本项目主要对湖州毘山遗址进行原真性分析，探寻遗址保护利用的方法，并结合数字孪生技术进行遗址的原真性构建。利用VR平台的虚拟现实和虚拟引擎技术实现遗址的沉浸式空间体验及研究，以达到对遗址的基本数据的采集储存和模型的分层构建，便于后续的深入研究及数据迭代。为遗址的后续研究及对外开发展示提供模型基础。

2.1建筑遗址原真性探索

遗址复原依据的梳理分析包括现场资料采集与文献分析两个方面。

现场资料采集：通过考古现场资料深入查阅与实地采集，利用GIS或者BIM技术相关软件的分析功能，从地形地貌、水文条件等方面对遗址聚落区位现状进行分析；进一步结合聚落关系，对重点高台建筑部分进行功能地位界定；同时观察现场的土木遗存，具体推测建筑形制结构，为建筑复原打下基础。

史料文献分析：根据史料与文献的阅读研究，整体把握毘山遗址年代的地形、气候、文化等可能对建筑规制、形式等产生影响的因素，为遗址大场景的原真性复原研究提供可参考的相关背景和依据；基于建筑史已有研究成果，包括其他直接或间接相关联的研究资料及其他复原案例，从尺度规律、建筑形式与结构形式、构件形制与做法等具体方面对毘山遗址的原真性复原进行细致分析与探讨。

2.2数字复原及管理体系架构

数字复原体系架构主要分为三个方面：数据采集与信息处理、信息管理与系统搭建以及信息共享与虚拟展示。

数据采集与信息处理：采用数字摄影测量技术，利用无人机倾斜摄影与全景摄影获取湖州毘山遗址建筑遗迹及其周边环境空间图形信息与地理数据，并在此基础上建立遗址地貌现状虚拟模型。

信息管理与系统搭建：利用Revit等BIM软件对遗址进行初步复原建模以及ArcGIS Pro软件整合遗址环境与地理信息，并将研究过程中整理分析的研究文本、图形影像、视频信息等统一至HBIM-GIS管理系统中，最终由InfraWorks将其集成。

信息共享与虚拟展示：研究VR虚拟技术，对建筑遗产的复原模型进行虚拟展示与信息交互。

2.3虚拟现实技术下的遗址原真性模型搭建

运用VR虚拟引擎搭建遗址的原真性模型，建立多层次多空间可视化模型，实现遗址的沉浸式空间体验及研究。在交互与协同方面开展考察数据实时采集和人机交互的研究，以助于实现物理世界与虚拟世界的交互与协同。以数字化技术为手段，针对遗址原真性的的分析、建立基础数据库、历史数据的迭代程序、模型与数据库间的关联匹配进行系统化探究，形成一套系统化的建模流程以引导相关的数字孪生概念下的遗址保护利用研究。

  数字孪生（Digital Twin）是 2002 年 Michael Grieves 教授为了解决产品的生命周期管理（Product Lifecycle Management）问题提出的数字化工具，具体而言，数字孪生是一个使用最佳物理模型、传感器更新、历史记录等内容，集成多物理、多尺度、概率模拟的系统，以反映其相应的孪生体的生活。美国国家航空航天局的约翰·维克斯则在2010年正式提出了一个新术语——“数字孪生”（“Digital Twin”）。在建筑遗产保护领域，数字孪生概念也被引入其中。在实践中，2020年意大利米兰大教堂发展数字孪生的概念来研究历史砖石建筑的结构系统的完整性。巴黎圣母院2019年失火致其尖塔与玫瑰花窗被烧毁，如今利用其曾经的三维激光扫描点云进行原貌复原。

虚拟现实技术起源于1993年,由美国科学家Burdea G和Philippe Coiffet在“虚拟现实技术的三角形”中所提出,当时他们所定义的虚拟现实技术包含3I特性,即沉浸(Immersion)、想象(Imagination)和交互(Interaction)。后来随着虚拟现实技术的不断发展,其特性被扩展为多感知、交互、沉浸和想象四性。

国内的数字孪生研究自2014年开始，2017年逐年增长，2021年起急速极速增多，到2023年已经到了三千多的发文量。研究学科以计算机软件及应用、信息经济与邮政经济、自动化技术、水利水电工程、建筑科学与工程、电力工业、机械工业、航空航天科学工程等为主。在国内建筑遗产领域利用数字孪生技术发表的文章较少。在实践中，2010年，张剑葳等以扬州城遗址保护规划为例，对GIS技术在遗址保护规划中的应用进行研究；北京大学考古文博学院徐怡涛教授团队对鸡叫城的遗址进行了三维建模复原，并为其中一种方案制作了复原建筑的三维营建动画。

虽然数字孪生技术在中国的研究虽然只开始了十几年，但与其相关的工具与技术却早已有相关应用。在建筑遗产保护领域，激光扫描、倾斜摄影、BIM、GIS、VR、AR、传感器等具体技术的研究与应用却早已开展，2000年开始，北京故宫利用三维激光扫描获取点云数据；2007年，刘江涛等利用三维激光扫描技术快速建立三星堆一号祭祀坑的三维模型。

4.1利用数字孪生技术辅助建筑遗址保护

目前，建筑遗产的保护主要是通过宏观园区、景区管理方案。本课题将探索运用数字孪生技术辅助建筑遗产保护，首先利用无人机倾斜摄影采集建筑遗产及其周边场地信息的多维高清数据信息，精确重建现状三维模型，同时利用GIS和BIM技术相关软件的分析功能，搭建一个支持分级、分类、分层进行信息处理、信息管理、信息共享、信息服务，以高保真的数据空间，用数字模型映射物理空间的系统与要素，在模拟与复原的基础上配合数据的更新可以实现对遗产的监控从而达到保护效果。

4.2运用数字技术实现遗产有效赓续利用

基于数字孪生技术，可以实现在不破坏物理空间属性的前提下，于数字空间对遗址进行修复和复原即完成了遗址寿命的赓续，结合VR技术，通过数字引擎实现基于文献历史与实际环境的夏商时期古建筑结构复原，给予历史虚拟重生，推出可以沉浸式体验的可视化遗产复原模型。

5.1.技术路线 

本课题将数字孪生与遗址保护利用相结合，先通过数据采集、系统构建、信息融合三个过程，运用数字摄影测量技术、GIS信息管理等技术手段，对遗址进行原真性构建，再通过对史料文献进行阅读分析，及前往现场勘探采集资料，对遗址进行原真性分析，两者对比验证对数字孪生概念下的遗址保护利用进行要点归纳，并利用总结所得知识进行模型建构，通过VR虚拟技术平台的应用，达到对古遗址的沉浸式空间体验及研究。

5.2.拟解决的主要问题

（1）现场土遗址取样分析并最大化还原生业环境

（2）遗址实测数据与地理信息集成系统合理搭建

（3）遗址复原模型的虚拟重现及沉浸式交互体验

5.3.预期成果

（1）搭建原真性数字化复原模型

（2）撰写发表1-2篇高水平论文

（3）撰写申报1份相关软件著作