县木塔进行保护,需要分析其形变程度,了解木塔的健康状况,进而制定科学的保护方案。利用地面激光雷达、高精度全站仪等测量传感器,通过激光雷达扫描和全站仪控制测量相结合的方案采集监测数据。首先对采集的点云数据进行预处理,外部点云采用整体配准算法进行配准,通过特征进行粗配准和迭代最近点(ICP)算法进行精配准的两次配准,配准后根据控制点完成内、外点云坐标转换,通过罗德里格矩阵求解空间转换参数,最终得到绝对坐标系下的整体点云模型。对点云模型进行多种剖切,测量出柱子的倾斜角度、偏移距离以及整体倾斜角度等数据,定量分析单柱、单层及整体的形变。结果表明:应县木塔各层柱子都存在形变,木塔第2层形变较大,其中M2W23号柱子倾斜最严重;各层均向东北方向有不同程度的倾斜,西南面柱子的位移量普遍较大;从整体上看,木塔向东北方向倾斜并存在着复杂的扭转变形,木塔西侧由南向北发生顺时针扭转,东侧由南向北发生逆时针扭转;应县木塔正处于严重的形变中,急需进行保护。