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摘 要 在简述博物馆展陈现状、地理信息系统（ GIS） 在空间、图文处理等方面的优势的基础上，以湖南省地质博物馆为例，探讨了GIS技术在地质博物馆展陈工作中的应用。
关键词 地理信息系统; 地质博物馆;展陈;应用
中图分类号：P208 文献标识码：A
Preliminary Study on the Application of GIS Technology in the Exhibition of Geological Museum
——Taking Hunan Museum of Geology as an Example
Cai Xinglin
（Hunan Museum of Geology， Changsha Hunan 410004 ）?
Abstract： Based on a brief description of the current situation of museum exhibitions， and analyzing GIS’s （geographic information system） advantage characteristics of space、graphic and text processing， taking Hunan Museum of Geology as an example， explores and analyzes the application of GIS technology in the exhibition of geological museum.
Keywords： geographic information system; geological museum; exhibition; application
0 引言
2007年国际博物馆协会的章程中明确定义博物馆是一个为社会及其发展服务的、向公众开放的非营利性常设机构，为教育、研究、欣赏的目的征集、保护、欣赏的目的征集、保护、研究、传播并展出人类及人类环境的物质及非物质遗产。对于博物馆的功能及特点，国际上也取得不少共识，”认为征集、保存、展示是博物馆最基本，也是最核心的功能，博物馆教育也被普遍设定为博物馆的终极目标之一，普遍认同博物馆具有“公共性”、“公益性”、“传播性”和“服务性”[1]。2015年我国颁布的《博物馆条例》认为，博物馆是指以教育、研究和欣赏为目的，收藏、保护并向公众展示人类活动和自然环境的见证物，经登记管理机关依法登记的非营利组织。博物馆条例明确指出，博物馆举办陈列展览（即展陈）时，应当运用适当的技术、材料、工艺和表现手法，达到形式与内容的和谐统一，并应当根据自身特点、条件，运用现代信息技术，开展形式多样、生动活泼的社会教育和服务活动。故宫博物院院长单霁翔认为“博物馆的陈列展览是在一定空间内，以学术研究资料与文物标本为基础，以展示空间、设备、技术为平台，按照一定的主题、序列和艺术形式进行组合，实现面向大众进行知识、信息和文化传播，具有一定思想性和观赏性的文化创造”。由此可见，展陈是博物馆工作中的重中之重，是实现博物馆公共性、传播性与服务性最主要的方式，先进的技术在展陈方面的应用对于博物馆功能的实现有着关键性的作用。
1 博物馆展陈现状
1.1 传统的地质博物馆展陈及主要问题
传统的地质博物馆展陈主要是依据系统化的地学学科主题地划分空间，以实物标本为主体，配以文字、图片、模型等信息加以说明，上传视频信息揭示重要科学原理与应用效果，观众只能在开放时间按既定线路被动地依次参观各个静态展厅。由于地质博物馆是专业类博物馆，对于普通观众，比较晦涩难懂，而且要展示的专业知识过多，容易造成千馆一面，呈现了以下问题：①展品内涵挖掘不够，展品信息延伸限制，造成展陈形式单一。由于展览空间有限，展品的标牌往往仅有标本的名称、产地、主要成分等信息，展品内涵无法有效呈现。②展品之间无法相互关联。展品都是独立存在，没有建立有效关联，且展品维护更新周期长，成本高。③讲解一对一服务无法实现。④参观受开放时间和展览空间的限制，且只能按照既定游览线路进行参观，同时参观体验容易受周围游客的交叉干扰。⑤展品与观众互动性不强。
1.2 GIS技术在博物馆行业中的应用
地理信息系统（ 简称GIS） 是以采集、存儲、描述、分析、管理、处理、显示与地理空间分布有关的信息系统，它融合计算机图形学、地图学、数据库、地理科学、遥感测量学、信息科学和管理科学等学科于一体，实现储存和处理空间信息，将地理位置及相关属性有机结合起来，根据不同领域对地理信息的需求，借助空间分析和可视化输出，使其能够快速、精确对复杂的地理系统进行空间定位和动态分析，发展成为一种决策支持系统。目前，地理信息系统在博物馆领域各方面已得到广泛的应用，已有很多应用型地理信息系统，如馆藏标本信息管理系统、地质遗迹智能管理系统、科技项目信息管理系统和应急管理系统等。GIS的主要特征包括：①具有系统空间数据管理能力： 地理信息系统具有数据库的功能。②具有空间分析与决策管理能力： 地理信息系统具有求和计算、平均计算、方差分析、判别分析等统计分析功能。③具有空间结果可视化： 地理信息系统数据库中的海量存储信息经过分析处理的结果，均可由显示设备进行输出[2]。④具有可扩展性。利用射频识别技术来扩展GIS建立我馆的展藏品管理系统，利用Web技术、VR技术来扩展GIS建立虚拟三维展馆。本文以湖南省地质博物馆为例，旨在探讨GIS在地质博物馆展陈方面的主要应用。
2 GIS技术在湖南省地质博物馆展陈中的主要应用
GIS的系统空间数据管理能力，使海量的馆藏标本信息能够快速采集、储存、查找，成为展品信息延伸的数据支撑，以科学研究以及参观者需求为分析依据，结合web技术、vr技术、红外IR和RFID技术等拓展GIS形成可视化导出，应用在地质博物馆展陈工作中。GIS技术在湖南省地质博物馆展陈中的应用主要分为实体展陈和虚拟展陈两个方面。 2.1 在实体展陈方面的应用
（1）将 RFID技术拓展GIS技术应用在馆藏标本信息管理。利用GIS建立矢量地图模型，结合空间数据库对博物馆空间结构以及各种展品展项的空间信息及属性进行管理和综合分析，建立展品之间的相互关联，实现快速查找与分类，并以在线地图的形式进行可视化导出，可直接显示馆内所有展厅的基本布局、展柜和展品的分布信息、展品的基本属性及其他相关信息，结合RFID技术，管理员仅需在标本首次入馆时利用RFID读写器记录该标本的相关信息，之后利用手持机即可快速录入标本展出或入库的状态信息，并对所有展品的展陈情况进行实时统计分析，使馆藏标本展出与入库更加便捷高效。此外，基于GIS技术的馆藏标本信息管理系统对我馆展陈主题内容的研究提供了有力的数据支撑，如我馆镇馆之宝——无牙芙蓉龙，我们就可以利用地理信息系统展示当时自然地形地貌、水文地质条件、动植物分布以及气候变化等环境情况，使观众通过对环境的认识更加深刻地了解它是如何进化并从繁盛走向灭绝，同时，利用地理信息系统还能展示各地质时代的地层分布情况，根据不同地层的特点，可以推算古生物化石标本所处的地质年代，再结合展示当时的环境与变化，有助于参观者更好地理解生命的起源及其与环境的协同演化。
（2）基于GIS技术结合红外IR和RFID技术开发应用于语音导览系统。GIS的系统空间数据管理能力，可使展馆内任意位置的展品信息形成语音解说存储在数据库中，通过红外IR和RFID技术进行传输的导览接收器在接收到语音导览代码后即可获取本点位的语音解说，观众可根据自身需求自主选择收听或中止对应点位的语音解说，实现一对一的讲解服务，并有效避免了游客之间的交叉干扰。
2.2 在虚拟展陈方面的应用
（1） 湖南省地质博物馆虚拟展馆系统简介：基于用户角色的权限将系统划分为前台展示的仿真系统和后台管理系统，以满足参观者和管理员的不同需求。前台展示利用Web技术、VR技术为参观者提供了虚拟场景漫游及藏品三维交互显示，参观者不但可以24小时无限制地在虚拟场景中在线漫游访问，而且能够与管理员或专家进行知识交流。后台是基于GIS技术开发的应用管理系统，是管理人员掌控和维护系统资源的接口，通过可视化显示统一整理和管理数据资源[3]。虚拟展馆系统总体功能设计如图1。
（2）在标本信息展示方面的应用：结合博物馆地质科学特色和观众需求基础上，虚拟展馆将展厅场景拍摄和展品图片等三维数据采集后经过图像处理，录入基于GIS的三维模型数据库，后台管理系统则利用GIS的数据库管理能力对展品的基础属性数据进行采集，包括展品的模型、音视频及文字说明，经过后期处理后即可于前台展示每个展厅每块标本的三维模型，进一步深挖标本的内涵，延伸展品信息，并实现展藏品的快速更新。如，矿物宝石厅中矿物晶体标本的形成及发育状况展示。精妙绝伦的矿物晶体对于矿物爱好者来说，有着持续的诱惑力，在惊叹大自然鬼斧神工的同时，也会产生疑惑，黄铁矿晶面上为何会长出的恰似盛开的朵朵白菊的石英晶簇呢，使二者珠联璧合，相映成趣？洁白无瑕的方解石晶簇里又为何会附生着鲜红的雄黄细晶聚合体，宛如树树妖桃移根在白石峰下？锡矿山辉锑矿晶簇为何呈现剑戟交错，而伍家峪石膏晶体却似犬牙狰狞？对于这些关于矿物晶体的形成及发育的疑惑，我们科研工作者将相关矿物晶体的信息收集，结合野外考察，并对其进行空间分析得出晶体生长规律及发育状况，利用GIS技术形成可视化导出，使用户能够在在前台展示界面获知展品的基本信息的同时，还能欣赏其关于生长规律及发育状况的动态视频，并能根据前台界面功能栏的操作体验三维模型的仿真感。
（3）在线互动方面的应用：基于GIS强大的综合分析能力，观众通过虚拟展馆前台展示的数据进行自主设定，探索互动展项中不同程度的条件因素影响下呈现出差异性结果，探索过程中有疑惑的地方也可与管理员或专家进行在线交流。如湖南省境内发生比较频繁的三大地质灾害为“崩塌，滑坡，泥石流”，这些地质灾害的发生与发展，与许多因素有关，主要指工程地质条件与工程建设情况和气象条件等。但这些因素是超过了怎样的临界值，又是怎样相互影响造成地质灾害的形成，这些都可以通过虚拟展馆中地理信息系统的数据存储与空间分析于前台进行可视化导出，使观众通过设定不同的数值，身临其境地感受到不同的现实条件下对地质灾害的影响程度，此外，观众还能与管理员或专家进行在线知识交流，这些对我们进行旨在建立地质灾害群防群测体系的科普工作有着关键性的意义。
（4）在游览线路自主方面的应用：虚拟展馆根据不同层次需求的参观者对藏品认知程度的不同，设置了可随意切换的选择性漫游和自主性漫游。选择性漫游：利用展品类别、名称、颜色、产地等基础信息进行查询，实现对符合观众自身需求的展品进行快速定位，本漫游方式适合专业人士进行归纳、综合、分析与研究。自主性漫游：通过箭头切换在虚拟场景中随意浏览，利用鼠标随意点击场景中感兴趣的展品，即可获知详细展品信息以及360°展品三维展示，该漫游方式适合普通参观者根据自身喜好进行自主浏览。这些漫游模式均可由用户跨越空间自主选择符合自身需求的游览线路，不受博物馆展览空间、时间限制以及周围游客的交叉干扰。
我馆基于GIS的虚拟展馆，自2019年4月上线运行以来，总访问量达2万+人次，最高日访问量达500余人次，日均访问量达160余人次。由我馆微信公众号游客调查意见反馈数据来看，观众对虚拟展馆的满意度达到95%，故建议在各大场馆、地质公园等能得到更广泛的推广应用。
3 结论
综上所述，基于GIS的陈列展览，结合其它信息技术手段进行交互式展陈，使地质博物馆展览时空延伸性和融合性得到顯著提升，深化主题展陈，挖掘展品内涵，增强了观众参观的互动效果，并实现观众个性化定制游览线路及在线互动，从多方面满足了观众的深层次精神需求，带来了有趣的自主探索体验，让地质博物馆的展品真正 “活起来”。
参考文献/References
[1]魏峻.关于博物馆定义和未来发展的若干思考，中国博物馆，2018年第4期.
[2]蒋涛.李龙. GIS技术在地质找矿工作中的应用[J]，世界有色金属，2019年5月.
[3]韩盈盈. 基于 WEB 的虚拟博物馆关键技术研究[D]，湖南：中南大学，2017.
关键词 地理信息系统; 地质博物馆;展陈;应用
中图分类号：P208 文献标识码：A
Preliminary Study on the Application of GIS Technology in the Exhibition of Geological Museum
——Taking Hunan Museum of Geology as an Example
Cai Xinglin
（Hunan Museum of Geology， Changsha Hunan 410004 ）?
Abstract： Based on a brief description of the current situation of museum exhibitions， and analyzing GIS’s （geographic information system） advantage characteristics of space、graphic and text processing， taking Hunan Museum of Geology as an example， explores and analyzes the application of GIS technology in the exhibition of geological museum.
Keywords： geographic information system; geological museum; exhibition; application
0 引言
2007年国际博物馆协会的章程中明确定义博物馆是一个为社会及其发展服务的、向公众开放的非营利性常设机构，为教育、研究、欣赏的目的征集、保护、欣赏的目的征集、保护、研究、传播并展出人类及人类环境的物质及非物质遗产。对于博物馆的功能及特点，国际上也取得不少共识，”认为征集、保存、展示是博物馆最基本，也是最核心的功能，博物馆教育也被普遍设定为博物馆的终极目标之一，普遍认同博物馆具有“公共性”、“公益性”、“传播性”和“服务性”[1]。2015年我国颁布的《博物馆条例》认为，博物馆是指以教育、研究和欣赏为目的，收藏、保护并向公众展示人类活动和自然环境的见证物，经登记管理机关依法登记的非营利组织。博物馆条例明确指出，博物馆举办陈列展览（即展陈）时，应当运用适当的技术、材料、工艺和表现手法，达到形式与内容的和谐统一，并应当根据自身特点、条件，运用现代信息技术，开展形式多样、生动活泼的社会教育和服务活动。故宫博物院院长单霁翔认为“博物馆的陈列展览是在一定空间内，以学术研究资料与文物标本为基础，以展示空间、设备、技术为平台，按照一定的主题、序列和艺术形式进行组合，实现面向大众进行知识、信息和文化传播，具有一定思想性和观赏性的文化创造”。由此可见，展陈是博物馆工作中的重中之重，是实现博物馆公共性、传播性与服务性最主要的方式，先进的技术在展陈方面的应用对于博物馆功能的实现有着关键性的作用。
1 博物馆展陈现状
1.1 传统的地质博物馆展陈及主要问题
传统的地质博物馆展陈主要是依据系统化的地学学科主题地划分空间，以实物标本为主体，配以文字、图片、模型等信息加以说明，上传视频信息揭示重要科学原理与应用效果，观众只能在开放时间按既定线路被动地依次参观各个静态展厅。由于地质博物馆是专业类博物馆，对于普通观众，比较晦涩难懂，而且要展示的专业知识过多，容易造成千馆一面，呈现了以下问题：①展品内涵挖掘不够，展品信息延伸限制，造成展陈形式单一。由于展览空间有限，展品的标牌往往仅有标本的名称、产地、主要成分等信息，展品内涵无法有效呈现。②展品之间无法相互关联。展品都是独立存在，没有建立有效关联，且展品维护更新周期长，成本高。③讲解一对一服务无法实现。④参观受开放时间和展览空间的限制，且只能按照既定游览线路进行参观，同时参观体验容易受周围游客的交叉干扰。⑤展品与观众互动性不强。
1.2 GIS技术在博物馆行业中的应用
地理信息系统（ 简称GIS） 是以采集、存儲、描述、分析、管理、处理、显示与地理空间分布有关的信息系统，它融合计算机图形学、地图学、数据库、地理科学、遥感测量学、信息科学和管理科学等学科于一体，实现储存和处理空间信息，将地理位置及相关属性有机结合起来，根据不同领域对地理信息的需求，借助空间分析和可视化输出，使其能够快速、精确对复杂的地理系统进行空间定位和动态分析，发展成为一种决策支持系统。目前，地理信息系统在博物馆领域各方面已得到广泛的应用，已有很多应用型地理信息系统，如馆藏标本信息管理系统、地质遗迹智能管理系统、科技项目信息管理系统和应急管理系统等。GIS的主要特征包括：①具有系统空间数据管理能力： 地理信息系统具有数据库的功能。②具有空间分析与决策管理能力： 地理信息系统具有求和计算、平均计算、方差分析、判别分析等统计分析功能。③具有空间结果可视化： 地理信息系统数据库中的海量存储信息经过分析处理的结果，均可由显示设备进行输出[2]。④具有可扩展性。利用射频识别技术来扩展GIS建立我馆的展藏品管理系统，利用Web技术、VR技术来扩展GIS建立虚拟三维展馆。本文以湖南省地质博物馆为例，旨在探讨GIS在地质博物馆展陈方面的主要应用。
2 GIS技术在湖南省地质博物馆展陈中的主要应用
GIS的系统空间数据管理能力，使海量的馆藏标本信息能够快速采集、储存、查找，成为展品信息延伸的数据支撑，以科学研究以及参观者需求为分析依据，结合web技术、vr技术、红外IR和RFID技术等拓展GIS形成可视化导出，应用在地质博物馆展陈工作中。GIS技术在湖南省地质博物馆展陈中的应用主要分为实体展陈和虚拟展陈两个方面。 2.1 在实体展陈方面的应用
（1）将 RFID技术拓展GIS技术应用在馆藏标本信息管理。利用GIS建立矢量地图模型，结合空间数据库对博物馆空间结构以及各种展品展项的空间信息及属性进行管理和综合分析，建立展品之间的相互关联，实现快速查找与分类，并以在线地图的形式进行可视化导出，可直接显示馆内所有展厅的基本布局、展柜和展品的分布信息、展品的基本属性及其他相关信息，结合RFID技术，管理员仅需在标本首次入馆时利用RFID读写器记录该标本的相关信息，之后利用手持机即可快速录入标本展出或入库的状态信息，并对所有展品的展陈情况进行实时统计分析，使馆藏标本展出与入库更加便捷高效。此外，基于GIS技术的馆藏标本信息管理系统对我馆展陈主题内容的研究提供了有力的数据支撑，如我馆镇馆之宝——无牙芙蓉龙，我们就可以利用地理信息系统展示当时自然地形地貌、水文地质条件、动植物分布以及气候变化等环境情况，使观众通过对环境的认识更加深刻地了解它是如何进化并从繁盛走向灭绝，同时，利用地理信息系统还能展示各地质时代的地层分布情况，根据不同地层的特点，可以推算古生物化石标本所处的地质年代，再结合展示当时的环境与变化，有助于参观者更好地理解生命的起源及其与环境的协同演化。
（2）基于GIS技术结合红外IR和RFID技术开发应用于语音导览系统。GIS的系统空间数据管理能力，可使展馆内任意位置的展品信息形成语音解说存储在数据库中，通过红外IR和RFID技术进行传输的导览接收器在接收到语音导览代码后即可获取本点位的语音解说，观众可根据自身需求自主选择收听或中止对应点位的语音解说，实现一对一的讲解服务，并有效避免了游客之间的交叉干扰。
2.2 在虚拟展陈方面的应用
（1） 湖南省地质博物馆虚拟展馆系统简介：基于用户角色的权限将系统划分为前台展示的仿真系统和后台管理系统，以满足参观者和管理员的不同需求。前台展示利用Web技术、VR技术为参观者提供了虚拟场景漫游及藏品三维交互显示，参观者不但可以24小时无限制地在虚拟场景中在线漫游访问，而且能够与管理员或专家进行知识交流。后台是基于GIS技术开发的应用管理系统，是管理人员掌控和维护系统资源的接口，通过可视化显示统一整理和管理数据资源[3]。虚拟展馆系统总体功能设计如图1。
（2）在标本信息展示方面的应用：结合博物馆地质科学特色和观众需求基础上，虚拟展馆将展厅场景拍摄和展品图片等三维数据采集后经过图像处理，录入基于GIS的三维模型数据库，后台管理系统则利用GIS的数据库管理能力对展品的基础属性数据进行采集，包括展品的模型、音视频及文字说明，经过后期处理后即可于前台展示每个展厅每块标本的三维模型，进一步深挖标本的内涵，延伸展品信息，并实现展藏品的快速更新。如，矿物宝石厅中矿物晶体标本的形成及发育状况展示。精妙绝伦的矿物晶体对于矿物爱好者来说，有着持续的诱惑力，在惊叹大自然鬼斧神工的同时，也会产生疑惑，黄铁矿晶面上为何会长出的恰似盛开的朵朵白菊的石英晶簇呢，使二者珠联璧合，相映成趣？洁白无瑕的方解石晶簇里又为何会附生着鲜红的雄黄细晶聚合体，宛如树树妖桃移根在白石峰下？锡矿山辉锑矿晶簇为何呈现剑戟交错，而伍家峪石膏晶体却似犬牙狰狞？对于这些关于矿物晶体的形成及发育的疑惑，我们科研工作者将相关矿物晶体的信息收集，结合野外考察，并对其进行空间分析得出晶体生长规律及发育状况，利用GIS技术形成可视化导出，使用户能够在在前台展示界面获知展品的基本信息的同时，还能欣赏其关于生长规律及发育状况的动态视频，并能根据前台界面功能栏的操作体验三维模型的仿真感。
（3）在线互动方面的应用：基于GIS强大的综合分析能力，观众通过虚拟展馆前台展示的数据进行自主设定，探索互动展项中不同程度的条件因素影响下呈现出差异性结果，探索过程中有疑惑的地方也可与管理员或专家进行在线交流。如湖南省境内发生比较频繁的三大地质灾害为“崩塌，滑坡，泥石流”，这些地质灾害的发生与发展，与许多因素有关，主要指工程地质条件与工程建设情况和气象条件等。但这些因素是超过了怎样的临界值，又是怎样相互影响造成地质灾害的形成，这些都可以通过虚拟展馆中地理信息系统的数据存储与空间分析于前台进行可视化导出，使观众通过设定不同的数值，身临其境地感受到不同的现实条件下对地质灾害的影响程度，此外，观众还能与管理员或专家进行在线知识交流，这些对我们进行旨在建立地质灾害群防群测体系的科普工作有着关键性的意义。
（4）在游览线路自主方面的应用：虚拟展馆根据不同层次需求的参观者对藏品认知程度的不同，设置了可随意切换的选择性漫游和自主性漫游。选择性漫游：利用展品类别、名称、颜色、产地等基础信息进行查询，实现对符合观众自身需求的展品进行快速定位，本漫游方式适合专业人士进行归纳、综合、分析与研究。自主性漫游：通过箭头切换在虚拟场景中随意浏览，利用鼠标随意点击场景中感兴趣的展品，即可获知详细展品信息以及360°展品三维展示，该漫游方式适合普通参观者根据自身喜好进行自主浏览。这些漫游模式均可由用户跨越空间自主选择符合自身需求的游览线路，不受博物馆展览空间、时间限制以及周围游客的交叉干扰。
我馆基于GIS的虚拟展馆，自2019年4月上线运行以来，总访问量达2万+人次，最高日访问量达500余人次，日均访问量达160余人次。由我馆微信公众号游客调查意见反馈数据来看，观众对虚拟展馆的满意度达到95%，故建议在各大场馆、地质公园等能得到更广泛的推广应用。
3 结论
综上所述，基于GIS的陈列展览，结合其它信息技术手段进行交互式展陈，使地质博物馆展览时空延伸性和融合性得到顯著提升，深化主题展陈，挖掘展品内涵，增强了观众参观的互动效果，并实现观众个性化定制游览线路及在线互动，从多方面满足了观众的深层次精神需求，带来了有趣的自主探索体验，让地质博物馆的展品真正 “活起来”。
参考文献/References
[1]魏峻.关于博物馆定义和未来发展的若干思考，中国博物馆，2018年第4期.
[2]蒋涛.李龙. GIS技术在地质找矿工作中的应用[J]，世界有色金属，2019年5月.
[3]韩盈盈. 基于 WEB 的虚拟博物馆关键技术研究[D]，湖南：中南大学，2017.