蔣寰華 袁 淼 李昊楠 王宇熙

（遼寧傳媒學(xué)院，遼寧 沈陽 110136）

0 引言

古塔在中國歷史中具有重要地位，古塔文化是中華文化中的一頁［1］。古塔是古塔文化的重要組成部分。測(cè)繪古塔既要用到測(cè)繪技術(shù)，又要用到地理信息技術(shù)。對(duì)傳統(tǒng)民族文化進(jìn)行保護(hù)是具有重要應(yīng)用價(jià)值和學(xué)術(shù)價(jià)值的工作。而把各地古塔測(cè)繪數(shù)據(jù)存入同一個(gè)大數(shù)據(jù)庫可滿足古塔的測(cè)繪、研究和開發(fā)的需求。各地區(qū)、各部門的聯(lián)合使測(cè)繪后的古塔大數(shù)據(jù)技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)組合技術(shù)將不同地區(qū)測(cè)繪后的古塔數(shù)據(jù)庫統(tǒng)進(jìn)行融合。大數(shù)據(jù)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)古塔資源全面連通的信息技術(shù)［2］。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用有助于文化遺產(chǎn)進(jìn)行更高水平的傳承，大數(shù)據(jù)技術(shù)的開發(fā)有助于文化遺產(chǎn)的傳播，三維激光掃描與成像技術(shù)促進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展［3-5］。測(cè)繪后的三維激光掃描數(shù)據(jù)分布在各處，相關(guān)數(shù)據(jù)庫也分布在各處。對(duì)古塔歷史文化遺跡進(jìn)行多方位的瀏覽，才能對(duì)古塔的認(rèn)知達(dá)到更高水準(zhǔn)［6-7］。本研究針對(duì)不同激光掃描數(shù)據(jù)庫如何統(tǒng)一的問題，對(duì)測(cè)繪方案進(jìn)行梳理，對(duì)測(cè)繪方案的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行匯總，對(duì)測(cè)繪方案進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)激光測(cè)繪的未來發(fā)展方向進(jìn)行探討。

1 古塔數(shù)據(jù)采集方案

1.1 古塔數(shù)據(jù)采集工作

先對(duì)古塔進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研。本研究對(duì)前期文化傳承保護(hù)工作進(jìn)行總結(jié)，并提出下一步工作計(jì)劃，組織創(chuàng)新新媒體大賽策劃案和交互項(xiàng)目比賽。其中，在比賽項(xiàng)目中開展三項(xiàng)“古塔數(shù)字化在大數(shù)據(jù)中的展示”的小題目。在技術(shù)創(chuàng)新方面，進(jìn)行測(cè)繪研究，采用一點(diǎn)測(cè)繪的方式，形成古塔數(shù)字測(cè)繪點(diǎn)。采用數(shù)字化古塔技術(shù)來構(gòu)建古塔模型。使用大數(shù)據(jù)技術(shù)將分布在各地的古塔連成一片，互相補(bǔ)充，互相聯(lián)系。加強(qiáng)對(duì)古塔的研究，在科研項(xiàng)目上重視古塔研究，從測(cè)繪研究、數(shù)字化古塔技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)三個(gè)方面來研究古塔。由于測(cè)繪古塔采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行精確測(cè)量，并數(shù)字化重建模型，從而對(duì)古塔互聯(lián)網(wǎng)+三維動(dòng)漫建模有了進(jìn)一步的研究。

將獲取的三維激光掃描測(cè)量數(shù)據(jù)用來組成云數(shù)據(jù)圖。用地理信息系統(tǒng)對(duì)古塔數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位采集，對(duì)古塔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)要變換視點(diǎn)。第一級(jí)視點(diǎn)是地面平面圖，從古塔的最高點(diǎn)掃描到地面的各個(gè)延伸點(diǎn)，從而獲取古塔網(wǎng)點(diǎn)圖。這里采用分塊分點(diǎn)掃描古塔數(shù)據(jù)，古塔塔頂為一塊，古塔塔身為一塊，古塔塔座為一塊。將掃描后的三部分分點(diǎn)進(jìn)行匯集，從而形成各自特點(diǎn)。接下來是匯總，按照三點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)、三點(diǎn)匯一點(diǎn)的原則進(jìn)行匯總，即一個(gè)視點(diǎn)是由三個(gè)控制點(diǎn)對(duì)接而來的。以此類推，分別對(duì)各地的古塔進(jìn)行測(cè)繪。一些常見的古塔圖片見圖1。

1.2 古塔的技術(shù)定位

古塔數(shù)據(jù)庫分散在全國各處，且數(shù)據(jù)格式各不相同。數(shù)據(jù)整理分析是對(duì)古塔數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢與分析。通過查詢古塔的自然狀況與技術(shù)特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)古塔的定位。分析是指分析古塔的程序設(shè)計(jì)方法，即分析古塔的算法。分散的用戶通過連接（分為軟件連接和硬件連接）對(duì)所在的古塔數(shù)據(jù)庫進(jìn)行加工，還可進(jìn)行部分編程。

1.3 古塔數(shù)據(jù)庫的目標(biāo)

數(shù)據(jù)安全是訪問古塔地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵，訪問時(shí)要密切注意數(shù)據(jù)安全。古塔數(shù)據(jù)想安全通過系統(tǒng)，就要保證古塔數(shù)據(jù)不能失真，失真?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)為非法數(shù)據(jù)。傳輸數(shù)據(jù)是古塔地理信息系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。準(zhǔn)確傳遞數(shù)據(jù)信息，使數(shù)據(jù)信息不改變，這就是古塔地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的技術(shù)目標(biāo)。

2 古塔的數(shù)據(jù)預(yù)處理

2.1 古塔系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

古塔數(shù)據(jù)庫是流動(dòng)的，數(shù)據(jù)以流動(dòng)的方式運(yùn)行。這種運(yùn)行方式必然會(huì)涉及數(shù)據(jù)流，其中部分或全部數(shù)據(jù)并非存儲(chǔ)在磁盤或內(nèi)存中，而是以多個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式不斷到達(dá)，即數(shù)據(jù)是流動(dòng)的。其與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)關(guān)系模型不同之處在于數(shù)據(jù)是流動(dòng)的。

2.2 古塔數(shù)據(jù)特征值的動(dòng)態(tài)預(yù)處理

對(duì)古塔兩個(gè)不同點(diǎn)集的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值變換，見式（1）。

式中：λ為任意量，說明不同點(diǎn)集的古塔數(shù)據(jù)類型是不同的；α為古塔不同點(diǎn)集數(shù)據(jù)庫需要傳遞的數(shù)據(jù)，其在類型上一致。尤其是三維動(dòng)漫數(shù)據(jù)，更要使其在大數(shù)據(jù)條件下能正常傳遞、運(yùn)行。

圖1 古塔

要先確定數(shù)據(jù)類型。在數(shù)據(jù)類型確定后，找出特征值的非零解，即兩個(gè)古塔的數(shù)據(jù)可聯(lián)通、傳遞。

（λE-A）x=0就是確定的非零解。有了非零解，即傳遞條件成立，從而進(jìn)行動(dòng)漫建模。

3 古塔特征值提取

3.1 古塔的特征值

古塔數(shù)據(jù)相同特征值的計(jì)算公式見式（2）。

因特征值相同|A|=|B|、r（A）=r（B），A和B是兩個(gè)不同位置的古塔。r為經(jīng)過數(shù)字化處理得到的三維動(dòng)漫數(shù)據(jù)，是可以進(jìn)行三維建模的動(dòng)漫數(shù)據(jù)。由r（A）=r（B）得出具備傳遞的三維動(dòng)漫建模數(shù)據(jù)。

兩個(gè)不同位置的古塔數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算，二者的特征值相同，從而能準(zhǔn)確傳遞數(shù)據(jù)，且在傳遞過程中數(shù)據(jù)還不會(huì)失真。特征值相同是古塔數(shù)字化的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也是古塔數(shù)字化的技術(shù)源泉。特征值相同還是古塔數(shù)字化的大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。見式（3）。

式中：P-1為三維動(dòng)漫傳遞的基礎(chǔ)；P為三維動(dòng)漫傳遞的條件。P-1AP=B意味著A地的古塔數(shù)據(jù)能正確地傳遞到B地。

分布在各地的古塔如果能連在一起，那就意味著正交相似。正交相似就能解決一切問題，數(shù)字化傳遞不會(huì)受影響。只要數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)是正交相似，各項(xiàng)數(shù)字化技術(shù)都能在這里開展。

古塔的三維激光掃描與成像技術(shù)是現(xiàn)代化遙感測(cè)繪技術(shù)，古塔地理信息系統(tǒng)技術(shù)是現(xiàn)代化遙感測(cè)繪與地理信息技術(shù)，而古塔測(cè)繪使古塔的文化傳播達(dá)到一個(gè)更高的水平。

大數(shù)據(jù)技術(shù)作為新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于古塔的數(shù)字化處理，使測(cè)繪后的古塔連成一片。利用古塔地理信息系統(tǒng)對(duì)各數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)安全，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)不同的古塔數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一，并開發(fā)出數(shù)字化古塔綜合信息處理平臺(tái)系統(tǒng)。用大數(shù)據(jù)技術(shù)來解決不同數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一訪問是一個(gè)行之有效的技術(shù)措施。

正是由于古塔具有地理位置的分布性、資源的不同性、局部的特殊性，以及古塔大數(shù)據(jù)鏈接的流動(dòng)性等特點(diǎn)，使古塔大數(shù)據(jù)得到了最好的應(yīng)用，為如何解決古塔三維動(dòng)漫建模數(shù)據(jù)的傳遞提供新的方法。古塔地理信息系統(tǒng)為古塔內(nèi)的信息連接問題提供了一個(gè)好的解決辦法，從而使古塔動(dòng)漫建模數(shù)據(jù)庫的連接技術(shù)問題得到解決。

3.2 古塔特征動(dòng)漫建模技術(shù)分析與定位

三維動(dòng)漫建模技術(shù)對(duì)古塔三維動(dòng)漫技術(shù)有很大的影響，古塔動(dòng)漫建模是三維動(dòng)漫技術(shù)的應(yīng)用，要深入研究古塔三維動(dòng)漫技術(shù)。古塔分布在各地，對(duì)古塔的研究會(huì)推動(dòng)三維動(dòng)漫技術(shù)的發(fā)展。三維動(dòng)漫博物館開發(fā)正在進(jìn)行，對(duì)古塔進(jìn)行研究，是三維動(dòng)漫博物館項(xiàng)目的開發(fā)熱點(diǎn)，古塔動(dòng)漫建模必將成為古塔三維動(dòng)漫博物館的核心。在考古方面，由于古塔本身就是三維動(dòng)漫博物館考古項(xiàng)目。研究古塔能推動(dòng)三維動(dòng)漫博物館技術(shù)上的突破，在古塔三維動(dòng)漫博物館的技術(shù)保護(hù)上也有研究。而古塔三維動(dòng)漫博物館的三維技術(shù)在新傳媒技術(shù)上有方向，古塔動(dòng)漫建模是三維動(dòng)漫博物館新技術(shù)的創(chuàng)新。

4 古塔立體模型

4.1 古塔三維動(dòng)漫建模與古塔三維動(dòng)漫博物館

古塔動(dòng)漫建模是三維動(dòng)漫博物館宣傳的方向。數(shù)字媒體在三維動(dòng)漫博物館建設(shè)中大顯身手。運(yùn)用專業(yè)特長(zhǎng)，發(fā)揮創(chuàng)新點(diǎn)，發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新點(diǎn)。創(chuàng)新技術(shù)是數(shù)字媒體三維動(dòng)漫博物館。三維動(dòng)漫博物館是前進(jìn)中的項(xiàng)目，已經(jīng)建成的和正在建設(shè)的項(xiàng)目正在開發(fā)。

4.2 古塔三維動(dòng)漫建模與古塔三維動(dòng)漫博物館定位

由于古塔具有地理位置的分布性、資源的不同性、局部的特殊性，以及古塔大數(shù)據(jù)鏈接的流動(dòng)性等特點(diǎn)，使古塔大數(shù)據(jù)得到最好的應(yīng)用。在籌建和建設(shè)中的三維動(dòng)漫博物館中積極推廣古塔三維動(dòng)漫技術(shù)，使其貫穿整個(gè)動(dòng)漫博物館展廳。各展廳要突出三維動(dòng)漫的特點(diǎn)，使用VR動(dòng)漫技術(shù)實(shí)現(xiàn)建模和場(chǎng)景。在場(chǎng)景中展現(xiàn)真實(shí)的古塔，在選址中完成古塔技術(shù)的集合。博物館是三維動(dòng)漫技術(shù)的集成大作。

5 結(jié)語

對(duì)古塔數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、特征值提取建模是古塔數(shù)字化全過程。古塔數(shù)字化是對(duì)古塔民族文化的傳承與保護(hù)。民族文化的傳承與保護(hù)是弘揚(yáng)中華文化、愛我中華、愛我民族文化的重要組成部分。本研究的成果具有重要的使用價(jià)值和應(yīng)用前景。

古塔的測(cè)繪、維修和數(shù)字化再現(xiàn)是重要的維護(hù)手段。古塔的數(shù)據(jù)采集預(yù)處理特征值提取建模是技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程，每一步都有使用價(jià)值。其能實(shí)現(xiàn)美好生活的愿望，從而使古建筑獲得新生。

確定古塔的實(shí)現(xiàn)技術(shù)、確定古塔技術(shù)人員和技術(shù)崗位。這里要確定的是大數(shù)據(jù)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)人員、數(shù)據(jù)維護(hù)和數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)人員、數(shù)字化博物館技術(shù)崗位工作人員、博物館的解說人員、博物館的保衛(wèi)人員和博物館的管理人員等；確定博物館設(shè)計(jì)與學(xué)科設(shè)計(jì)，確定學(xué)科設(shè)計(jì)與學(xué)科發(fā)展之間的關(guān)系。博物館要建軍事文化館，要建古塔啟動(dòng)、建筑和發(fā)展過程館，還要建技術(shù)實(shí)現(xiàn)館、建動(dòng)漫設(shè)計(jì)館；確定數(shù)據(jù)還原與數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。確定數(shù)字化的核心技術(shù)，即大數(shù)據(jù)技術(shù)和大數(shù)據(jù)人才。將各地古塔數(shù)據(jù)統(tǒng)一為一個(gè)大數(shù)據(jù)庫。由地理信息系統(tǒng)組合的大數(shù)據(jù)技術(shù)，把整個(gè)古塔數(shù)據(jù)庫整合起來，從而實(shí)現(xiàn)古塔資源的全面連通。技術(shù)和資源聯(lián)盟是地理信息系統(tǒng)組合的大數(shù)據(jù)繪后成像技術(shù)的結(jié)果；確定博物館的選址。選址要反映出古塔的全貌，即地形地貌、水文知識(shí)、風(fēng)土人情。

由于古塔分布廣泛，有部分古塔的原始資料還沒有收集到。國內(nèi)有些研究成果起步時(shí)間較早，但很分散。古塔的數(shù)字化是研究方向，數(shù)字化博物館更是重中之重。數(shù)字化VR博物館是希望。

未來，尋找古塔數(shù)字博物館的VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，精選VR技術(shù)人員，確立VR技術(shù)崗位。古塔VR數(shù)字博物館的崗位是VR數(shù)字化技術(shù)人員、博物館VR專業(yè)技術(shù)員、博物館VR文字解說人員、VR博物館治安保衛(wèi)人員、VR博物館行政管理人員等崗位。研究VR新學(xué)科設(shè)計(jì)與博物館設(shè)計(jì)，研究VR學(xué)科發(fā)展與學(xué)科設(shè)計(jì)之間的層次。VR軍事文化館、古塔啟動(dòng)，VR建筑和發(fā)展過程館、技術(shù)技能實(shí)現(xiàn)館、建動(dòng)漫設(shè)計(jì)館組成了古塔VR軍事文化數(shù)字博物館。

研究數(shù)據(jù)還原與數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。研究數(shù)字化的核心技術(shù)，即VR大數(shù)據(jù)技術(shù)和VR大數(shù)據(jù)人才。由地理信息系統(tǒng)組合的大數(shù)據(jù)技術(shù)能把各地遙感測(cè)繪后古塔數(shù)據(jù)庫整合起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)古塔資源的全面連通。VR技術(shù)和資源聯(lián)盟是地理信息系統(tǒng)組合的VR大數(shù)據(jù)繪后成像技術(shù)的結(jié)果。

研究VR博物館的選址。古塔的全貌反映的是選址主要求，包括地形地貌的選址、水文知識(shí)的選址、風(fēng)土人情的選址。

從理論上講，古塔VR數(shù)字化博物館建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從數(shù)字化和數(shù)字媒體上進(jìn)一步展示古塔VR數(shù)字化博物館的建設(shè)，運(yùn)用數(shù)字化最新成果來傳承古塔VR數(shù)字化博物館的建設(shè)。