虚拟京都项目：京都历史名城过去、现在和未来的数字透视图外文翻译资料

 2022-03-01 20:01:15

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虚拟京都项目：京都历史名城过去、现在和未来的数字透视图

Tomoki Nakaya1, Keiji Yano1, Yuzuru Isoda2, Tatsunori Kawasumi1, Yutaka Takase3, Takashi Kirimura3, Akihiro Tsukamoto3, Ayako Matsumoto3, Toshikazu Seto4, and Takafusa Iizuka4

1College of Letters, Ritsumeikan University, 56-1 Tojiin-kita-machi, Kita-ku, Kyoto, Japan {nakaya,yano,kawasumi}@lt.ritsumei.ac.jp

2College of Asia Pacific Studies, Ritsumeikan Asia Pacific University, Beppu City, Oita, Japan yuzuruisoda@gmail.com

3Kinugasa Research Organisation, Ritsumeikan University, 56-1 Tojiin-kita-machi, Kita-ku, Kyoto, Japan takaseyutaka@yahoo.co.jp,{tkiri,atv28073}@fc.ritsumei.ac.jp,ayakom@fj9.so-net.ne.jp

4Graduate School of Letters, Ritsumeikan University, 56-1 Tojiin-kita-machi, Kita-ku, Kyoto, Japan {gr0008sf,gr0051xe}@ed.ritsumei.ac.jp

摘要：使用最新开发的3D GIS（地理信息系统）和相关的可视化技术，我们创造了一个数字透视图整个历史城市，可以用来在不同的历史上不同时期的现实景观。数字透视图虚拟京都是过去、现在和京都历史城市空间的未来，通过构建不同时代城市景观要素的地理时间参考三维模型。为了提升传统京都艺术文化数字人文研究，虚拟京都作为数字平台建设网络数字博物馆与众多历史和文化数字的地理数据链接接口内容。我们还探讨了利用虚拟京都作为信息的可能性环境论京都历史名城的未来与影响城市规划活动，如景观政策或可能造成的破坏

历史景观上的灾难。

关键词： 3D GIS，虚拟现实、数字人文、景观规划、3D城市模型。

1 介绍

路易达盖尔于1822年发明的原始立体模型展现了大型景观剧院大小的设施内的绘画，用于体验各种纪念性景观的虚拟旅行[1]。 通过控制灯光效果和转动物理舞台布景，该设备提供了惊人的全景，可以在白天和夜晚之间快速切换

在不同的时间段之间。 其较小的变体已被广泛采用作为博物馆展示人工场景中收集物体的工具。 最近开发的3D GIS和虚拟现实方法提供了创建透视图的数字变体以在虚拟地理中对空间对象进行上下文化的机会环境（VGE），灵活的控制，以改变观众的位置和环境的内容[2]。

数字立体模型比原来的立体模型有几个优点：（1）大存储内容的物理空间是不必要的，即使对于大型建模也是如此地理环境; （2）可以轻松编辑或替换各种内容目的; （3）系统对其他数据库开放，以便任何一组数字内容可以与地理位置相关联; （4）可以共享虚拟环境通过网络，特别是互联网。

在这项研究中，我们的目标是探索使用一组数字立体模型的可能性日本历史名城京都，称为虚拟京都[3]，作为数字平台加强京都艺术和文化的信息共享以及鼓励讨论这座历史文化名城的未来及其丰富的文化遗产。虚拟京都是作为过去和现在的历史城市的基于GIS的VGE创建的通过构建大量以地理时空参考的3D来构建城市空间不同年龄的城市景观元素模型。到目前为止，我们发表的研究[4-6]主要集中在历史景观的恢复和建模各种现代和历史地理信息来源。这样的努力恢复过去可以被视为通过这个伟大的回忆的虚拟旅程历史名城。我们在这里讨论数字立体模拟虚拟的想法和方法京都，检索和收集有关京都和京都的艺术和文化的信息将其应用于城市未来景观的规划考虑。

这个虚拟京都项目是“京都艺术娱乐”的一部分创新研究（2002-2006）#39;在立命馆大学进行由21世纪资助的卓越中心（COE）计划赞助教育，文化，体育，科学和技术部（MEXT）。该该计划现由日本文化数字人文中心管理全球COE计划下的艺术（2007-2011）。按照最近的趋势使用新一代数字录音技术记录文化遗产[7]，来自艺术和文化部门的大量数字档案资料已经通过这些计划积累，包括数字化的集合美术，扫描旧地图，激光扫描浮标，现有历史的CAD模型建筑物和运动捕获了传统的艺术表现，例如#39;能乐#39;和“歌舞伎”。虚拟京都最初的目的是成为整合这样的平台各种数字化内容，用于在地理位置对其进行语境化（图1）。

本文的其余部分安排如下。 我们提供简要说明在第2节中构建虚拟京都。然后，第3节，我们描述了一种方法使用Virtual Kyoto构建一个新的在线数字博物馆界面地理数据 - 与众多历史和文化数字内容的联系包括有关文化价值景观的信息。 然后，我们探索可能性使用景观模拟和GIS数据叠加来讨论未来历史悠久的京都市和景观等城市规划活动的效果政策（第4节）或由于历史灾害可能造成的损害风景（第5节）。

2 虚拟京都

VGE随着地质技术的快速发展而出现，以加强地理代表性的“平等主义”[2]。 VGE的一个流行应用是所谓的“城市”，它是地理和几何的数字表示。一个城市的现实。 Virtual中正在创建一个最先进的虚拟城市伦敦大学学院CASA（高级空间分析中心）项目伦敦。 Virtual London是一个大型3D GIS，具有大伦敦的CAD模型使用最先进的计算机技术。 它专为专业用途而设计建筑师和规划师，但也通过各种方式针对更广泛的公众网络上的公众参与过程[8,9]。

通过强调城市的功能作为各种集体互动的区域人们，数字城市的概念也是信息学研究人员创造的。在京都，“数字城市京都”项目从1999年到2001年开始支持和实施通过开发基于网络的方式促进城市日常生活的社会互动社会基础设施 虽然数字城市没有必要需要一个VGE城市，京都数字城市包括主要街道四条的VGE界面层街道和世界遗产，二条城，用户可以在这里虚拟漫步通过环境[10,11]。

我们的虚拟京都与传统的虚拟城市项目非常相似例如Virtual London，以及具有VGE接口的数字城市项目，如Digital京都市。然而，虚拟京都具有独特的功能，使其与众不同同行。特别是，它是几乎整个城市的4D GIS，包括时间尺寸添加到传统的三维GIS / CAD模型中。它可以存储来自不同历史时期的各种地理信息。这个独特的功能因为虚拟京都项目的目标是从一开始就是至关重要的专注于描绘城市的历史，以及重建城市的过去城市景观。与数字城市京都相比，虚拟京都目前没有提供一般的社交互动平台，但有望促进公众参与收集和分享京都艺术和文化的信息，并最终为创造一个改善日常生活的环境做出贡献京都。

在Virtual Kyoto，我们采用了CAD中心，Increment P和Pasco，Ltd。的MAPCUBEreg;数据来创建当前的景观建模。 该数据包括基于京都整个城市建筑足迹和高度的棱柱三维积木模型（图1）。 通过将建筑物占地面积挤压到由记录高度的空气激光轮廓仪获得的高度来创建3D模型值间隔为2.5米，误差在15厘米以内（http：//www.mapcube.jp/en/product.html）。 我们将简单的挤压建筑模型“白色模型”替换为详细的CAD模型，其中照片逼真的纹理图像被视为历史京都景观中的地标，如世界遗产寺庙和神社。

京都的一个重要方面来自这个城市，建于公元794年，是日本的历史首都，仍然保留了大量的历史寺庙，神社，町屋和现代西式建筑等建筑战前时期。这在日本是罕见的情况;这座城市设法逃脱了损失第二次世界大战期间。我们恢复历史京都的战略涉及到将当今京都建模为虚拟城市，然后更换新建筑物我们回到过去，与传统建筑一样。为此目的，各种来源过去的风景，包括航拍照片或旧地图，风景画和绘画在GIS环境中收集并进行地理配准。为了恢复早期古老京都的风景叫Heian-kyo（大约8-12世纪），风景通过遵循物理的蓝图独立地进行建模为纪念1200周年而制作的平安西洋镜的缩影1994年建立了这座城市。图2展示了描绘许多景观的3D风景虚拟京都三个不同时代的地理对象（详见[3,4,5,6]）关于这些地理环境的建模程序）。对于景观可视化，我们采用了UrbanViewerTM（CAD Center，Ltd。），一个虚拟现桌面应用程序，使用3D城市实时查看详细的城市场景MAPCUBEreg;的型号。

因此，我们创建了京都数字立体模型作为4D GIS环境（3D空间加时间维度）京都景观元素。 这支持了许多新的地理调查领域，尤其是具有代表影响的能力景观历史变迁对城市当前和未来政策的影响。

虚拟京都包括以下四个功能：（a）归档地理参考当前数字地图，旧地形图，地籍图，天线等材料照片，图片地图，街道照片，山水画，考古遗址数据和历史文件; （b）建立所有现有建筑物的数据库，包括町屋，早期的现代建筑，神社和寺庙，包括那些历史文化意义; （c）创建所提及建筑物的3D模型以上; （d）估算和模拟土地利用和景观变化使用上述材料的研究期。

3 基于网络的京都艺术文化数字博物馆数字立体模型

按照虚拟京都项目的初衷，我们目前维持一个使用3D web-GIS引擎的网站，UrbanViewerTM for Web（CAD Center，Ltd。），通过与其他数字相关的链接传播京都的数字立体模型内容京都艺术和文化档案。 该网站的URL如下：http://www.geo.lt.ritsumei.ac.jp/uv4w/frame_e.jsp

像GoogleEarth（谷歌公司）和Virtual Earth（微软公司）这样的引擎使我们能够传输和接收大量的3D景观信息包括建筑物，地貌和纹理图像与互动操纵通过LOD查看普通DSL级速度互联网基础设施的设置细节），平滑图像的数据压缩和流技术。 LOD是一个广泛用于虚拟现实的技术，以实时控制质量3D模型的显示。 它会自动更改3D对象的显示/不显示并使用适当的数据显示对象的几何和纹理图像根据客户与被查看的距离的数量和分辨率物体和客户的视角。

为了减少要传输的数据量，一种简单的数据减少方法是用于挤压建筑模型，通常占据视图中的大空间。 该缩小方法将几何数据存储为其基本形状和高度的多边形而不是所有表面的多边形。 为了实现流畅的实时性显示纹理图像，图像的不同分辨率以及数字地形模型存储在数据库服务器中。 根据之间的距离观看位置和观看的对象，以及客户的视角，网络服务器命令数据库服务器以最合适的方式提取图像数据客户端视图的分辨率和提取的图像数据被发送到客户端PC。 为了浏览引擎构建的网站，需要客户端使用Microsoft Internet Explorer安装UrbanViewerTM for Web插件。

在基于网络的虚拟京都数字立体模型中，用户可以自由飞越或步行通过京都的风景在不同的时间（现在，20世纪初和12日）世纪）。 图3示出了观看时的这种即时虚拟时间旅行的示例网络。 使用相同观看位置和角度但显示的一对视图不同时期的场景生动地展示了人们如何感受到的感觉Heian-kyu周围的古老景观，长方形的古代皇宫建于8世纪后期的平安京初期，主要是建造于此转变为当前建筑区域，建筑物不规则的天际线。 我们看到，目前的主要街道，Senbon-Dori仍然沿着古老的路线运行主要的平安街，朱雀 - 大寺，连接到前宫殿主门，但那与古代街道相比，现在街道的宽度要窄得多。

浏览数字立体模型，我们可以浏览现有的历史艺术和通过点击带有数字内容标签的地理定位标记来获取文化资料。我们在这里利用数字立体模型作为画廊或博物馆平台与京都特定地点相关的数字化艺术品。

演示了系统如何实现包含体验的虚拟导览由歌舞伎的动作捕捉技术创造的虚拟歌舞伎表演演员，在四条街的历史剧院Minami-za。旅程从一个开始走在可能代表昭和初期（约1920-1930）的街道上改变建筑的天际线和山脉的远景传达了这种感觉第二次世界大战后的城市快速发展。我们可以无缝地走进去剧院从路上看到虚拟的歌舞伎表演;剧院的内部是还建模并整合了在线虚拟环境。点击链接在剧院的标记，出现一个显示流媒体电影列表的弹出窗口。虽然我们目前只有两部数字化电影系统，将来有可能体验一系列虚拟实验表演。在早期的城市景观设置中，我们希望呈现多

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