杨良锋
〔中国地质博物馆信息网络（科技外事）部，北京市，100034〕
摘要：本文试图从实体博物馆的功能和现阶段社会发展需求出发，以虚拟空间中构架数字博物馆为对象，探讨地学类数字博物馆定位与实现方式。充分利用现有的信息技术手段、计算机网络技术、通讯技术和影像获取技术，结合地学类学科知识和博物馆学知识对典藏标本进行数字化，采用不同深浅层次的内容和表现语言，进行数据著作、内容策划和艺术加工，以满足不同需求为目标，最后提出地质类数字博物馆内容建设可采取的技术手段。
关键词：地质类数字博物馆定位技术手段
21世纪是数字时代，传统的博物馆迎来了新的机遇与挑战。通过信息技术、互联网技术、多媒体技术，将传统博物馆的收集、保存、研究和传播职能从现实空间推向了无限延伸的虚拟空间，给博物馆带来无限生机。特别是进入本世纪以来，博物馆数字化、数字博物馆建设浪潮一浪高于一浪。面对实实在在的数字时代的到来，从国际博协对博物馆的定义“ICOM Statutes”，我们可以看出：作为一个不追求赢利和社会发展服务的公开的永久性机构——博物馆如何在数字时代，更好地履行以教育、研究和观赏为目标，而进行收集、保护、研究、传播和展示有关人类及其环境的物质和非物质遗产的职责，已经摆在了我们博物馆人的面前。本文试图以中国地质博物馆为例，从实体博物馆的定位出发，以虚拟空间中构架数字博物馆为对象，探讨地学类博物馆定位与实现方式。
一、数字博物馆概念及建设现状
数字博物馆的定义存在许多争议。众所周知，国际博协已经对博物馆进行了明确的定义。从词语的解释来看，凡冠以“博物馆”词的，均应有其内涵，数字博物馆与实体博物馆对应，实体博物馆应有的功能，数字博物馆均应有；数字博物馆的主体应该是虚拟空间中的数字形式的博物馆；而实体博物馆的数字楼宇及数字展陈等是数字技术在实体博物馆中的应用。
20世纪80年代以来，信息的采集、处理和传播方式发生了巨大变化，因特网的开通和运行，真正实现了网上计算机软硬件资源和数据共享。20世纪90年代，数字博物馆率先在各信息科技大国和重视文化传统的国家兴起。1996年，美国“虚拟遗产网络”（Virtual Heritage Network，简称VHN），得到了联合国教科文组织认可，承担了该组织多个重大项目。美国国会图书馆设立的“美国回忆”（American Memory）在数字化方面有相当大的成就。英国的大英博物馆、美国华盛顿的史密森自然历史博物馆、加州大学伯克利博物馆等国际著名的博物馆均投入巨资建立了大型的展厅，利用声、光、电等高科技手段，将这些大自然的遗产充分展示给广大公众，使人们在神秘、刺激和愉悦的参观过程中增长科学知识，提高科学素养。日本早在1998年就在建设“文化财产信息和美术信息检索系统”，旨在把国立博物馆和美术馆的藏品信息以及全国公立、私立博物馆和美术馆的藏品信息用“共同检索系统”连接起来，利用Internet从收藏馆调出查阅。2001年，加拿大“遗产信息网络”(Canada Heritage Information Network，简称CHIN)，与博物馆社群合作，建立加拿大虚拟博物馆（Virtual Museum of Canada，VMC）。2002年，由德国发起，建立“欧洲文化遗产网络”（European Cultural Heritage Network，简称ECHN），连接各国政府服务机构和遗产机构，至2004年就已经有30个国参加。
数字博物馆领域的工作，在我国起步较晚。自20世纪90年代末期以来，国内一些单位开始着手此项工作。台湾在2000年结合岛内的研究单位及典藏单位开始一项“数字博物馆专案计划”，计划建立七个包括生物、人文、科技等主题的数字博物馆，以充实中文网络资源、加速资源共享。中国科学院在科学数据库工程中，建成科普网站和网上博物馆项目，并取得了较好的成果。2001年，教育部为了实现高等院校教育资源共享，启动《面向21世纪教育振兴行动计划》“现代远程教育工程”。2004年科技部启动了自然科技资源平台建设项目，旨在整合全国自然科技资源，实现网络数据共享、实物共享目的。之后，又于2006年启动了中国数字博物馆和中国数字科技馆建设项目，开始了大规模地建设数字博物馆和数字科技馆。
总的看来，我国的数字化博物馆工作正处于起步阶段，工作有成效，但存在的问题也是明显的，如在标准化建设、数字资源共享程度、分散式分布资源的整合建设等方面存在一些问题。
二、地质类数字博物馆功能及服务定位
正如实体博物馆一样，数字博物馆的生命力在于其提供什么内容。地质类数字博物馆不应该仅仅是现在互联网上盛行的那种由一些图文构成的科普网页，而应该是有其丰富内容的。
实体博物馆的三大功能是收藏、研究、展示，其服务对象是社会，而社会的主体是民众；因而，对于不同阶段不同国家不同社区，其民众的科学涵养水平就决定了博物馆的服务定位，也就决定了内容的深浅层次、表现语言和形式的难易层次。一般来说，专业性的博物馆其内容与民众的科学涵养偏离度会更大些，从而决定了这类博物馆的服务定位更加复杂些，要实现观众亲和力强的表现语言和形式就显得更难些。这种情况不但对于实体博物馆是这样，对于数字博物馆也是如此，只不过数字博物馆比实体博物馆从实现的技术手段来说显得更加丰富和多样。
地学类博物馆从建立开始，就进行收集保存研究地学领域科技活动的有关见证物。全国各地地质类博物馆均收藏有自己特色的藏品。这些珍贵的藏品资源通过数字化加工后，就可以成为自然科技资源服务平台的一个重要组成部分，这是在虚拟空间实现数字博物馆研究功能的重要内容。以中国地质博物馆为例，其作为中国地质事业初期重要活动场所之一，积累了大量的珍贵标本；是一个巨大的科学宝库，保存有大量的国内外典型岩石矿物标本（含宝玉石标本）、典型矿区矿石标本和形体完整的典型化石标本，以及丰富而珍稀的模式标本。作为国土资源部窗口，在建设好实体博物馆的基础上，更应充分利用现代技术手段，解决好精品藏品保护与科学普及的关系，充分挖掘藏品信息，将大众喜爱的精美的标本与国土资源科学技术的新理论、新方法有机地结合在一起，向大众宣传国土资源科学技术。
以上我们可以看出，地质类数字博物馆服务定位，就是以实体博物馆的藏品为依托，进行藏品数字化，形成不同数据库，既能满足国家自然科技资源建设的需要，为广大科技工作者提供基础条件服务，也能服务于社会各层次人员获取地学类科学知识的需要。
三、实现方式与技术手段
要实现地质类数字博物馆的使命，我们必须充分利用现有的信息技术手段、计算机网络技术、通讯技术和影像获取技术，结合地学类学科知识和博物馆学知识对典藏标本进行数字化，以满足不同需求为目标，采用不同层次的内容和语言进行数据著作、内容策划和艺术加工。为此，从博物馆服务社会功能角度，地学类数字博物馆建设内容可划分为：由藏品专业知识、研究成果和影像数据库支撑的专业内容和由藏品基本信息、科普语言和相关课件数据库支撑的科普内容。前者是为专业人员进行教学、生产、研究提供基础科技条件，是一种教学生产科研的一种辅助工具，其表现语言宜专业、严谨、朴实；而后者是为公众提供浅显易懂的地学科学知识，公众通过交互式操作，能理解并获得其中的科学道理，其表现语言可通俗、轻松、艺术、诙谐、幽默。由此可见，地学类数字博物馆社会服务内容包括：（1）由藏品专业知识、研究成果和影像数据等专业内容为支撑组成的海量数据库及其前台数据检索发布系统；（2）由藏品基本信息、科普语言和相关课件数据等科普内容为支撑组成的海量数据库及其前台虚拟展示平台。
路由器、防火墙、交换机、服务器、磁盘阵列、操作系统和应用软件等一系列的硬件和软件是构架一切数字博物馆的基本设施；专业内容组成的海量数据库及其前台数据检索发布系统可以视作实体博物馆中的典藏库，而科普内容组成的海量数据库及其前台虚拟展示平台则犹如实体博物馆的展厅。
为了实现这一目标，地质类数字博物馆建设应采取藏品专业数据著作、平面影像获取技术、三维影像获取及还原技术、科普内容策划及脚本制作、计算机技术（含数据库技术、平面设计技术、动画技术等）等手段。
1.藏品专业数据著作
藏品专业数据著作主要是对藏品进行专业鉴定，并采用统一的描述标准对其进行科学描述。目前国际上还没有统一藏品描述标准，国内自2002年以来，科技部、中国地质调查局等单位在组织实施地质类标本数字化项目的过程中，项目承担单位研制了有关标本资源描述标准。
2.平面影像获取
主要是利用专业的数码相机对藏品进行平面影像获取，重点在于获取表征藏品特征的各个方位的影像。在实际工作中，应按照统一的技术标准进行高像素数码影像获取，经过后期处理，可形成多种精度的图像文件，以满足专业人员和一般人员浏览查询藏品图像的需要。
3.三维影像获取与还原
逼真的三维获取和还原是实现数字博物馆功能的关键技术之一。目前有三种方式对藏品进行三维影像获取和还原：扫描、照相、扫描+照相。不同的原理决定了各自的优缺点，扫描方式能获取精确的藏品三维空间点云数据图像，但是很难对透明物体进行三维影像获取，并且也很难获得精确的表面肌理，优点是能获取精确的三维空间尺寸，缺点是表面肌理和色彩及透明度难以解决；照相方式实际上就是通过360度环物摄影技术对藏品进行三维影像获取和还原，能获取高精度的表面肌理和色彩，根据特征能还原三维影像，但不能获取三维空间点云数据图像，所以不能获得精确的三维空间尺寸；扫描+照相方式，主要是考虑到既要获取精确的三维空间点云数据，又要获取高精度的表面肌理和色彩而采取的方式。最早是在扫描方式的基础上，进行特征面的图像获取，三维建模基础上进行手工贴图而最终形成三维影像。目前一些厂商正在对扫描设备进行改造，在扫描的同时进行照相，即同时获取三维空间点云数据图像和照片。从藏品三维影像最终还原的效果来看，后两种方式所获得的影像逼真度高，对于多数的地质类藏品来说，三维空间点云实际上没有什么用途，只有对于少数需要复制的藏品来说，其三维空间点云数据就可以直接用来生产磨具进行复制生产。
4.科普内容策划及脚本制作
地学类科学知识深奥难懂，相对社会大众的日常知识来说是陌生的，因此对其进行科普内容策划显得尤其重要。这就需要专业人员深入浅出地进行内容策划，针对不同层次的民众，宜采用其喜欢的表现语言和形式。比如对于古生物化石，采取让其复活、还原其生境的形式，让观众在观赏体验当时的环境中获得相关科学知识；对于矿物岩石，可以采取拟人化的手法，虚构一个情节场景，让藏品说话表演，将冷漠的石头变得生气勃勃，在愉悦的气氛中向观众传递专业知识。
5.计算机技术
这里所说的计算机技术，包括数据库技术、平面设计技术、动画技术。这些技术主要是构架数字内容组织管理方式，发布平台的人性化设计及图像的后期处理，基于三维影像获取与还原和科普内容策划及脚本制作基础上的动画研发等。通过这些技术的实施，最终在虚拟空间构架成数字博物馆，供大众使用。这里值得一提的是，作为依托实体博物馆而进行建设的数字博物馆，应该考虑到实体展厅中数字展陈与虚拟空间中的数字博物馆内容的有机结合，做到互相补充、互为依存。目前这些技术都是成熟的，对于地质类数字博物馆建设者来说，关键是如何选择一个技术力量强，并能可持续维护的合作伙伴。