基于GIS苏州市不可移动文物导赏系统构建及应用外文翻译资料

 2022-04-25 10:04

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关键词：建筑遗产，三维模型，地理信息系统，BIM，数字归档，数据处理，信息管理

摘要：

建筑遗产对象具有超越物理特征的异构和多层信息。 它需要在保护决策过程之前综合表示各种类型的信息，以便了解和管理 这种要求是由代表和管理过程组成的双重方式。在数字三维环境中存在用于表示遗产物体的各种方法，但根据需要选择适当的方法是至关重要的。一方面，最近有很多尝试为历史建筑采用建筑信息建模（BIM）。尽管如此，本专题的相关着作主要关注数据的预处理，例如将生成的数字材料整合到BIM环境中，并根据历史建筑特征创建参数化对象。由于历史建筑的信息管理需要加强对不同数据集的属性管理和集成，因此对管理术语中BIM功能的进一步调查至关重要。另一方面，地理信息系统（GIS）在探索空间关系方面有很大的潜力，但它们在3D表示方面的潜力仍然有限。本文回顾和评估了BIM和GIS的作用，突出了它们在历史建筑环境中异构数据集成，检索和管理的优缺点。

  • 介绍

图纸不仅在建筑保护方面是必不可少的文件，而且在其主要领域，建筑方面也是不可缺少的文件，尽管它们可能表现出一个重要的局限性：它们通常由“刚”几何特征和一些文本注释组成，而没有任何明确的语义和结构特征各种几何特征。 事实上，关系数据和概念数据可能隐藏在纯粹的几何数据之外。 为了破译和评估超越它们的数据，使用信息管理系统至关重要。 建筑遗产信息的数字化管理仍然是一个复杂的问题，因为建筑遗产对象需要对各类信息进行综合表述以制定适当的保护策略。

  • 研究目标

今天，建筑遗产的三维（3D）数字模型被发现是异构数据管理的不可缺少的代表。 尽管如此，从二维（2D）绘图转向3D模型不仅仅是体积对象的创建，它实际上是一个更复杂的过程，特别是“如果”保护专业人员不仅需要浏览文档，还需要执行空间在虚拟3D环境中进行多准则查询以进行保存决策。 如果是这种情况，那么“简单”的3D几何对象实际上是不够的，因为它缺少关于其内部结构和复合建筑元素之间相互关系的任何信息。 因此，这种概念组织是非常重要的，因为需要认知表征。 如果几何三维模型通过这种相互关系和层次关系来丰富，那么通过数字3D模型访问信息可以更有效。 因此，管理过程显示了三个主要阶段，即概念建模阶段，数据结构阶段和数据表示阶段。

考虑到上述要点，本文的动机是介绍建筑信息模型（BIM）和地理信息系统（GIS）在建筑遗产数据系统概念化，结构化和代表性方面的作用，潜力和区别探索和更好的理解。 BIM和GIS方法都在历史建筑上进行了测试，以案例研究KurşunluKhan（土耳其马尼萨）为例。 在整个实验过程中，Autodesk AutoCAD 2011一直是2D绘图的工具，而Autodesk Revit Architecture 2013则用于BIM方法。 带兼容3D建模软件的Esri ArcGIS 10.1 Trimble SketchUp 7.0和Autodesk 3DS用于测试GIS方法。 此外，使用天生数字数据超出了本研究的初始目标，因为我们主要关注以图形和非图形格式表示和构建档案和历史数据。

  • 了解建筑遗产

对遗产的任何组成部分的理解超出了对现有建筑的物理特征的理解，因为每一个遗产物体都是过去的信息，它仍然是这个时代传统的活着的证人（“威尼斯宪章”，1964年）。 建筑遗产的所有元素都是文化多样性的不可替代的表达（欧洲建筑遗产宪章，1975）。 在保护纪律方面，建筑师修复者的目标是保存纪念碑的美学和历史价值（“威尼斯宪章”，1964年）。 在这种情况下，建筑遗产对象不仅是物理文物，而且还具有无形价值。 这些价值观对于回答“什么”，“为什么”和“如何”保存这些对象等问题也非常重要（Avrami et al。，2000）。 记录和评估是帮助我们回答这些问题并支持决策阶段的第一阶段。 这些步骤对于首先获取知识以提高对建筑遗产的理解至关重要，其次是通过传播记录的信息让人们参与保护遗产，第三，确保遗产的维护和保护（Letellier ，2007）。 在这个框架内，基于正确的文件和评估对遗产信息进行管理至关重要，从而可以实现其整体保护。

  • 代表建筑遗产

在建筑中使用绘图不仅仅是被动转录的过程。 它主要是一个分析，概念化和投影工具（Lichtenstein，1989）。 因此该表示是知识提取问题（De Luca et al。，2006）。 在关于建筑遗产的陈述之前，人们不仅可以使用手动，而且可以使用半自动或自动方法轻松捕捉相同的概念。 无论使用哪种方法，深入了解建筑构件的形状和几何图形都很重要; 只有这样，才有可能适当地表现建筑物。

另一方面，近年来，由于数字技术具有数字数据采集，数字重建，虚拟博物馆应用等数字技术的优势，建筑师和修复者开始越来越频繁地使用基于计算机的技术。信息技术的这些进步使研究人员能够以3D形式呈现数字历史建筑。 这成为一个重要的话题，因为3D模型不仅仅是可视化的，而且还表示了建筑特征，历史，价值等。此外，通过数字3D模型作为接口访问信息被认为是最有效的方式之一为更好的理解。 关于几何模型，主要有两个三维建模范例（Kolbe和Pluuml;mer，2004），即构造实体几何（CSG）和边界表示（B-Rep）（图1）。 在B-Rep方法中，需要将体积的每个表面定义为（一组）多边形，而在CSG中，每个几何体都定义为体积对象。 如果有人考虑建模一个简单的棱镜，他/她需要使用B-Rep绘制六个曲面，而他/她只需要三个参数（高度，宽度和深度）以及一个具有CSG的单个对象。 两种建模范例都有优点和缺点; 关键的决定是选择对应于项目需求的正确方法。

图1. CSG和B-Rep范例的比较。

除了几何外，建筑遗产物体由于其物理和历史的复杂性而携带大量异构数据。 因此，3D数据以外存在大量异构信息（De Luca et al。，2011）。 在这个框架中，陈述必须不仅根据定义而且还涉及关系特征。 同时，将不同类型的数据集成到用于访问和构造信息的几何特征是非常重要的。

  • 管理建筑遗产信息

管理建筑遗产信息对于更好地理解遗产数据以及制定适当的保护策略至关重要。 管理过程包括生成2D和3D数字可视化，定义参数和数据之间的关系，构建这些数据，并通过可视化表示结构化数据。 因此，为了更好地理解数据库系统中的关键点，可以整合和管理与多层3D模型相关的异构数据。

  • 建筑信息建模

建筑信息模型（BIM）为建筑和工程行业的整体设计，施工和后期施工过程提供了综合方法（Eastman等，2008）。 该系统遵循建设性立体几何（CSG）建模范例。 尽管如此，建筑构件在BIM中更加“智能化”：建筑构件不仅是图形表达式，而且它们也具有形状属性。 从几何角度来看，每个元素都是参数对象，我们可以通过更改参数和规则自动修改或更新它。 此外，BIM提供了自动表示所有视图（3D模型，平面图，剖面图，高程图和细节）的可能性。 通过这些手段，它提供了更好的可视化和绘图之间的协调。

  • 地理信息系统

记录和分析阶段产生的信息数量巨大，并且具有巨大的异质性。 在这一点上，信息技术也有助于我们组织和构建数据。 对地理信息系统（GIS）在应用于文物建筑时存在（某些）偏见，因为术语“地理”被理解为仅指X，Y，Z坐标。 但是，地理信息系统并不局限于当地或全球的情况指的是空间关系。 在这个框架中，地理信息系统是为地理空间数据的存储，检索和分析而设计的计算机化系统。 直到今天，地理信息系统在探索人​​口，文化，经济和地理区域的空间关系方面证明了它们的巨大潜力，但是它们在单一建筑规模下管理建筑遗产信息的潜力尚未见诸报端。

  • 案例研究：土耳其的KurşunluKhan

主要的动机是利用现有的数据，最好的办法是选择一个已被广泛研究的建筑类型学。 在这方面，KurşunluKhan（马尼萨，土耳其）。 KurşunluKhan在不同的时间段进行了一系列的改变和不同的干预，主要在19世纪日世纪和20世纪后半叶日世纪和今天（图2）开始。 这导致了分层的上层建筑，这在历史建筑中非常普遍。 通过这种方式，选择的案例研究也适用于说明建筑，空间，时间变化和相关分析。

图2.土耳其马尼萨的KurşunluKhan。

  • 可用数据和概念模型：通过档案和历史研究收集的数据主要分为三类：
  • 文本数据（档案资料，书面文件）;
  • 栅格数据（照片，地图，扫描文件）;
  • 矢量数据（二维测量图，部分，细节;建筑物的地理位置，邻域）。

所有数据类型都有共同点，即建筑元素，如墙壁，柱子，开口，地板，天花板等。因此，更好地管理建筑遗产信息需要根据这些元素进行结构化。 要链接到建筑元素的数据分为以下主题：

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  • 描述性文字;
  • 照片;
  • 关于建筑和空间特征的文字资料;
  • 2D数字图纸;
  • 改变;
  • 结构和材料分析;
  • 时间阶段，来源和可靠性;
  • 干预措施。
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