數(shù)字化技術(shù)和三山五園文化遺產(chǎn)保護(hù)與利用

朱海勇， 孟 斌， 張景秋

(北京聯(lián)合大學(xué) 應(yīng)用文理學(xué)院，北京 100191)

數(shù)字化技術(shù)和三山五園文化遺產(chǎn)保護(hù)與利用

朱海勇， 孟 斌， 張景秋

(北京聯(lián)合大學(xué) 應(yīng)用文理學(xué)院，北京 100191)

隨著信息通信技術(shù)(ICT)的快速發(fā)展，結(jié)合文化元素日益成為國家軟實(shí)力的表征，在文化與科技創(chuàng)新雙輪驅(qū)動的發(fā)展理念指導(dǎo)下，數(shù)字化技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)與利用中的作用也越來越凸顯。以北京三山五園研究為例，利用歷史地理研究中的歷史地圖數(shù)字化技術(shù)，梳理GIS云技術(shù)發(fā)布數(shù)字化歷史地圖及建立應(yīng)用系統(tǒng)的程序，闡述數(shù)字化技術(shù)方法對于首都北京城市空間形態(tài)、主題要素的研究意義，并對未來進(jìn)一步建設(shè)公眾參與的歷史地圖公共服務(wù)平臺提出設(shè)想。

數(shù)字化技術(shù)；歷史地圖；GIS云技術(shù)；文化遺產(chǎn)；保護(hù)與利用

引言

近年來，歷史地理信息化是一個新興的交叉研究領(lǐng)域，也是GIS技術(shù)融入“空間綜合人文學(xué)與社會科學(xué)”的重要應(yīng)用。王均等人在利用中國古舊地圖研究北京城市結(jié)構(gòu)的過程中得出，清末及民國時期的古舊地圖對于開展近現(xiàn)代時期北京城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)及演化過程的研究具有價(jià)值[1]。文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)已成為全球?qū)W術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)，綜合利用測繪技術(shù)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為文化遺產(chǎn)的高效數(shù)據(jù)管理與空間分析提供了支持[2]，在歷史地理研究中運(yùn)用地理信息技術(shù)，重點(diǎn)是數(shù)據(jù)資源建設(shè)、數(shù)據(jù)平臺的開發(fā)與公共信息資源的社會化服務(wù)等方面的內(nèi)容[3]。基于三山五園文化遺產(chǎn)保護(hù)與利用這一具體問題，本文聚焦于文化遺產(chǎn)數(shù)字化應(yīng)用發(fā)展，重點(diǎn)探討其所涉及的歷史地圖數(shù)字化，利用GIS云平臺共享發(fā)布及建立應(yīng)用系統(tǒng)等技術(shù)和內(nèi)容，進(jìn)一步展望歷史地圖公共服務(wù)平臺發(fā)展。

1 數(shù)字化技術(shù)與文化遺產(chǎn)保護(hù)利用現(xiàn)狀

1992年，聯(lián)合國教科文組織開始推動“世界的記憶”項(xiàng)目，用現(xiàn)代信息技術(shù)使文化遺產(chǎn)數(shù)字化，以便永久性地保存，以及最大限度地使社會公眾能夠公平地享有文化遺產(chǎn)。該項(xiàng)目反映出在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展的“信息技術(shù)”開始對文化遺產(chǎn)保護(hù)與利用工作產(chǎn)生了影響。

1994—1999年，歐美發(fā)達(dá)國家啟動了很多文化遺產(chǎn)數(shù)字化項(xiàng)目，例如美國的“數(shù)字圖書館啟動計(jì)劃”，英國的國際敦煌項(xiàng)目(IDP)，法國的圖書數(shù)字化和“文化遺產(chǎn)”數(shù)字化；2001年，UNESCO推動了“信息為人人”(Information for All)計(jì)劃，提供了有關(guān)信息的保護(hù)、記錄知識的管理與保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的推廣以及拓寬信息存取的國際政策討論和項(xiàng)目開發(fā)的平臺；2002 年，UNESCO 起草了《數(shù)字文化遺產(chǎn)保護(hù)指導(dǎo)方針》和《數(shù)字文化遺產(chǎn)保護(hù)綱領(lǐng)》的草案，確定要利用可控制的、高質(zhì)量的、靈活的儲存設(shè)備、模擬技術(shù)、可長期存取的信息和新的通訊技術(shù)工具用來組織數(shù)字資源的保護(hù)工作。近年來，針對地圖設(shè)計(jì)方法和地圖服務(wù)越來越多地作為“云”儲存在分布式服務(wù)器上，供互聯(lián)網(wǎng)用戶隨時隨地存取、修改或疊加新的內(nèi)容。有專家總結(jié)這一現(xiàn)象為“地圖為人人，人人都制圖”，并強(qiáng)調(diào)了志愿者地理信息和開放式平臺的重要意義[4]。

在我國，20世紀(jì)90年代也啟動了與文化相關(guān)的數(shù)字化項(xiàng)目，例如，1998年國家數(shù)字圖書館工程；2002年全國文化信息資源共享工程；2005年國務(wù)院頒發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)我國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的意見》，提出要充分利用現(xiàn)代化手段對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行真實(shí)、系統(tǒng)和全面的記錄，建立檔案和數(shù)據(jù)庫；2010年文化部啟動了“中國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)工程”，通過這一工程，為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目資源數(shù)據(jù)庫及專題數(shù)據(jù)庫開發(fā)應(yīng)用，制定了傳統(tǒng)美術(shù)、傳統(tǒng)戲劇、傳統(tǒng)技藝(營造技藝)三大門類的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范草案。近年來，我國在歷史地理研究中大量運(yùn)用地理信息技術(shù)，建設(shè)歷史地理數(shù)據(jù)庫和研制歷史地理信息系統(tǒng)。例如，復(fù)旦大學(xué)和哈佛大學(xué)開展的CHGIS項(xiàng)目，建立了一套由歷史地理文獻(xiàn)記載開始(約公元前223 年)到公元1911 年中國歷史地理逐年連續(xù)變化的、開放的基礎(chǔ)歷史地理數(shù)據(jù)；臺灣中研院中華文明時空基礎(chǔ)架構(gòu)(CCTS)，以《中國歷史地圖集》以及“當(dāng)代數(shù)字中國電子地圖”為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了多專題地理信息系統(tǒng)[5]。

在數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用的今天，其在文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用也面臨一些問題，第一，共享的內(nèi)容比較單一，現(xiàn)階段主要以基礎(chǔ)地理信息為主(地形圖、影像圖、高程模型)，專題信息少(如過去的地理環(huán)境、植被、水系)。第二，共享的形式單一，主要以服務(wù)接口方式提供，面向開發(fā)者和研究人員，不是廣大用戶；開發(fā)的典型應(yīng)用實(shí)用性不高，更多定位是演示系統(tǒng)；應(yīng)用搭建模板有限，可定制性不高，缺乏靈活性。第三，搭建應(yīng)用系統(tǒng)較難，對GIS不熟悉的人員無法快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)空間化，進(jìn)而很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)。第四，現(xiàn)有平臺不能與云平臺很好結(jié)合，沒有辦法對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、管理、調(diào)度，并進(jìn)行服務(wù)管理(發(fā)布、檢索、授權(quán)、啟動、停止、刪除、更新操作)。

2 數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)

本文采用的數(shù)據(jù)為歷史地圖數(shù)字化校對后的電子地圖，一幅是1915年北京西郊土地利用圖，一幅是1947年的《北平市城郊地圖》。前者在進(jìn)行三山五園研究過程中，依據(jù)1915年北京西郊的功能標(biāo)注在數(shù)字化過程中劃定出不同的用地類型，并對照現(xiàn)行城市規(guī)劃中的土地利用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校對而成；后者則是1947年北平市工務(wù)局在接收和整理日偽時期城建部門和機(jī)構(gòu)的圖件之后，逐步進(jìn)行都市計(jì)劃及北平新市界的調(diào)查研究中完成的。在這幅地圖中，道路、鐵路、水田等地理要素清晰可見，可以反映那個時期北京的空間格局和土地利用狀況，包括位于北京西部的三山五園地區(qū)的土地覆蓋特征亦清晰可見。

2.2 Portal for ArcGIS 介紹

為了搭建一個GIS應(yīng)用支撐的基礎(chǔ)平臺，并具有高效的運(yùn)維保障，高性能、安全、可靠、可擴(kuò)展、彈性的GIS服務(wù)能力，同時作為一個資源共享門戶，能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢索、方便利用、方便共享、數(shù)據(jù)易管理，我們選擇搭建Portal for ArcGIS 這一私有的、可部署定制的地理信息云門戶。門戶系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

3 三山五園研究中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

3.1 地圖數(shù)字化

將前文所選擇的《北平市城郊地圖》紙質(zhì)地圖掃描為數(shù)字影像，根據(jù)北海白塔、天壇圜丘、頤和園佛香閣等一定數(shù)量的古今同名同址地物點(diǎn)進(jìn)行幾何糾正，實(shí)現(xiàn)歷史地圖與ArcGIS Online平臺上的北京市地形圖的配準(zhǔn)，該步驟在ArcGIS平臺中處理。

經(jīng)過處理后的歷史地圖影像可以通過ArcGIS，以共享的方式發(fā)布為Web上的服務(wù)，ArcGIS Web地圖以詳細(xì)記錄的Java Script對象標(biāo)記法(JSON)格式存儲，各種應(yīng)用程序和設(shè)備都可對這些地圖進(jìn)行訪問。每個已發(fā)布地圖使用唯一的ID進(jìn)行存儲，可通過任何Web地圖客戶端對其進(jìn)行訪問。當(dāng)用戶上傳了大量地圖影像或要素時，通過后臺的ArcGIS Server可以將地圖資源池化。資源以共享資源池的方式統(tǒng)一管理。同時Portal for ArcGIS利用虛擬化技術(shù)，將資源分享給不同用戶，資源的放置、管理與分配策略對用戶透明。

3.2 應(yīng)用模板的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

首先，應(yīng)用程序模板(本身也是個Web應(yīng)用)需要托管在某個Web Server上，得到一個URL地址；其次，需要把準(zhǔn)備當(dāng)作應(yīng)用程序模板的應(yīng)用程序URL作為Web Application注冊到Portal for ArcGIS 中；最后，利用此應(yīng)用程序模板發(fā)布Web map。該方法的特點(diǎn)是，用JS/Flex/Silver light寫的應(yīng)用程序模板，在程序初始化的時候回取到上述URL中Web map部分的ID，這樣應(yīng)用程序會在本地Portal for ArcGIS中去找到與之對應(yīng)Web map的JSON內(nèi)容。

隨后應(yīng)用程序模板會解析上述Web map的JSON內(nèi)容，注入到自身的程序中，并對其進(jìn)行可視化控制，實(shí)現(xiàn)不同Web map可以用同一模板展示的目的。

開發(fā)人員可以基于ArcGIS API 開發(fā)Web GIS 應(yīng)用以異步或者同步的方式訪問這些服務(wù)并獲得返回的數(shù)據(jù)，由于面向服務(wù)的架構(gòu)模式調(diào)用這些服務(wù)的過程與加載Web地圖服務(wù)的體驗(yàn)是一致的，這樣降低了傳統(tǒng)開發(fā)的時間成本，具有很高的易用性。無論是專業(yè)GIS研究人員還是普通用戶，都可以通過Portal for ArcGIS實(shí)現(xiàn)使用、創(chuàng)建和共享地圖，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)的共享、展示更多地面向大眾。同時，地理處理工具在云端以服務(wù)的方式提供給用戶，改變了傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)地理處理本地化執(zhí)行的局限性，實(shí)現(xiàn)了真正的多用戶工作協(xié)同和內(nèi)容的共享。

該方案的另一個好處是可以以服務(wù)的形式為用戶提供應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)存儲、基礎(chǔ)設(shè)施等資源，并可以根據(jù)用戶需求自動分配資源，而不需要系統(tǒng)管理員干預(yù)。基于portal for ArcGIS云平臺及應(yīng)用見圖2所示。

4 文化遺產(chǎn)保護(hù)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用思考

通過將云GIS平臺和數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到對北京三山五園文化遺產(chǎn)的保護(hù)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)相比于中國古代時期的地圖，近現(xiàn)代時期的古舊地圖存世數(shù)量多、內(nèi)容豐富、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)更精確，地圖所反映的歷史地理事實(shí)與現(xiàn)實(shí)的聯(lián)系更緊密。因此，要充分利用和挖掘這些歷史地圖中的信息，還原和重塑不同歷史時期的北京文化遺產(chǎn)地和城市功能與形態(tài)，不僅對三山五園文化遺產(chǎn)傳承與發(fā)展，對北京歷史文脈刻畫與梳理，對城市印記留存和文化價(jià)值評價(jià)具有重要推進(jìn)作用，同時，對研究首都北京城市發(fā)展的歷程、階段與特征，特別是研究北京城從封建帝都向現(xiàn)代化首都的空間變遷過程，清末及民國時期的古舊地圖是一個重要的信息來源，研究成果對當(dāng)代北京城市建設(shè)與未來發(fā)展預(yù)測也有著積極作用。

基于此，對文化遺產(chǎn)保護(hù)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用有幾點(diǎn)思考。

4.1 信息時代對數(shù)字化技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)利用領(lǐng)域提出新的需求

信息時代是一個在線生活的時代，人們離不開互聯(lián)網(wǎng)，離不開數(shù)字化技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)不僅讓人們的生活處于扁平化的世界中，而且為人類社會創(chuàng)造出大數(shù)據(jù)的思維與范式，這就為文化遺產(chǎn)保護(hù)提出了新的要求與需求。過去人們對數(shù)字化技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用更多想到的是虛擬仿真的展示效果，是歷史場景的再現(xiàn)，是紙質(zhì)檔案轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訖n案的數(shù)字化過程。伴隨著位置服務(wù)和空間轉(zhuǎn)向?qū)ξ幕z產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的影響，地理學(xué)的空間分析理念正在逐漸成為文化遺產(chǎn)研究、保護(hù)、利用的學(xué)理支撐之一，地理信息技術(shù)也日益成為文化遺產(chǎn)保護(hù)數(shù)字化技術(shù)大家庭中的重要組成部分。通過地理空間分析，文化遺產(chǎn)將從靜態(tài)的歷史文物轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)的城市發(fā)展影響要素，文化作為城市發(fā)展的動力機(jī)制，在地理空間分析的推動下將更加顯現(xiàn)其對城市過程、格局和機(jī)制以及未來預(yù)測研究的貢獻(xiàn)。

4.2 人人參與分享空間信息和應(yīng)用空間信息為數(shù)字化技術(shù)發(fā)展提出新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

在大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)的推動下，無論是學(xué)者，還是民眾，既是數(shù)據(jù)的使用者，更是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和創(chuàng)造者。當(dāng)文化遺產(chǎn)活化被賦予了歷史的、文化的、經(jīng)濟(jì)的、社會的、美學(xué)的等多種價(jià)值后，人們在保護(hù)利用文化遺產(chǎn)的過程中就產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，如三山五園作為海淀區(qū)重點(diǎn)建設(shè)的歷史文化景區(qū)，在公眾參與其中時所發(fā)出的贊揚(yáng)與批評，對周邊環(huán)境的關(guān)注與評論，民間對歷史遺址資料的收集與挖掘，都構(gòu)成了三山五園歷史文化遺產(chǎn)地珍貴的數(shù)據(jù)。在這些數(shù)據(jù)中不僅包含著屬性數(shù)據(jù)，也包含了位置數(shù)據(jù)，特別是這些附加了屬性的位置數(shù)據(jù)成為城市居民在線生活參考的重要來源，成為城市研究者進(jìn)行城市研究的重要來源，成為管理者加強(qiáng)對歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)利用的綜合分析與管理的重要來源。因此，如何讓數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)者和使用者在不需要具備很強(qiáng)的GIS專業(yè)知識的情況下，能夠應(yīng)用快速可視化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性位置信息可視化并通過互聯(lián)網(wǎng)共享發(fā)布，構(gòu)建一種人人參與分享空間信息和應(yīng)用空間信息的快捷平臺，讓使用者擁有多種手段使用這些資源，并作為文化遺產(chǎn)保護(hù)利用官方機(jī)構(gòu)的地理信息庫的有益補(bǔ)充。進(jìn)一步來講，這是一種融合了數(shù)據(jù)采集、地理配準(zhǔn)、空間分析、文本轉(zhuǎn)化、可視化與共享發(fā)布為一體的公眾數(shù)字化技術(shù)平臺。在這個平臺上，如何將更多的文本資料轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g信息？如何定量分析和評價(jià)作為文化資源的文化遺產(chǎn)價(jià)值？如何將靜態(tài)的歷史與動態(tài)的發(fā)展相結(jié)合進(jìn)行文化遺產(chǎn)綜合分析與管理？這些都為基于人人參與分享空間信息和應(yīng)用空間信息的文化遺產(chǎn)保護(hù)利用，為數(shù)字化技術(shù)和地理信息技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)與發(fā)展機(jī)遇。

綜上所述，未來在三山五園歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)利用中，數(shù)字化技術(shù)與地理信息技術(shù)相結(jié)合成為一種趨勢和必然，文化遺產(chǎn)不僅是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的對象，同時也為數(shù)字化技術(shù)發(fā)展提供助力。

[1] 王均，孫冬虎，周榮.近現(xiàn)代時期若干北京古舊地圖研究與數(shù)字化處理[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2000，19(1)：88-93.

[2] 林琿，胡明遠(yuǎn)，陳富龍.文化遺產(chǎn)多源探測技術(shù)與環(huán)境重建展望[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2014,16(5)：673-680.

[3] 葛全勝，何凡能，鄭景云,等. 21 世紀(jì)中國歷史地理學(xué)發(fā)展的思考[J].地理研究，2004,23(3)：374-384.

[4] 孟立秋. 地圖為人人，人人都制圖[J].測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2012,29(5)：313-320.

[5] 廖泫銘，范毅軍. 中華文明時空基礎(chǔ)架構(gòu):歷史學(xué)與信息化結(jié)合的設(shè)計(jì)理念及技術(shù)應(yīng)用[J]. 科研信息化技術(shù)與應(yīng)用，2012,3 (4): 17-27.

(責(zé)任編輯 李亞青)

Digital Technology and Three Hills and Five Gardens Cultural Heritage Protection and Utilization

ZHU Hai-yong，MENG Bin，ZHANG Jing-qiu

(College of Arts and Science， Beijing Union University, Beijing 100191, China)

With the rapid development of information and communication technologies, a country's soft power increasingly characterized by the combination with cultural elements. Under the guidance of the concept to develop with the driving force of cultural and technological innovation, the role digital technology plays in the protection and utilization of cultural heritage is becoming more and more prominent. Taking the case studies of Beijing Three Hills and Five Gardens, using the historical maps digital technology in the study of history and geography, this paper combs the procedures of digitized historical maps publication with GIS cloud technology and the establishment of application system, elaborates the significance of the study on digital technology methods for the capital city’s spatial morphology and thematic elements, and proposes ideas for the further construction of historical maps public service platform with public participation.

Digital technology; Historical maps; GIS cloud technology; Cultural heritage; Protection and utilization

10.16255/j.cnki.ldxbz.2016.01.006

2015-12-04

北京市屬高等學(xué)校長城學(xué)者培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(IDHT20130322)，北京市社科基金研究基地委托項(xiàng)目(13JDCSD001)，三山五園項(xiàng)目(21204441111)。

朱海勇，E-mail: haiyong@buu.edu.cn

K 928.701

A

1005- 0310(2016)01- 0021- 05