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“十一五”国家科技支撑计划项目“大遗址保护关键技术研究与开发”课题 “空间信息技术在大遗址保护中的应用研究（以京杭大运河为例）” 课题承担单位：清华大学 中国文化遗产研究院（原中国文物研究所） 中国科学院遥感应用研究所 中国水利水电科学研究院 国家科技支撑计划课题“空间信息技术在大遗址保护中的应用研究（以京杭大运河为例）”课题由清华大学、中国文化遗产研究院（原中国文物研究所）、中国科学院遥感应用研究所、中国水利水电科学研究院四家单位共同承担，并由北京市文物研究所、天津市文化遗产保护中心、河北省文物保护中心、山东省文物考古研究所、南京博物院、浙江省文物考古研究所、江苏省文物考古研究所、东南大学等单位共同参与。清华大学毛峰教授任课题组组长。该课题于2006年12月启动，2010年4月1日通过国家文物局组织的专家验收。 本课题旨在探讨现代空间信息技术在文化遗产保护中应用的方法和技术，主要目标是将地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、虚拟现实系统（VR）等空间信息技术全面应用于我国历史文化遗产保护领域的公益技术攻关，目的在于基于3S和虚拟现实（VR）技术全面提高我国历史文化遗产保护中的调查、规划、管理、监测、研究和宣传展示水平，课题以京杭大运河为例进行空间信息技术在大遗址保护中应用的示范研究，希望通过示范研究为京杭大运河保护规划提供条件和科学先进的技术工具，并建立京杭大运河时空演变框架，为我国大运河申请世界文化遗产有所帮助。 课题主要任务是建立大遗址保护空间信息技术应用的需求分析、总体框架以及标准体系，研究大遗址保护的数据获取、传输、存储与处理技术以及数据库建设技术，研发京杭大运河保护地理信息系统、京杭大运河保护规划辅助支持系统、京杭大运河保护虚拟现实系统、京杭大运河文物数据采集系统等，开展京杭大运河应用示范研究，为大遗址特别是京杭大运河历史文化遗产保护的规划、管理奠定基础，为线型历史文化遗产（如丝绸之路、长城等）和其他各种大遗址（如汉长安城、洛阳古城等）保护的空间信息技术应用提供示范。 突破与创新 一、首创国内系统性开展空间信息技术在文化遗产保护领域应用研究，建立的框架体系和技术路线填补国内空白； 二、首创国际最大时空跨度（2500年，1700公里）活性文化遗产——京杭大运河的综合研究方法，创立了大时空尺度文化遗产保护的时空方法； 三、首创国际整体应用GIS、RS、GPS、VR技术对大遗址保护的调查、考古、遗产演变、价值评估、保护规划、信息平台等综合研究，是自然科学与人文科学研究的成功创新性示范； 四、京杭运河时空演变成果对重建我国运河影响区域政治、军事、经济、文化史和该区域2500年生态环境演变史奠定了基础； 五、首创国际千年时间尺度人类大型水利工程的人居环境影响研究，是人类活动与国家大型工程相互影响研究的标志性进展和成果； 六、京杭运河与我国五大水系（钱塘江、长江、黄河、淮河、海河）和沿线湖泊的关系与演变研究，是对我国古代发明创造的遗产挖掘和国际展示； 七、首创国际完整性、系统性研发自主产权的6大软件应用系统并完成京杭运河实用系统建设，从目前属国际第一时空规模遗产信息系统平台； 八、首创国内京杭运河全线GPS勘测，获得的京杭运河本体全线三维空间采样数据及统一时空基准后的综合数据库，为运河遗产保护、水利、运河航运、沿线生态环境保护、沿线城乡建设等奠定了工程基础； 九、首创系统性研究京杭运河与南水北调工程相关问题，是探索大型人类工程的政治、经济、生态、环境、文化效应的中国特殊贡献，具有国际上的先进性和唯一性，并对我国南水北调东线工程科学决策有现实意义。 专家评价 一、课题组按照课题任务书的目标和任务要求，以京杭大运河为研究对象，应用地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、虚拟现实系统（VR）等技术，与考古学、文献学、科技史等学科研究成果相融合，建立空间信息技术在大遗址保护中应用的框架体系和起草提交了相关标准规范，研发京杭大运河保护地理信息系统、京杭大运河保护规划辅助支持系统及京杭大运河虚拟现实系统，为京杭大运河保护的规划、管理提供了新的技术手段和管理平台，对于大遗址保护的空间信息技术应用具有示范作用，为大遗址的管理、研究、监测、展示提供重要支撑。 二、课题通过跨学科、跨领域、跨行业、跨部门的联合攻关，将空间信息技术应用与考古调查发掘工作相结合，部分揭示了京杭大运河在社会与环境中的时空演变过程；空进信息技术从宏观、中观、微观的不同层面在京杭大运河的应用，对该文化遗产的价值研究、规划管理、考古与保护等提供了新的技术支持和信息服务。课题在大遗址保护地理信息系统研究、大运河保护规划辅助支持系统研发、大遗址保护虚拟现实可视化系统设计、大运河野外3S数据采集、海量数据存储与处理、虚拟现实演示等方面，取得了多项创新成果。 三、该课题的研究，促进了空间信息技术、考古学、文献学、科技史等相关学科的交叉合作，形成了空间信息技术在大遗址保护应用的多学科联合攻关的技术路线和科研队伍，将对大遗址保护与研究发挥重要的作用。 课题取得成果 （一）取得的自主知识产权 1.大遗址保护空间信息技术应用行业标准草案4项，包括：《大遗址保护地理信息系统数据字典》《大遗址保护地理信息系统图示图例》《大遗址基础地理数据分层分类编码》《大遗址保护数据库建设规范》。 2.系列具有自主知识产权的软件系统平台6个，包括：京杭大运河保护地理信息系统、京杭大运河保护规划辅助支持系统、京杭大运河野外数据采集系统、京杭大运河现状调查登录系统、京杭大运河虚拟现实系统、南水北调东线工程文物抢救辅助支持系统。 3.软件著作权2项，包括：京杭大运河遗址三维模拟系统、京杭大运河遗址三维场景编辑系统。正在申请中的软件著作权5项，包括：京杭大运河保护地理信息系统、京杭大运河保护规划辅助支持系统、京杭大运河野外数据采集系统、京杭大运河现状调查登录系统、南水北调东线工程文物抢救辅助支持系统。 （二）建立的科研示范基地 由于本课题奠定的研究基础及人才储备，国家文物局经慎重考虑及充分的专家认证，将“空间信息技术文化遗产保护应用国家文物局重点科研基地”依托单位设在清华大学，基地负责人及主要成员，主要由本课题组成员担任和组成，这为空间信息技术在文化遗产保护领域的应用确立了机构保障，也是本课题的重要延伸。 （三）发表论文 课题组已发表或确定录用论文43篇。其中SCI检索2篇，EI检索13篇。 （四）出版专著 出版专著8本： 《洪泽湖——清口水利枢纽的形成与演变》，2008年中国书籍出版社出版。 《空间信息技术与文化遗产保护》，2009年3月科学出版社出版。 《空间信息技术在京杭大运河遗产保护中的应用》, 2009年3月科学出版社出版。 《京杭大运河的时空演变》, 2009年3月科学出版社出版。 《大遗址保护理论与实践探索》,科学出版社，二审中。 《遥感技术在大遗址保护中的原理、方法与应用》, 科学出版社，二审中。 《洪泽湖水库的修建——17世纪及其以前的洪泽湖水利》，2008年南京大学出版社出版。 （五）人才培养 已毕业博士6人，在读博士9人； 已毕业硕士16人，在读硕士19人； 出站博士后3人，在站博士后4人。 空间信息技术在大遗址保护中的应用研究（以京杭大运河为例）部分成果展示 一、京杭大运河开凿2500年来国内首次基于不同时相的遥感影像资料、地形图资料以及各类文献资料，并结合现代勘察测量手段，在GIS技术和GPS技术的支持下对运河的本体、附属文物、城市等进行了详细调查，获取了运河全线测绘资料，明晰了京杭大运河的时空变迁，为大运河的保护提供了重要的工作基础。 二、课题完成了“大遗址保护地理信息系统”建设方案的研究，建立了“京杭大运河遗产保护地理信息系统”；大遗址保护地理信息系统是一个基于网络环境的大遗址信息特别是空间信息的技术服务体系，它提供面向政府、社会公众、研究人员的大遗址信息服务平台，实现对大遗址进行整体、动态地监测管理以及跨部门跨学科的辅助决策支持体系，为大遗址的管理、研究、监测和展示提供支撑，是支持大遗址保护、管理、研究、监测、展示的集成环境。 三、课题完成了“大遗址保护规划辅助支持系统”建设方案的研究，基于文物保护规划工作流程构建了“大运河保护规划辅助支持系统”，为大运河保护从总体规划到详细规划的编制提供了全面的技术和数据支持，保证了大运河保护规划成果的科学性和有效性。目前该成果已应用于大运河第一阶段保护规划工作中。 四、课题完成了“大遗址保护虚拟现实可视化系统”建设方案的研究，首次通过虚拟现实技术实现了大运河沿线大范围区域由宏观到微观的平滑展示，解决了海量地形数据、遥感数据以及三维模型数据组织、管理与展示的瓶颈问题，为大运河的公众展示与宣传提供了强有力的支持。 五、基于遥感技术、GIS技术、GPS技术以及移动计算技术，构建了“大运河野外数据采集系统”，有效提高了文物数据野外采集的效率与质量，为大运河保护规划的编制及以后的实施监测提供了强有力的技术手段。 六、通过大遗址保护数据库建立的技术研究，探讨了大遗址保护数据库的结构与内容、数据处理的规范与流程、数据库的运行与管理机制等。将这些研究成果在京行大运河的保护中进行了示范应用，建立了京杭大运河空间信息数据库，数据库包括多种来源、多空间分辨率、多时间分辨率的基础空间信息数据和大运河保护专业数据，为京杭大运河的遗址保护和管理提供了数据基础。 七、研究建立了一整套适合我国大遗址保护实际工作需要的标准体系，为大遗址保护工作的实际开展和推广提供了统一的标准。 八、提出了京杭运河的遗产构成体系。京杭运河的遗产构成非常复杂，学者间意见也不一致。通过对京杭运河各历史时期工程技术特点的分析，指出：运河具有独立的工程体系，是界定其遗产时空范围的重要依据。京杭运河遗产的主体构成是水利工程体系，由水道工程、水源工程、工程管理和附属设施四大工程系统组成。 (原文发表在《中国文物报》2010年5月28日4版) (责任编辑：admin) |