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建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室

建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室

Beijing Key Laboratory For Architectural Heritage Fine Reconstruction & Health Monitoring

一、基本概况

建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室,由北京市科技委员会于201612月批准建设。北京建筑大学测绘与城市空间信息学院,已在建筑遗产数字化保护方面开展了多年的研究工作,积累了大量科研成果。该重点实验室主要依托北京建筑大学测绘与城市空间信息学院,进一步聚焦建筑遗产精细重构与健康监测这一重要研究领域,打造成为跨专业综合性的科技研发创新平台。

建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室的建设目标,是通过对建筑遗产数字化保护关键理论研究及技术攻关,构建起全过程的数据采集、处理、管理及监测、模拟、分析、展示的面向未来建筑遗产数字化保护的标准规范和软件平台,形成完善的建筑遗产精细重构与健康监测理论与方法体系;汇聚和培养具有国际视野和民族自信的高层次人才,搭建国际化的多学科、全过程科技攻坚队伍,推动高起点高水平建筑遗产保护高端智库;建设成国内一流、国际知名引领建筑遗产数字化保护创新与成果转化的开放式重点实验室,为文化遗产保护提供理论依据与技术开发应用支撑。

该重点实验室的主要研究方向和内容主要有以下几个方面:

1)建筑遗产多源数据获取与精细重构;

2)建筑遗产本体监测理论与方法;

3)建筑遗产虚拟修复理论与方法;

4)建筑遗产三维虚拟现实交互与可视化技术。

实验室科研用房2100平方米,主要为大兴校区学院楼F座地下一层、地上一至二层。

实验室采用主任负责制,实行中心主任、学术委员会、监督委员会、国际咨询委员会、工作委员会的五轮驱动管理模式。学术委员会是实验室最高学术指导机构,国际咨询委员会是为进一步推进中心国际化发展、紧跟国际学术前沿而成立的,由国内外建筑遗产数字化保护领域顶级专家组成。实验室下设4个研究所,采用方向首席科学家负责制,建立实验室与各研究所之间的扁平化管理模式。各研究所形成三制三化的运行机制,即所长负责制、职务聘任制、年薪协议制,评价国际化、考核团队化、服务扁平化。实验室整体运行框架如下图所示。

 

1 实验室组织框架图

实验室主任学术简介:

杜明义,教授,1963年出生,男,内蒙古呼和浩特人。2001年毕业于中国矿业大学(北京),获博士学位,现任北京建筑大学测绘与城市空间信息学院院长,博士生导师。兼任中国测绘地理信息学会教育委员会委员、工程测量分会副主任,中国地理信息产业协会常务理事,北京测绘学会副理事长兼教育委员会主任,北京市智能交通协会理事,武汉大学兼职博士生导师。

主要从事建筑遗产数字化保护、地理信息系统与城市遥感研究,研究方向为建筑遗产本体监测、精细化城市管理、城市环境遥感、交通与规划地理信息系统等。先后在《International Journal of Remote Sensing》、《中国图形图像学报》、《水土保持学报》、《测绘科学》等重要期刊及国际国内学术会议发表发表相关论文130余篇,其中SCIEIISTP收录50余篇;先后主编《城市空间信息学》、《计算机绘图原理及应用》等专著和教材6部;授权发明专利近10项,计算机软件著作权10余项;近年来相继获北京市、辽宁省、国家测绘地理信息局等省部级科技进步奖4项、教学成果奖3项。

杜明义同志学风严谨,长期坚持在教学科研第一线,2007年获北京市中青年骨干教师,2009年获北京市拔尖创新人才,2011年获国家测绘地理信息局十一五测绘地理信息科技贡献奖。

二、团队建设与人才培养

实验室现有专职研究人员30人(人员结构见下表),其中正高级研究人员9人,副高级研究人员11人。研究人员中有博士学位人员超过93%,具有海外学习与研究经历人员占40%。他们中有博士生导师3人,有北京市创新团队2 个,北京市教学名师1 人,北京市高层次人才1 人、拔尖创新人才2 人、中青年骨干教师8 人,北京市科技新星2 人。实验室聘请陈军、李莉、王丹、李成名、陈品祥等一大批在国内外有一定影响力的专家教授在实验室兼职指导研究生。加拿大瑞尔森大学李松年教授、卡尔加里大学高扬教授作为北京市海聚高层次人才短期计划受聘实验室客座教授。

实验室重视人才培养,充分利用现有的人才优势,加速对中青年人才的传帮带,努力培养出一批思想品质高尚、业务能力全面、具有高度责任心的学术带头人。目前本学科自己培养的一批年轻教师已成长为优秀的青年学术骨干。

三年来本实验室共培养硕士生100余人,博士生4人,目前在读硕士生130余人,博士生6人,博士后3人。为国家文物局培训文物保护专业人员6批次近400人。在人才培养方面我们还采取请进来和送出去相结合的措施,将缜密的科研思维和先进的研究方法应用到研究工作中,加强了平台建设,为科研注入了新的活力。实验室选送优秀年轻青年教师赴国外先进实验室联合培养,提高了学术水平,开阔了眼界,加强了创新意识的培养,带回了新技术,回国后更好地发挥作用。

三、实验条件建设

具有大型设备、实验平台等具体情况,提供设备清单,并配照片(提供原图文件)。

 

仪器名称

型号

规格

数量

   光学经纬仪

   TDJ6AE

   6

10

   自动安平水准仪

   DZS3-1

   3MM/KM

8

   电子经纬仪

   ZTL-1

   *

1

   激光准直仪

   TL-25

   *

1

   全站仪

   GTS701

   *

1

   全站仪

   GTS-211D

   *

1

   红外光电测距仪

   D3030E

   *

4

   GPS接收机

   4600LS-II

   *

3

   铟钢水标准尺

   N3(3M)

   对(x2

3

   水准仪

   DS3

   *

10

   精密水准仪

   NA2

   *

2

   准线仪

   JZC-11

   *

1

   经纬仪校正台

   *

   *

1

   求积仪

   KP-90N

   *

1

   滚筒绘图仪

   HP-450C

   A0

1

   电子全站仪

   SET-6F

   6

5

   投影仪

   KP1500A

   *

1

   自动测图仪

   A10

   *

6

   自动测图仪

   B8S

   *

6

   大型纠正仪

   HC-24

   *

6

   服务器

   万全2300

   *

1

   徕卡手持测距仪

   DISTD LITE4

   *

1

   GPS卫星定位仪

   4600LS

   *

1

   全站仪

   DQZ5A

   *

1

   GPS测量系统

   LEICA1230

   *

1

   GPS接收机

   X90

   RTK

5

   全站仪

   *

   *

1

   电子全站仪

   DTM-332C

   *

3

   CORS参考站

   X60 CORS

   *

1

   全站仪

   GTS-332W

   2

1

   全站仪

   DQZ5A

   *

4

   电子全站仪

   DTM-352C

   *

1

   全站仪

   NTS-352

   *

3

   光学经纬仪

   TDJ6E

   *

40

   光学经纬仪

   J2-2

   2

12

   电子经纬仪

   ET-05B

   5

16

   电子全站仪

   NTS-352

   2

3

   电子全站仪

   SET-510

   5

1

   水准仪

   DS05

   DS05

12

   数字水准仪

   *

   *

1

   光学水准仪

   EICANAZ

   *

3

   水准仪

   DS3

   *

20

   光学水准仪

   钟光DS3

   *

20

   水准仪

   DSZ2+FS1

   *

2

   电子水准仪

   DIN12

   0.3mm

1

   数字测图系统

   NTS352+CASS2008

   NTS352全站仪+CASS2008成图软件

10

   激光跟踪仪

   T3--60

   *

1

   GPS卫星定位仪

   4600LS

   *

1

   1秒空间测站仪

   Trimble VX

   

1

   三维可视化投影系统

   伟景行

   机柜/环形投影硬幕/音响系统

1

   结构光(光栅)三维扫描系统

   REVScan

   REVScan

1

   数字摄影测量系统套件

   偏振光屏21

   手轮 脚盘 眼睛

1

   遥感图像处理系统

   JX4C

   *

1

   激光扫描摄像及数据收集系统

   ILRLS-3D

   *

1

   三维激光扫描系统

   HDS4500

   *

1

   三维激光扫描仪

   HDS6000

   HDS6000

1

   三维激光扫描系统

   HDS3000

   *

1

   工业数字相机

   GC1600

   300万像素

2

   工业数码相机

   GM1600

   300万像素

2

   超高分辨率多光谱数字影像采集系统

   Flux FD-1665

   6Channel 3CCD

1

   数码照相机(一套)

   哈苏H3D39

   3900万像素/50--110/4G*2

1

   数码照相机(一套)

   EOS 5D Mark II机身

   1800万像素

1

   数码相机

   佳能EOS5D

   EF24-70/2.8USM

1

   工程图扫描仪

   *

   CS510

1

   电子计时系统(1套)

   CHINAHEATIH

   *

1

   数字摄影测量系统

   JX-4G

   4G/1000G/显卡/20寸液晶/手轮/脚盘

2

   关节臂测量系统

   Infinite 5128SC-129

   *

1

   立体显示器

   SuperD

   HDB24

1

   旅行车

   HFC6500AIC

   JY J 94318 7

1

   数字摄影测量系统

   VIRTUOZO NT V3.7

   21/320G/4G/FX1400/显卡/手轮脚盘/立体镜

2

   图形工作站

   HP XW6200

   XEON3.0G/2G/146G/3D-ARI/19"液晶

17

   工作站

   DEII POWER EDGE MD3000

   *

1

   图形工作站

   DELL450 志强 2.4GX2

   2G/120G/21"纯平

1

   移动道路测量系统

   LD2000-RW型中端MMS

   *

1

   地理信息系统平台

   四维3DPT多通道

   四维3DPT多通道

1

   GPS接收机

   拓普康Hiper pro

   1套(1+3

1

   绘图仪

   HP Designjet 4500

   *

1

   无人直升飞机系统

   LS-HG80-AP

   LS-HG80-AP

1

   胡同移动测量系统

   *

   *

1

   遥感直升机遥感系统

   LS-HG80-AP

   *

1

   自动精密陀螺全站仪

   GTY

   *

1

   工程图扫描仪

   GRAPHTEC IS210

   *

1

   探地雷达

   *

   *

1

   特殊摄影测量系统

   DPGRID

   *

1

 

 

四、科学研究

科研项目代表成果

序号

项目名称

项目级别(国家/省部级)

经费额度(万元)

1

多源遥感数据精细三维全景建模技术与系统-LiDAR点云数据自动处理技术与多源数据联合精细建模关键技术研究(201512009

国家行业公益专项

60

2

建筑物室内点云自动语义分割及三维结构空间模型构建

国家自然科学基金项目

19

3

高速立体视频测量大型建筑物模型振动台试验健康检测关键技术

国家自然科学基金项目

23.7

4

类平面文物对象地面激光雷达与近景光学影像非同源异质数据自动稳健无缝配准

国家自然科学基金项目

18

5

大规模点云数据的临近点查询和语义管理算法研究

国家自然科学基金项目

18

 

科技奖项代表成果

序号

项目名称

奖励级别(国家/省部级/行业协会奖项)

获奖时间

1

大型复杂文物信息留取与虚拟修复关键技术研究与应用

测绘科技进步奖一等奖

2016-09-01

2

海量精细三维空间数据管理系统研制与应用

中国地理信息科技进步奖一等奖

2014-08-30

3

多源数据融合的精细三维重建技术研究与应用

测绘科技进步奖一等奖

 

2014-12-01

 

 

知识产权代表成果

序号

知识产权名称

类型(发明/实用新型 /软件著作权)

授权号

授权时间

1

一种利用可移动空间网格精简点云数据的方法

发明

ZL201410326078.2

2016

2

一种用于高速视频测量建筑物模型健康监测目标点加速度解算方法

发明

ZL201410482638.3

2017

3

一种用于影像序列椭圆形人工目标点快速识别与跟踪方法

发明

ZL201310462387.8

2017

4

一种基于局部采样的多几何特征点云数据的分割方法

发明

ZL201310181368.8

2016

5

一种基于平面基准影像的激光点云数据的自动配准方法

发明

ZL201310226380.6

2016

代表性论文清单

序号

论文题目

发表期刊

检索(SCI/EI/核心)

影响因子

他引

1

Application of ground-based synthetic aperture radar technique for emergency monitoring of deep foundation excavation

JOURNAL OF APPLIED REMOTE SENSING

SCI

 

 

2

Measurement of Long-Term Periodic and Dynamic Deflection of the Long-Span Railway Bridge Using Microwave Interferometry

IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing

SCI

 

 

3

Study on the 3D information reconstruction and management of cultural relics based on the articulated arm scanner

Journal of Digital Information Management

SCI

 

 

4

An Adaptive Algorithm for Automated Polygonal Approximation of High Spatial Resolution Remote Sensing Imagery Segmentation 13Contours.

IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

SCI

 

 

5

A topological enabled three-dimensional model based on constructive solid geometry and boundary representation

Cluster Computing

SCI

 

 

 

成果转化代表成果(仅列不超过5项)

序号

技术名称

应用场景

经济效益

1

大型复杂文物信息留取与虚拟修复关键技术研究与应用

文化领域

1.2亿

2

海量精细三维空间数据管理系统

建筑遗产领域

0.8亿

 

五、运行管理

1)人员聘任及流动管理制度

实验室确立外引外用、内联内育相结合的用人机制,以灵活的岗位设置和聘用方式吸引国外人才联合国内人才共同参与实验室的科研合作与人才培养工作。实验室根据岗位设置方案组织分级、分类、分批聘任工作,遵循公开招聘、竞争择优、分级聘任的聘用原则,采用固定与流动相结合、全职与兼职相结合、内部与外部相结合的多种人员聘用模式,实行聘用合同制管理。其中,固定成员在加入实验室时确定其人事关系所属单位,实验室与其人事单位之间实行双聘制,在实验室承担新的岗位,但人事关系保留在原单位。实验室各研究所首席科学家(PI)根据研究方向及阶段需要分批组织聘用,公开招聘,首席科学家原则上以全职和中长期合同聘用、项目任务合同聘用,经阶段性考核合格后,逐步实行准聘-长聘制和年薪制。

外引外用机制。围绕实验室的关键方向的重大任务,建立高端人才及其团队引进专项,加大人才发展专项资金投入,依托国家千人计划青年千人计划外专千人计划青年拔尖人才等政策,解放思想,大胆创新,大力推行人事聘用制度改革。一方面,通过全球招聘,借助北京市人才建设基地的优势,选聘在该领域内有所建树、在科技界和产业界有广泛影响力的担任学术带头人,并负责组建团队,实行首席科学家负责制。另一方面,启动海外学者短期聘任计划,打造国际化、多层次、多元化的人才队伍。以项目汇集海内外相关领域的研究人员到实验室来参加合作研究,实施灵活的用人制度,签订聘用合同,以项目完成为聘用周期,项目完成后可自动解聘。

内联内育机制。实验室对内联合国内创新集群平台的高端人才,组建团队,联合攻关实验室确立的重点研究任务。并通过内部人才培育机制的创建和平台的打造,充分挖掘内部人才资源潜力,为实验室持续发展提供强有力的支撑。

2)实验室设备使用与共享管理制度

实验室围绕总体建设目标,实行优势资源共享(包括科学数据、科教研发、设备仪器、图书文献),创建资源开发、信息汇聚、成果共享、运行高效的资源共享平台,为实验室各项科研工作的顺利展开提供保障,形成“多元、灵活、开放、动态”创新资源整合和共享长效组织运行模式。

平台共建资源整合机制。围绕实验室研究方向和任务,在合作平台的基础上,整合各参与单位优势资源,同时集成国家和北京的公共财政投入以及学校、行业的专项资金投入、研发项目投入等,建设建筑遗产数字化保护的大型仪器设备平台、科研数据库等等,形成优势拉动效应,进一步吸引开展多层次协同合作和资源汇聚。

互惠共享资源开放机制。实验室遵循“互惠共享”的基本原则,做好顶层设计和协调管理,制定资源互为交流使用的办法,在实验室原有资源上,按照“归属不变,开放使用”的共享机制,各协作单位仪器设备平台以及数据信息资源对各参与单位提供全天候,全方位的开放共享。

3)实验室成果管理制度

责权利相匹配成果分配机制。按照“责权利相匹配”的原则明确合作成果的分配。根据各方的合作协议和合作内容,对各方在实质性合作过程中的法律责任、合法权益、有效利益等进行非常明确的界定。所有在实验室框架下产生的相关成果,除标注成员原所在单位之外,需统一标注“建筑遗产精细重构与健康监测”字样。

六、开放交流

201756日,邀请科研基地学术委员会成员中国文化遗产研究院马清林副院长到实验室进行指导工作和学术交流。

  

马清林副院长,中国文化遗产研究院

2017524日,北京建筑大学副校长李爱群教授莅临实验室指导科研工作,同时组织了校内部分专家学者召开《建筑遗产数据挖掘与再利用》学术研讨会。

北京建筑大学副校长李爱群教授指导实验室工作

2017年,分别邀请了来自中国文化遗产研究院、大足石刻研究院、东北大学、浙江大学等多位文物保护方面的专家学者来实验室做报告和学术交流。

吴育华,副研究员,应县木塔监测,文化遗产研究院,2017.5.17

 

赵琛,教授,“文化遗产保护实践”,东北大学,2017.4.20

 

赵岗,副研究员 “石质文物保护理论与技术”,大足石刻研究院,2017.4.14

 

七、社会服务

企业合作、对外服务、产品开发、平台共享、成果转化等情况介绍,配照片(提供原图文件)。

 

1)参与了布达拉宫古建筑群精细测绘与数字化项目

作为主要参与方,主持完成了布达拉宫古建筑群精细测绘与数字化项目的方案编制与评审,完成了无人机航拍设计与数据处理、控制测量数据处理及项目实施监理等工作。

 

 

 

 

2)主持编制了重庆大足石刻三维测绘与数字化(二期)方案。

(3)参与了秦始皇帝陵兵马俑三维测绘与虚拟修复项目

4)主持了北京市通州区燃灯佛舍利塔三维数字测绘及档案系统建设、山西省阳城海会寺宋塔定向监测等项目的设计与实施

通州区燃灯佛舍利塔三维数字测绘

 

山西省阳城海会寺宋塔定向监测