古代建筑保护技术及传统工艺科学化研究项目

古代建筑保护技术及传统工艺科学化研究项目（课题三及课题四）工作简报湖南省博物馆课题办第三期（总003期）目录一、前一阶段工作总结..........................................1（一）第三方评估机构第一次评估与咨询会议情况通报.........1（二）课题三研究工作进展情况.............................1（三）课题四研究工作进展情况.............................5二、下一阶段工作计划与安排....................................9（一）承担课题三任务课题组................................9（二）承担课题四任务课题组...............................10三、专家介绍..................................................12PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建·1·一、前一阶段工作总结（一）第三方评估机构第一次评估与咨询会议情况通报按照第三方评估机构的要求，2007年8月12～13日，湖南省博物馆课题办组织课题参加单位，在北京化工大学召开了第一次第三方评估与咨询会议。参加课题研究单位就课题研究内容、进度计划和任务阶段完成情况向评估组做了汇报，评估专家提出了一些有意义的意见和建议，反映出一些不容忽视的突出问题，主要体现在以下两个方面：（1）课题的需求和服务对象定位问题尚不甚明确。评估过程中，信息技术研究单位都不能准确地阐述清楚所研究的信息系统是怎样应用于古建筑保护与修缮领域，信息系统功能需求没有进一步细化，不能准确地表述清楚，信息技术将要为古建领域解决哪些具体的实践问题。（2）规划出课题三所构建的古建筑知识库系统的知识框架。构建古建筑知识库框架是课题三的核心内容。评估专家认为，应首先规划古建筑知识框架，在此基础上，逐步完善具体知识内容。（二）课题三研究工作进展情况1、中科院自动化所课题三专题组专题组围绕以下几个方面展开研究工作：（1）开展了信息化博物馆研究，如故宫、敦煌石窟、湖南省博物馆、西安秦始皇兵马俑、南京博物馆、河南省博物馆、巴黎卢浮宫等；（2）了解国际组织（联合国、美国等）方面研究进展；（3）开展古建筑知识库的总体评价研究，主要包PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建·2·括展现内容，使用文本、图像、视频、虚拟现实等信息表现技术来展现古建筑知识。另外，还有在线咨询、互动服务与智能检索等功能。具体研究工作为：（1）知识表达模型：概念网络对知识单元的描述（属性、关系、行为、继承、组成及语义复合）；（2）基于概念的知识节点树对知识体系的描述（领域、关联、属性）；（3）古建知识体系：古建分类知识（描述“是什么”的知识）；古建保护技术（描述“为什么”和“如何做”的知识）；相关专家及人员（描述“谁来做”的知识）；（4）数据库结构及知识库设计：关系数据库；对信息及知识的统一管理；对知识表达模型的体现。２、西安交大课题三专题组（1）基于内容的图片检索的前期调研和准备工作。通过这一段时间的研究工作，我们对于“基于内容的图片检索”的研究背景、现状、难点、以及关键技术有了比较多地了解。（2）已经实现的基于内容的图片检索示范软件系统。课题组已设计、实现了一个基于内容的图片检索示范软件，并进行了初步的测试。这个软件是在JavaEE5平台下编写的。它是一个基于client-server模式的Web应用软件。运行时需要JavaEE的环境和Webserver程序，如Tomcat5.x/6.0。３、清华建筑规划院遗产所课题组课题组提供了山西陵川西溪二仙庙中殿、献亭从整体到每个构件的详尽尺寸信息、保存状况信息，结合历史背景和文物价值，将整个调查结果以GIS数据库形式，配以照片、文本，提供给所有项目组中有需求PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建·3·的单位，并组织讲座介绍了古建筑的构造、保存状况相关知识。同时，课题组正在完成“古建筑保护技术知识库系统的专业人员需求调研”。在调研报告中，分析了古建筑保护工作业界的现状、残损情况、环境测量等内容，以及古建筑保护知识库需要实现的功能需求等。在此基础上，积极与国家文物局相关部门领导和古建专家沟通，进一步明确工作指导方针。4、中科院计算所课题组课题组在已有的科研成果基础上，以典型的场景作为切入点，初步确定了二次分词的智能检索方案，即通过专业词库对提问进行分析，再通过通用词库进行分词。分词的功能已初步实现，完成了智能检索模块的部分需求，理清了古代建筑保护知识库检索的自然语言机制，形成了古代建筑保护知识库的自然语言检索方法。5、湖南省博物馆课题组（1）提出了古建筑知识库含盖的古建筑领域知识内容框架。课题组详细研究课题三的任务书要求，深入学习古建筑结构及古建筑保护领域知识，探索构造古建筑保护技术知识库的知识框架。在此基础上提出构建古建筑知识库的基本构想：即古建筑知识库应包括：古建筑发展史知识。根据人类历史发展历程，全面介绍我国古建筑的发展、继承与演变过程，阐述古建筑所蕴涵和承载着的丰富的政治、经济、文化、人文和艺术的价值。古建筑结构知识。我国建筑在数千年来的继承与演变过程中，从民居到宫殿，均保留着三个基本要素：台基部分、柱梁或木造部分及屋顶部分。因此，古建筑保护技术知识库中应以文字、样图、图片、PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建·4·图像、影像、动画等多种形式，从整体、单体、构件逐层分解，描述古建筑的外结构和内装潢知识。在此基础上，构造出典型古建筑的结构知识描述框架。古建筑构造过程知识。基于李明仲《营造法式》、清代《工程做法则例》，及《清式营造则例》（梁思成先生论著），全面阐述典型古建筑的建造过程知识，屋顶部分、柱梁部分和台基部分的具体做法，以图文并茂，以及影像、动画等方式展现形式。古建筑修缮工艺知识。在上述古建筑结构知识基础上，针对典型木构造古建筑整体构架修缮和木结构古建筑关键木构件修缮知识。具体应给出这些修缮对象详细的残损状况描述、残损致因分析、环境状况分析、木材料材质分析，以及相应的修缮方案、修缮措施、修缮方法、修缮流程、修缮工艺、加固方法，以及修缮评价等知识。在此基础上，给出修缮后的三维立体模型，以及历史修缮记录等。（2）开展了公众希望在古建知识库中含盖知识的问卷调研工作。为了了解公众对古建筑领域知识的感兴趣程度，掌握公众希望从古建知识库中获取哪些古建知识，以及获取古建知识的途径等，博物馆课题组于2007年8月25日至8月30日，共完成了5000份调研问卷，有效问卷4946份。通过对调查问卷的分析发现，公众对古建筑领域知识是非常感兴趣的，反映出公众对我国古建筑保护及修缮技术的关注度。为此，课题三所构建的古建筑保护技术知识库应在为古建筑领域专业人员服务的同时，为公众提供更多且更易于理解和掌握的古建筑知识及古建保护知识。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建·5·（三）课题四研究工作进展情况1、西安通大学课题四专题组专题组对油饰彩画和木结构虚拟修复的调研与考察工作进展顺利，虚拟修复的部分关键技术的设计与实验也已完成。具体开展了以下几方面工作：（1）与西安文物保护中心建立了协调机制。通过与西安文物保护中心马涛总工的几次交流，西安文物保护中心非常支持我们的工作，在相互协助方面已经达成共识。油饰彩画虚拟修复：与课题1的协调问题，课题1也安排了油饰彩画的修复数据库方面的内容。掌握油饰彩画修复的技术细节，并逐步获取有关油饰彩画虚拟修复所需的数据；通过与油饰彩画修复工作人员交流，掌握修复过程中的实践需求。与西安古建研究所及陕西省韩城文物局/韩城博物馆取得联系。2007年5～9月，课题组两次赴陕西省韩城市文庙，针对古代木结构古建筑修复的相关问题进行现场实地考察。通过实地走访，我们了解了木结构古建筑在实际修复过程中遇到的诸多问题，以及施工人员如何巧妙地解决这些问题。此次韩城之行为课题的进展提供了丰富的实践经验信息，同时也有利于课题组更好地挖掘实际木结构古建筑对于我们虚拟修复系统的需求。（２）针对油饰彩画缺损部分的虚拟修补。相关算法的框架设计以及实验已经完成，部分代码的开发已经开始。框架的网络化，已开始实施。算法包括：算法设计与实验；网络化图像修补软件系统开发；已完成算法技术报告；网站跳转流图；系统流程图；技术调研报告；开发计划；Ｃ＋＋代码概要与详细设计说明书。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建·6·（３）针对木结构古建筑虚拟修复的平台，网络结构框架设计和关键技术的测试已经完成。（４）SCI和EI论文已投稿2篇。２、中科院数学所（北工大）课题组（1）学习宋代和清代古建的基本知识及其结构，设计并用我们的三维动作捕捉设备采集了一批古建动作，并以南禅寺为例，手工制作了表现南禅寺搭建过程的三维动画片，有背景、工地、人物动作、和建筑生成过程。（2）针对清华组给出的二仙庙，重点研究二仙庙的结构特点，及其斗拱的复杂变化，并手工制作了符合实际数据的二仙庙的三维结构模型，包括斗拱模型。（3）提出了一个小式木作的法式描述语言，建立了一整套相应的核算规则，可以算出所有部件的尺寸、空间位置、和空间方向；并建立了部件的出现顺序关系。（4）设计了定性动画描述语言，分两个层次，从粗到细地描述建筑各部件在动画片中出现的动作，包括动作的类型、位置、方向、速度、时间点等；初步实现了从定性动画到定量动画的规划计算。（5）学习斗拱的基本知识及其结构，并手工制作了若干斗拱三维模型，在此基础上初步设计了斗拱语言，描述斗拱各组件的类型、数目之间的定性空间关系和相关的约束，目标是以这样的语言为输入自动生成斗拱三维结构。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建·7·（6）基于本体知识表示建立了各种知识库，包括工具库、人物工匠库、动作库、斗拱库、部件库、场景库、等等，并在这些库之间建立了各种关联关系，以便进行推理。（7）收集了古代建筑工地、工匠的形象、建筑工具等有关信息，并初步研究了场景模型的自动生成方法。（8）学习了各种古代塔结构的基本知识，总结了塔结构的组成成分、建筑特点、描述参数等，并初步确定了一个分类体系。３、中科院自动化所课题四专题组开展了基于多幅图像的古建筑室外场景三维快速建模鲁棒方法研究。在室外场景的三维建模中发现，当场景比较大，相机距离场景较远的时候，由于采集的图像不能体现出场景的深度信息，基于两幅图像的三维建模方法，难以达到三维建模的要求。因此拟研究基于多幅图像的鲁棒性更好的三维快速建模方法。４、北京化工大学课题组进行了基于WEB2.0技术的古代建筑保护和传统工艺信息的服务平台框架设计，初步完成了部分需求分析,构建原型系统；初步完成古代建筑保护和修复信息服务平台各子系统的系统设计和编码，包括新闻子系统、博客子系统、古建百科子系统、个性化古建博物馆子系统、查询子系统、用户管理子系统和后台管理子系统。5、湖南省博物馆课题组（1）围绕古建筑虚拟修复研究任务开展了卓有成效的工作。博物馆课题组在认真研究古建筑虚拟修复任务基础上，采取由浅到深的研究方PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建·8·法，梳理出木结构古建筑修缮过程中常见的损坏致因，损坏程度描述、修缮方案设计、制定修缮措施等，为基于虚拟现实技术实现古建筑虚拟修复提供了强有力的需求支持。（2）围绕古建筑保护技术综合信息服务平台展开了实质性工作。博物馆课题组针对古建筑综合信息服务与展示平台研发过程中存在的一些有待于完善的设计，提出了六个方面的改进建议：古建论坛：作为一个以古建筑为核心讨论话题的虚拟社区。专家在线问答：用户