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代表性建筑与古建筑数据库教育部工程中心

代表性建筑与古建筑数据库教育部工程中心

EngineeringResearchCenterofRepresentativeBuildingandArchitecturalHeritageDatabaseMinistryofEducation

一、基本概况

代表性建筑与古建筑数据库教育部工程中心依托北京建筑工程学院测绘工程、地图制图与地理信息工程等学科,于200912月经教育部批准建设。中心围绕我国代表性建筑与古建筑遗产保护与利用的迫切需求,发挥与国内古建筑数据库生产企业联合的产学研优势,通过研究开发与工程化的环境建设,构筑起代表性建筑与古建筑数据库技术的工程能力平台;建立并完善工程化产业化的体制及运行机制;建设国内领先具有国际竞争力的代表性建筑与古建筑数据库技术研发与工程化产业基地。

工程中心的主要研究方向和内容主要有以下几个方面:

1、建筑三维空间数据获取系统与技术

2、面向古建筑等大型复杂对象的逆向三维建模软件与技术

3、代表性建筑与古建筑数据库管理系统与技术

4、代表性建筑与古建筑数据库应用技术

5、基于文献的历史建筑复原研究数据库

6、建筑信息存储与交换数据标准

拥有精密激光雷达测量与建模所需的仪器设备,形成了一个由教授牵头,博士教师为核心的创新团队。并聘请测绘工程与建筑学领域国际顶尖级科学家和知名学者作为中心客座教授,担任学术顾问、技术指导,开展多层次的学术交流和合作研究。

工程中心目前的建设面积是500平方米,为研究工作的开展提供了良好条件。

 工程中心组织机构如下图所示

工程中心主任学术简介

王晏民教授,男,1958年出生,博士,博士生导师。现任北京建筑工程学院测绘与城市空间信息学院院长,国务院政府特殊津贴获得者,北京市教学名师,北京市拔尖创新人才,北京市精品课负责人。中国测绘学会理事兼工程测量分会副理事长和测绘教育委员会委员,中国地理信息系统协会理论与方法专业委员会委员,北京测绘学会常务理事兼测绘教育委员会主任,全国交通工程测量研究会副理事长。

参与主持的“测量工程专业建设研究与实践”1998年荣获国家冶金局教学成果一等奖,参与主持的“国家体育场施工测量技术研究与实践”荣获2008年国家测绘科技进步一等奖,“基于地理信息系统的数字制图”1997年荣获黑龙江省自然科学优秀论文奖一等奖,“计算机辅助城市总体规划系统CPCAD1996年荣获哈尔滨市科技进步四等奖,2001年荣获宝钢教育基金全国优秀教师奖,1998年荣获黑龙江省优秀科技工作者称号。最近主持了故宫博物院项目“故宫古代建筑数字化测绘”(总经费160万元),主持了中国文化遗产研究院项目“馆藏壁画激光扫描数字化”(20),主持了国家体育场总承包部项目“国家体育场刚结构安装激光测量”(20),主持了中国文化遗产研究院项目“花山岩画激光扫描数字化”(5)。发表论文60余篇,其中核心期刊20余篇,三大检索5,完成科研项目30余项,其中省部级以上课题10余项。

二、 团队建设与人才培养

工程中心现有固定人员13人,高级职称占比77%,博士学历占比100%。其中研究人员10人,技术人员3人,主要由测绘科学与技术学科、计算机学科科研骨干组成,另有流动研究人员5人。

人才类型

获得者

海聚工程

高扬

李松年

北京市百千万人才

侯妙乐

建大领军

侯妙乐

建大英才

 

胡春梅

刘祥磊

 

 

三、实验条件建设

工程中心科研仪器设备(原值)近2830万元,具有多光谱相机、高分辨率彩色数字影像采集系统、虚拟现实系统、三维激光扫描系统8套(ILRLS-3DHDS4500HDS3000HDSScanstation2HDS6000rigleVQ180、中科天维TW100rigleVZ1000)、激光跟踪仪、柔性激光测量系统、移动道路测量系统(LD2000-RWMMS系统)、2套无人直升机测量系统、测量机器人以及传统的测量仪器,总价值2000余万元。在软件方面有多套遥感数据处理软件、GIS软件、近景摄影测量软件等。目前正在购置大型自动无人直升机、遥控飞艇。可以完成对目标物的低空和地面的数据采集,数据类型包括三维点云、高精度空间数据、高分辨率表面纹理数据等。中心并建立云计算中心满足文物大数据的存储处理


 

 

仪器名称

型号

规格

数量

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

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

FluxFD-1665

6Channel3CCD

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)

EOS5DMarkII机身

1800万像素

1

数码相机

佳能EOS5D

EF24-70/2.8USM

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

Infinite5128SC-129

*

1

立体显示器

SuperD

HDB24

1

旅行车

HFC6500AIC

JYJ943187

1

数字摄影测量系统

VIRTUOZONTV3.7

21/320G/4G/FX1400/显卡/手轮脚盘/立体镜

2

图形工作站

HPXW6200

XEON3.0G/2G/146G/3D-ARI/19"液晶

17

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

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

 

四、科学研究

工程中心在建筑遗产精细重构方面与虚拟修复方面,所取得的研究成果,在故宫、西藏江孜白居寺、中南海春耦斋、重庆大足千手观音、大昭寺馆藏壁画、布达拉宫、大足千手观音修缮等多项大中型工程得到了广泛应用。依托“代表性建筑与古建筑数据库”的云计算中心,积累了全国数300多个重点文物三维高精几何数据、影像数据,逐步建成了建筑遗产大数据库,为建筑遗产数字化保护科学研究和行业工程应用提供了数据支撑。在高精度、多尺度三维精细建模方面,其科研成果整体达到了国际先进水平,并且原创性地提出了基于深度图像三维几何模型的构建,达到了国际领先水平。其科研成果《多源数据融合的精细三维重建技术研究与应用》获2014年中国测绘学会科学技术进步一等奖。

在基于空间大数据建筑遗产数据组织、管理方面,所研制的“海量精细三维空间数据管理系统”满足了空间数据精细化、大数据高效存储与管理的要求,其相应成果《海量精细三维空间数据管理系统研制》获得2014年中国地理信息系统产业协会科学技术进步一等奖。

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

文化遗产数字化保护的理论与方法-复杂几何对象高精度数字化重建理论与方法(2012CB725300

国家“973”

45

2

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

3

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

 

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

11

特大异性工程精密测量与异性重构技术与应用

国家科技进步二等奖

2010-11-29

12

大型复杂文物信息留取与虚拟修复关键技术研究与应用

国家测绘地理信息局测绘科技进步奖一等奖

2016-9-01

23

海量精细三维空间数据管理系统研制与应用

2014中国地理信息科技进步奖(省级一等奖)

2014-08-30

34

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-2014一等奖

2014-12-1

 

 

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

ZL 2014 1 0326078.2

2016

2

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

ZL 2013 1 0226380.6

 

3

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

4

一种加快三维图形显示的方法(授权)

发明

ZL201210161072.5

2014

5

古建壁画病害管理信息系统,

软件著作权

2016SR116183

 

2016

 

技术标准代表成果(仅列不超过5项)

序号

技术标准名称

级别(国际/国家/地方/行业/其他)

发布时间

1

古建筑测绘规范

国家

 

 

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

 

 

五、运行管理

为完成好教育部工程中心的建设目标和任务,按照技术创新与科技成果产业化并重的思路,以带动行业技术进步,并形成自我良性循环为目标,从学校的优势和特色出发,在认真总结已有科研基地运作机制基础上,将着重从以下几方面考虑来构建工程中心的运行机制。

1)建立新型的“技术+产品+服务”集成运行方式

实际上,无论是传统的科研院所、高校科研机构和单纯的科技企业都难以单独完成从技术成果研究开发到产业化转变的过程,难以形成技术的有效转化和辐射。因此,工程中心建设必须突破传统观念、做法的束缚,构建自身产学研优势结合的发展方式,从这一理念出发,形成新型的“技术+产品+服务”集成运行范式。

2)建立“一个中心、二个平台、三个基地”的组建模式

为充分发挥和依托单位研究开发、人才资源的优势特点,工程中心将按照“一个中心、两个平台、三个基地”的模式进行组建,由研究开发平台和集成与服务基地两部分构成,实施产学研紧密结合、良性互动的一体化管理。

研究开发平台:利用学校科研的实力和条件,承接国家、行业和企业的研究开发任务,为代表性建筑与古建筑的保护利用提供技术处理、技术转让、技术服务、人才培训及科技咨询等。研究开发平台将集聚高水平的研究队伍,构筑先进的科研设施和条件,重点围绕原创技术、核心技术和共性技术三方面进行研究开发和技术攻关工作,其目标是对原始技术的不断创新,巩固和保持技术领先者的地位;解决共性技术,成为行业的技术源头,对行业的技术进步提供技术支持。

工程化平台:主要从事代表性建筑与古建筑数据库的构建,根据社会发展以及政府部门的要求,将分期分批对具有时代特征及历史价值的建筑与历史遗产进行数字化处理,逐步建立在国内甚至国际具有领先水平的代表性建筑与古建筑数据库。

建设技术转移基地:利用数据生产工程化平台,通过技术指导和技术转让,将数据采集和建模的技术转移给数据生产单位;利用数据库管理工程化平台,通过技术指导和技术转让,将建筑数据库管理技术转移给数据管理单位;利用数据库应用工程化平台,通过技术指导和技术转让,将建筑数据库利用开发技术转移给应用单位。争取获得至少5项和向课题或工程应用项目。

建设技术服务基地:建设建筑数据采集设备检校和维修基地和数据建模软件技术服务基地,为数据生产单位服务;建设建筑数据库系统的测试基地,为建筑数据管理单位服务;建设基于建筑数据库的古建筑保护规划与修缮设计技术服务基地,为数据库应用单位服务。在全国争取建立5个代表性建筑与古建筑工程研究分中心。

建设人才培养基地:工程中心建设3类人才培养基地,一是面向生产、管理和应用单位技术人员的培训基地,定期和不定期相结合举办建筑数据采集设备使用培训班、复杂建筑的三维建模培训班、建筑数据库管理培训班、建筑数据库应用开发培训班;二是面向教师的实践基地,教师通过参与工程中心的开发研究项目和工程应用项目得到相关机能的培训;三是面向本科生和研究生的实习基地,每年接受至少60名本科生进行工程应用实习,每年接受至少30名博士或硕士研究生参与开发研究项目。

3)建立可持续、良性循环发展的运行管理机制

工程中心的建设,一方面是要体现国家意志,起到对行业技术进步的带动作用,另一方面是能够形成自我造血功能,实现良性循环的发展,为此建立起高效运作、管理科学的运行管理机制。

建立面向市场需求的科研创新机制

工程中心必须坚持面向市场需求,开展技术研发。以国家、行业和企业需求为导向,贴近市场组织研究开发,使研究开发成果能够在社会上得到有效转化和利用,为特色建筑的管理与监控、古建筑及历史遗产的保护、修复等提供技术支持,并不断激发科技创新的活力,提高技术服务水平,拓展技术服务领域。

建立面向行业需求的技术转移机制

工程中心与行业企业按核心层、会员层、外围层三层结构模式进行连接,形成合作开发和成果转化的技术共同体,并按核心层的技术共享机制、会员层的技术转移机制、外围层的技术辐射机制实现技术转移与成果应用推广。这不仅有利于促进特色建筑与历史遗产保护行业的技术进步,实际上也就实现了工程中心的社会功能和国家目标。而技术的横向扩散,也会为工程中心带来经济效益的回报,有助于工程中心的自身良性循环。

核心层的技术共享机制:核心层是以资产为纽带的实体联盟,为工程中心的依托单位和股东企业。负责出资共建,共同管理工程中心,利益共享、风险共担。核心企业与共建单位可在工程中心建立工程中心,参与项目的研究开发,并对最终的研发成果享有优先使用权。即对于核心企业,工程中心可以无偿提供共性平台技术;优先提供技术服务、技术支持和人才培训。从而全面提升股东企业的核心技术能力和创新能力。

会员层的技术转移机制:在全国范围内,建立行业会员制的联盟,形成合作开发和成果转化的技术共同体。会员企业每年需向工程中心交纳一定的会员费,得到优惠享用工程中心研发成果和技术支持的回报。即对于会员企业,工程中心可以优惠提供共性平台技术;优惠转让技术及成果;优惠提供技术服务、技术支持和人才培训。

外围层的技术辐射机制:对特色建筑与历史遗产保护项目委托进行数据库建设为纽带,对政府、企事业单位提供技术服务和人才培训。

六、开放交流

荷兰代尔夫特理工大学SisiZlatanova教授报告

20141123日荷兰代尔夫特理工大学SisiZlatanova教授来工程中心做报告。

美国马里兰大学孙国清教授到我校测绘学院授课交流

20151029日,美国Maryland大学孙国清教授受邀到我校测绘学院为2015级遥感专业和地理信息专业新生做题目为“植被遥感导论”的讲课与交流。本次课程是测绘学院新生专业引航工程系列学术活动之一。测绘学院郭明讲师、张瑞菊讲师、王荣华讲师参加了本次授课活动,活动由遥感工程系主任庞蕾副教授主持。

加拿大瑞尔森大学李松年教授到我校作学术报告

20151126日下午,加拿大 Ryerson 大学李松年教授应邀到我校大兴校区作题为“空间社交媒体数据:挑战与机遇”的学术报告会。李松年现任国际摄影测量与遥感协会第二委员会主席,加拿大权威杂志副主编。同时,李教授己被我校聘请为客座教授。报告会由测绘学院副院长杜明义主持,测绘学院全体师生近300人参加。

瑞士苏黎世大学Heinz Berke教授到我校做学术报告

2015124日下午,瑞士苏黎世大学Heinz Berke教授应邀到我校进行学术交流,并在我校西城校区做了题为“The Invention of Blue and Purple Pigments in Ancient Times”(古代蓝紫颜料的发明)的学术报告,我院近100名师生聆听了报告。

日本京都大学徐培亮教授应邀到我校作学术报告

2015123日测绘学院“科技前沿”学术讲座第五讲拉开序幕,邀请日本京都大学徐培亮教授到我校大兴校区作题为“地空观测的数学挑战”的学术报告。报告会由测绘学院副院长杜明义教授主持,测绘学院师生近200人参加。

香港理工大学李志林教授作学术报告

20151210日下午三点,由测绘学院主办的“科技前沿”学术系列报告会在大兴校区基A报告厅举行。本次邀请到香港理工大学李志林教授作题为“从纸质地图到谷歌地图—科学进展与知识表达”的学术报告。报告会由测绘学院党委书记赵西安主持,测绘学院教师、本科生和研究生共300人参加。

加拿大卡尔加里大学Derek教授学术报告

20151217,邀请加拿大卡尔加里大学Derek教授学术报告到我校西城校区作题为“图像工程学的最新研究进展”的学术报告。报告会由测绘学院副院长杜明义教授主持,测绘学院师生近200人参加。

组织召开三维激光建模和高光谱应用学术交流会

20151217日,三维激光建模和高光谱应用学术交流会在北京建筑大学学宜宾馆举行,交流会由测绘学院副院长杜明义教授主持,我校客座教授加拿大Ryerson大学李松年教授担任主席。加拿大Calgary大学Derek Litch教授、中国地质大学康志忠副教授、测绘学院副院长杜明义教授、人事处副处长侯妙乐副教授做主题发言,参会的还有测绘学院党委书记王震远书记、北京大学杜世宏教授研究团队和测绘学院青年教师骨干及在读研究生。

20161014日在北京建筑大学举办“未来城市测绘技术”为主题的国际学术论坛。

七、社会服务

在雄厚科研设备的支撑下,工程中心是全国最早开展三维激光在建筑遗产数字化保护理论研究与工程应用的科研单位,14年来为文保行业的发展提供了理论与工程核心技术支持服务,并建成了全国最大的建筑遗产空间大数据库,为行业提供了基础数据,服务于社会,并取得了较大的社会效益。