【点赞】测绘学科如何助力文化遗产研究？看武汉大学这支高水平跨学科研究团队

近日，教育部发布了首批教育部哲学社会科学实验室名单，“武汉大学文化遗产智能计算实验室”入选首批试点建设名单，全国共计9家。这是继教育部人文社会科学重点研究基地、国家协同创新中心、国家高端智库后，武汉大学人文社科研究领域获批的又一新型重要平台，是武汉大学人文社会科学研究工作主动对接国家战略、继续高质量发展的又一重要体现。教育部首批哲学社会科学实验室试点建设工作于2021年初正式启动，旨在发挥示范引领作用，探索中国特色哲学社会科学重点实验室建设之路，形成建设标准和管理范式，积累建设运行经验。首批教育部哲学社会科学实验室建设周期为5年，其中含试运行期1年。面向数字中国和文化强国国家战略需要，紧抓全球数字人文发展前沿，武汉大学文化遗产智能计算实验室聚焦文化遗产保护与活化，力争突破文化遗产智能计算关键技术，构建文化遗产智慧数据资源，研发基础性文科实验平台与科学装置，解决文化遗产保护传承不力、内涵阐释不清与价值挖掘不足的难题，为优秀中国传统文化的创造性转化与创新性发展提供路径与示范。武汉大学文化遗产智能计算实验室以“文理交叉、数智赋能、共建共享、实验创新”为研究理念，汇聚武汉大学“图书情报与档案管理”、“测绘科学与技术”两大优势学科和多个传统学科核心力量，设立5大研究室，包括文化遗产智慧数据研究室、古籍内容挖掘分析研究室、文物图像计算研究室、遗址虚拟呈现研究室和文化遗产GIS研究室。每个研究室均由传统文科学者与信息技术专家构成，探索形成了较为完善的跨学科研究架构，为新文科建设和文科实验研究范式创新奠定了良好的基础。▲实验室研究方向与研究室设置▲实验室关键研究任务实验室首席科学家由武汉大学人文社科资深教授、大数据研究院院长马费成教授担任，实验室主任由国家自然科学基金创新群体骨干成员、国家社科基金重大项目首席专家、武汉大学人文社会科学杰出青年学者王晓光教授担任。实验室骨干成员还包括信息管理学院陆伟教授、历史学院张昌平教授、文学院于亭教授、计算机学院彭智勇教授和测绘遥感信息工程国家重点实验室黄先锋教授等，初步形成一支由资深教授、哲学社会科学领军人才牵头，以优秀中青年骨干为主力的高水平跨学科研究团队。
▲实验室部分团队成员合影成立至今，文化遗产智能计算实验室集合大数据、人工智能、虚拟现实等先进信息技术与文学、历史、考古等传统文科的优势科研力量，开展了跨学科理论、方法和关键技术研究，先后承担了科技部“973”项目、科技部科技支撑计划项目、国家社科基金重大招标项目等研究课题近30项。实验室与武汉大学长江文明考古研究院、简帛研究中心等研究机构深度合作，研发出4个大型基础性数字平台。中国简帛文献综合数字平台，支持简帛等出土文献数字化整理与内容挖掘研究；文物图像关联数据集成平台，实现了文化遗产图像数据的关联化、语义化发布；文化遗产知识图谱生产平台，集成深度学习、主动学习等人工智能算法，支持人文领域知识图谱自动构建；文化遗产图像资产管理平台，支持文化遗产图像深度语义标注、智能分类与大规模元数据管理。
▲中国简帛文献综合数字平台▲长江文明数字平台实验室在文物与大遗址三维建模、文物图像计算与理解、文化遗产知识图谱、文化遗产地理信息系统等领域取得了一系列研究成果，并且在敦煌莫高窟、箭扣长城、武汉盘龙城遗址等多个现实场景转化应用。在敦煌莫高窟数字化保护项目中，实验室与敦煌研究院合作，利用不同尺度的激光扫描点云数据融合处理，建立毫米级精度的石窟3D模型。利用自主研发的精确纹理贴图软件实现了能够满足8K分辨率球幕展示的莫高窟三维数字化建模。该技术同时正在大足石刻、龙门石窟的大型球幕数字化展示工程中加以应用。同时，以敦煌壁画为例提出文化遗产领域智慧数据资源建设的方法论与技术体系，包括文化遗产统一语义建模与知识表示方法、文化遗产图像深度语义标注模型与方法等，并建设了敦煌壁画主题词表、敦煌壁画知识图谱、石窟本体与数据模型等多种类型的基础性智慧数据资源。▲敦煌智慧数据资源建设实践实验室利用自主研发的双鱼倾斜摄影相机搭载于无人机，对箭扣长城一段约为1公里的区域进行采集，最终获取地面1厘米分辨率多角度影像15000余张，同时，通过地面补拍获取毫米精度的局部数据。通过自主研发的大场景三维重建集群计算软件进行建模计算，自动生成整体精度5厘米、局部相对精度达到毫米级的箭扣长城三维模型。结合人工智能算法识别长城裂缝的长度和宽度，自动分析箭扣长城的砖块缺失量，为长城保护提供了精准的数据支撑。
▲箭扣长城高精度三维模型实验室专家张昌平主持曾侯乙墓一号陪葬坑帷帐数字复原。曾侯乙墓一号陪葬坑出土467件青铜构件，体量大，结构复杂，这些筒、环、钩状的构件可以相互插接、套扣，但其原来套接木料已经腐朽，复原难度极大。实验人员采用微米级高精度手持激光扫描技术，非接触式高效采集青铜帐体零构件的三维几何信息，通过逆向建模算法精细提取青铜帐体零构件三维素模成果。借助三维素模成果，研究团队最终实现青铜帐体完整形态的虚拟拼装，同时利用3D打印技术制作每一块帐体零构件模具，通过模具实物拼装进一步验证虚拟复原研究思路，为青铜帐体的考古研究提供科学、严谨的数据支撑。
▲曾侯乙墓一号陪葬坑帷帐数字复原此外，实验室还研发出10余套专业性的软件工具和产品，包括本体与主题词表管理系统、关联数据发布系统、大遗址虚拟展示系统、文物高精度贴图软件和在线智能3D建模社区等，能够支撑文化遗产的数据采集、建模、著录、组织、挖掘、模拟、展示等多个实验分析环节。并积累了文物数字图像、古籍文本、历史地理舆图、文物和洞窟遗址三维文物模型、领域知识图谱等各类文化遗产数据资源，为文化遗产智能计算研究与实践提供了充实的资源保障。▲中国古代史地遥感影像数据研究平台▲海外博物馆里的中国：文物数字图像关联数据聚合平台
▲文物图像关联数据可视化与分析
▲文物信息智能增强提取系统当科技的光束照向璀璨的文明

历史已然缓缓苏醒
探索中国特色哲学社会科学发展新路让武大人把文化遗产的故事说给你听

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来源：武汉大学

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