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培养文化遗产保护人才 高校用上虚拟技术

来源:科技日报 日期:2019-11-14
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            建筑文化遗产是人类的宝贵财富。保护建筑文化遗产的条件尤为苛刻,需要大量的专业人才,而相关人才培养有着很大的难度。但随着数字科技的发展,高新技术与文化遗产碰撞出创新火花,让建筑文化遗产保护的人才培养有了新路。

         日前,记者获悉,北京建筑大学设立“激光雷达技术古建筑三维精细化重构虚拟仿真实验”项目。该项目目前已应用到测绘工程、建筑学、历史建筑保护工程专业的教学中,服务学生500余人,同时在故宫、敦煌等多个重点建筑遗产保护工程上得到应用。


诸多限制给保护带来难题

        保护文物功在当代、利在千秋。文化遗产是人类文明进程中各种创造活动及其相关成就的遗留物,具有不可再生、极为稀缺的特殊属性。但是,目前在保护与重建方面存在诸多难题。

        北京建筑大学测绘学院副院长赵江洪介绍,古建筑是文化遗产中的重要保护对象,也是重要的文化资产。由于受到封闭性、地域性、产权归属问题等其他保护因素制约,古建筑本身无法作为学生常规实验对象。另一方面,实验设备匮乏,三维激光扫描设备由于造价高、数量少、易损伤等特点,也无法满足大规模使用需求。受到实验条件的限制,采用激光雷达技术进行古建筑数字化及重建,需要对设备、环境有着充分的了解,并结合具体的对象进行方案设计、实地采集以及数据处理,此外还需要掌握复杂的考量因素并在此基础上反复练习,现实场景一般不具备此类条件。

        “建筑文化遗产自有其特殊性,我国拥有众多的建筑遗产,开展建筑遗产数字化保护课程迫在眉睫。”赵江洪说,北京建筑大学开设的建筑遗产数字化保护课程,以古建筑数字化技术为核心,以培养能够胜任建筑文化遗产数字化与三维重构的专业人才为目标,坚持“学生中心、问题导向、学科融合、创新实践”的实验教学理念,按照“虚实结合”的原则,以三维激光扫描技术进行古建筑数字化建模为切入点,选取几类典型的古建筑场景,用虚拟建模、3D交互等方式,研发适用于激光雷达古建筑三维数字化与精细重构的实验场景,解决目前数字化保护与重建中的瓶颈问题。


仿真系统强化实战经验

        “为解决古建筑数字化及健康监测的人才培养问题,学校依托国家级虚拟仿真中心‘建筑全过程虚拟仿真实验中心’,与教育部联合共建的‘代表性建筑与古建筑数据库教育部工程研究中心’,同时与北京市科技委员会联合共建‘建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室’,以测绘与城市空间信息学院建筑遗产保护与数字化科研教学团队为核心,整合多年建筑遗产数字化保护科研、教学与工程实践经验,创建了此次实验项目。”赵江洪说。

        北京建筑大学测绘学院测162班学生邵天翼告诉科技日报记者:“通过激光雷达技术古建筑三维精细化重构虚拟仿真教学系统,我们了解和掌握了激光雷达技术在不同类型古建筑三维数字化的方案设计中的关键知识点;了解和掌握了利用激光雷达技术进行古建筑三维数字化采集的关键知识点。”

        不仅如此,邵天翼说,通过实验,他们熟悉了三维激光扫描仪的组成结构、工作原理等,掌握了常见古建筑三维激光扫描数据采集的步骤和操作方法,加深了对课堂知识的认识和理解;掌握了古建筑三维数据预处理、建模与重构的关键知识点;结合古建筑虚拟场景,探究古建筑虚拟数字化三维重构及保护实践中的注意事项。

        “激光雷达技术古建筑三维精细化重构虚拟仿真实验”项目通过模拟多种古建筑实验场景,再现了三维激光扫描仪等仪器的真实操作流程,使学生掌握不同的方案设计、外业数据获取、内业数据处理及建模等领域的工作方法和流程;通过实战考核模块,对学生实际掌握情况进行测试并给出针对性反馈和多元化评测。