（机械工程专业论文）基于反求工程的贵州少数物质民族文化遗产的保护和开发技术研究.pdf

贺州人学下程顺l ：学位论文 摘要 贵州是一个多民族聚居的省份，各民族历史悠久，文化交相辉映、绚丽多彩， 这些具有贵州少数民族特色的丰富文化遗产是中华民族文化遗产的精髓，也是唯 一的不可替换、不可再生、不能晕现的宝贵财富。随着社会的发展和科技的进步， 西部大丌发的推进，经济全球化，旅游业的发展，这些悠久灿烂的文化遗产正在 由于大自然的侵蚀，人为的破坏和保护手段的落后面临着即将消失的窘境。 反求工程是对已有的零件或实物原型，利用3 d 数字化设备，准确、快速地 测量出实物表面的三维坐标点，并根据这些坐标点通过三维几何建模方法重建实 物的c a d 模型的过程，是一种新型的设计方法。本文将反求工程技术应用于贵 州少数民族物质文化遗产的保护与开发研究中，进行了贵州少数民族物质文化遗 产的保护和开发技术研究。 反求工程的关键技术包括：数据采集、数据处理和模型重建。本文对这几个 关键技术所应用的理论和各种研究方法的进行了全面分析，对贵州少数民族物质 文化遗产的现状进行了调查研究，选用具有贵州少数民族物质文化遗产特色的地 戏面具和石刻小鸟作为研究样本。在反求工程技术研究的基础下，利用三维激光 扫描仪获得反映实体的三维点云数据，运用反求工程软件g e o m a g i cs t u d i o8 0 进 行数据处理，得到实体的三维图像，再利用快速成型机设备，获得了传统方法所 无法精确再现的原有实体。 研究表明反求工程运用到贵州少数民族物质文化遗产的保护和开发中，开辟 了物质文化遗产保护方法的新思路，研究成果对贵州少数民族物质文化遗产的保 护研究具有重要意义，对提高贵州旅游产品的开发速度、促进贵州旅游业的发展 均具有一定的适用性。 关键词：反求工程文化遗产开发保护技术研究 贵州人学t 程顾i ：学位论义 a b s t r a c t g u j z h o ui st h ep r o v i n c ew h i c hm o r et h a nn a t i o n a l i t i e sl i v et o g e t h e r , v a r i o u s n a t i o n a lh i s t o r yi sg l o r i o u s ，t h ec u l t u r ee n h a n c e so n ea n o t h e r sb e a u t yg o r g e o u s l y t h e s er i c hc u l t u r a lh e r i t a g eh a v et h eg u i z h o un a t i o n a lm i n o r i t yc h a r a c t e r i s t i ci st h e c h i n e s en a t i o nc u l t u r a lh e r i t a g ee s s e n c e s ，a l s oi st h ep r e c i o u sw e a l t hw h i c ho n l y c a n n o tr e p l a c e ，c a n n o tr e n e w a b l y , c a n n o tr e a p p e a r a l o n gw i t hs o c i e t y 。sd e v e l o p m e n t a n dt e c h n i c a lp r o g r e s s ，t h ew e s tg r e a t l yo fp r o p u l s i o n ，e c o n o m i c a lg l o b a l i z a t i o n ， t o u r i s m d e v e l o p m e n t ，t h e s el o n g b r i l l i a n tc u l t u r a li n h e r i t a n c ej u s tf a c et h e e m b a r r a s s i n gs i t u a t i o nt h a tw i l ls o o nd i s a p p e a r , b e c a u s eo ft h ee r o s i o no ft h en a t u r e c h a n g e s ，a r t i f i c i a ld e s t r u c t i o na n dt h ep r o t e c t i o nm e a n s o ff a ub e h i n d t h er e v e r s ee n g i n e e r i n gm a k i n gu s eo ft h e3 dd i g i t i z a t i o ne q u i p m e n t ，a c c u r a t e l y a n df a s tm e a s u r et h et h r e ed i m e n s i o n a lc o o r d i n a t e sp o i n t so nt h es u r f a c eo fo b j e c t w h i c hi st h ee x i s t e dc o m p o n e n t so rp r o t o t y p e s ，i nk i n dw h i c hh a s ，a n dt h r o u g ht h e t h r e ed i m e n s i o n a lg e o m e t r ym o d e l l i n gm e t h o dr e c o n s t r u c t i o nm a t e r i a lo b j e c tc a d m o d e lp r o c e s s i ti so n en e wd e s i g nm e t h o d t h i sa r t i c l eh a sa p p l i e dt h er e v e r s e e n g i n e e r i n gt e c h n o l o g yi nt h eg u i z h o un a t i o n a lm i n o r i t ym a t e r i a lc u l t u r a lh e r i t a g e p r o t e c t i o na n dt h ed e v e l o p m e n tr e s e a r c h ，a n dh a sc a r r i e do nt h e g u i z h o un a t i o n a l m i n o r i t ym a t e r i a l c u l t u r a lh e r i t a g ep r o t e c t i o na n dt h ed e v e l o p m e n te n g i n e e r i n g r e s e a r c h t h er e v e r s ee n g i n e e r i n gk e yt e c h n o l o g i e si n c l u d e s ：d a t aa c q u i s i t i o n ，d a t a p r o c e s s i n ga n dm o d e lr e c o n s t r u c t i o n t h i sa r t i c l eh a sc o m p r e h e n s i v e l ya n a l y z e dt h e t h e o r y a n de a c hr e s e a r c ht e c h n i q u ew h i c ht h e s ek e yt e c h n o l o g i e s 、a p p l y , h a s i n v e s t i g a t e da n ds t u d i e dg u i z h o un a t i o n a lm i n o r i t ym a t e r i a lc u l t u r a lh e r i t a g ep r e s e n t s i t u a t i o n ，a n dh a ss e l e c t e dt h ep l a c ep l a ym a s ka n dt h ec a r v e ds t o n eb i r dw h i c hh a v e t h eg u i z h o un a t i o n a lm i n o r i t ym a t e r i a lc u l t u r a lh e r i t a g ec h a r a c t e r i s t i ca st h er e s e a r c h s a m p l e u n d e rt h e r e v e r s ee n g i n e e r i n gr e s e a r c hf o u n d a t i o n ，u s i n gt h e t h r e e d i m e n s i o n a ll a s e rs c a l l n e rt oo b t a i nt h et h r e ed i m e n s i o n a lp o i n tc l o u dd a t ao ft h e e n t i t y , u s i n gt h er e v e r s ee n g i n e e r i n gs o f t w a r eg e o m a g i cs t u d i o8 0 t oc a r r yo nt h e d a t ap r o c e s s i n g ，o b t a i n e dt h ee n t i t yt h r e ed i m e n s i o n a li m a g e ，a g a i nu s i n gt h er a p i d 2 叭t l j 州人学t 程顾i j 学位论义 p r o t o t y p i n ge q u i p m e n tt oo b t a i nt h eo r i g i n a le n t i t yw h i c ht h et r a d i t i o n a lm e t h o di s u n a b l et or e a p p e a rp r e c i s e l y t h er e s e a r c hi n d i c a t e du t i l i z e st h er e v e r s ee n g i n e e r i n gt h eg u i z h o un a t i o n a l m i n o r i t ym a t e r i a lc u l t u r a lh e r i t a g ei n t h ep r o t e c t i o na n dt h ed e v e l o p m e n t ，o p e n e da n e wm e n t a l i t yi nt h em a t e r i a lc u l t u r a lh e r i t a g ep r o t e c t i o nm e t h o d t h er e s e a r c hr e s u l t s h a dt h ev i t a ls i g n i f i c a n c et ot h eg u i z h o un a t i o n a lm i n o r i t ym a t e r i a lc u l t u r a lh e r i t a g e p r o t e c t i o nr e s e a r c h ，t o e n h a n c e dt h eg u i z h o ut r a v e l i n gp r o d u c tt h ed e v e l o p m e n t s p e e d ，p r o m o t e st h eg u i z h o ut o u r i s md e v e l o p m e n tt oh a v ec e r t a i ns e r v i c e a b i l i t y k e yw o r d ：r e v e r s ee n g i n e e r i n g ：c u l t u r a lh e r i t a g e ；d e v e l o p m e n t ；p r o t e c t i o n ； e n g i n e e r i n g r e s e a r c h 3 附：学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究在做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 继 日 期： 2q ! z 生! ! 旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：址导师签名：数日期：2q qz 生f f 旦 贵州人学t 程坝l j 学位论义 第一章绪论 1 1 论文研究的背景 在历史的长河中，人类祖先创造了无数瑰丽的历史文物。这些文化遗产是人 类文明的缩影与表征，它们不仅反映了特定社会条件下生产力发展水平、科学技 术水平和人们的创造能力，具有重要的历史与科学价值；而且也反应了当时人们 的文化和艺术水平、审美观和精神文明，具有文化和艺术价值。 1 9 7 2 年儿月1 6 同，联合国教科文组织第1 7 届大会通过保护世界文化和 自然遗产公约，使文化遗产保护成为直接的全球行动。这个文件把世界遗产分 为自然的和文化的两大类。文化遗产，是指那些从历史、艺术、科学或审美、人 种学、人类学角度看，具有突出的普遍价值的各类文物、建筑群、遗址。自然遗 产，是指各类从审美、科学、保护的角度看，具有突出的普遍价值的自然面貌、 地质和自然地理结构，以及明确划分为受威胁的动植物生态区和天然名胜，或明 确划分的自然区域。自然遗产也具有充分的文化意义，可以视为广义的文化遗产。 2 0 0 3 年1 0 月1 7 日，联合国教科文组织第3 2 届大会通过l ：保护非物质文化 遗产公约，将狭义的文化遗产又分为两类：物质文化遗产和非物质文化遗产。 前者是具有历史、艺术和科学价值的文物；后者则是“被各社区、群体，有时是 个人，视为其文化遗产组成部分的各种社会实践、观念表述、表现方式、知识、 技能，以及与之相关文化场所”。 7 文化遗产是先人创造的沉积与结晶，镌刻着一个民族国家文化生命的密码， 蕴涵着民族特有的精神机制、思维方式、想象力和文化意识，是维护文化身份和 文化主权的基本依据。人之为人，人类的本质规定性及其体现，就在于以其创造 性实践，建设一个文化世界。在某个当下看文化，就是审视以往文化形成的某一 群体的“文化遗产”，即某种活态的文化模式。文化遗产是人类活动的信息资料 库，是展示人类文明的卷轴。文化遗产不仅具有历史价值，而且包含未来发展趋 势的某种启示。保护文化遗产，在文化意义上体现着人类对主体性、主体间性与 历史性的自觉。 在全球化和现代化进程中，文化遗产受到社会转型的猛烈冲击，有的正面临 消亡。许多民族国家在文化上逐渐丧失自主、迷失身份，成为精神世界的“游荡 者一。只有识别分析文化遗产，探寻其文化信息和意义底蕴，才能不断强化对本 贵州人学t 程顺l ：学位论义 民族文化的认同，才能吐故纳新，铸造新时代的民族精神，支撑现代社会人们的 精神支柱。所以，科学地实施文化遗产保护，是现代化国家张扬民族精神，独立 自主进行可持续发展的必然的文化诉求。 人类进入现代社会以后，社会现代化进程加速 j 进，从而严重冲击着文化遗 产的保存。传统社会的现代性转变造成与文化遗产保护的尖锐矛盾，经济全球化 掣肘文化多样性的共存共荣。但是现代性自觉也促进了世界文化遗产保护。 在联合国的最新统计中，濒危的世界遗产已达几十项之多，使得对文化遗产 的保护和管理，已经成为一件十分紧迫而重要的任务。文化遗产是人类文明的历 史积淀，是在当代文明新发展的基础和灵感源泉。对文化遗产的保护从长远的角 度来看，应该是如何更好的利用优秀的文化遗产，使之成为现代文明发展的依托， 并满足人们在新时代下新的精神需要。随着人类社会经济的发展和文明的进步， 人们保护文化遗产的呼声越来越高，而在技术上，传统的文物保护科学也越来越 多的与其他相关学科结合起来，利用他们的最新成果来进行文物的保护与开发， 形成数字文物这样的交叉学科。 中国文化遗产保护已经进入一个新阶段。第一，国家高度重视。2 0 0 6 年2 月8 日，国务院下发了关于保护文化遗产的通知。第二，全民初步趋向共识。 每年6 月份的第二个星期六成为“中国文化遗产日”。第三，组织机构已经建立。 中国非物质文化遗产保护中心已于今年9 月1 4 日挂牌正式成立。第四，专门法 律正在酝酿。中国非物质文化遗产保护法已经列入2 0 0 7 年立法规划。中国 文化遗产保护工作深入展开，政府投入了大量人力物力，在专业人士和民众积极 努力下，文化遗产保护成为一项稳健发展的事业。 1 2 论文研究的意义 贵州是一个多民族聚居的省份，千百年来繁衍生息了苗、布依、侗、土家、 彝、仡佬、水、回、白等4 8 个少数民族，少数民族人1 ：3 占全省总人口的3 7 9 ；全省有3 个民族自治州，1 1 个民族自治县，民族区域自治的县级行政区4 6 个， 2 5 4 个民族乡，民族乡数量居全国第一位，少数民族自治地方面积占全省总面积 的5 5 5 。民族历史悠久，文化源远流长、底蕴深厚、特色鲜明。各民族文化 交相辉映、绚丽多彩。民族文物，门类众多，数量巨大，内涵丰富，特点突出， 2 贵州人学t 程坝i j 学位论文 具有很高的文化品味，是贵州的一块绚丽的瑰宝。这些具有贵州少数民族特色的 丰富文化遗产是中华民族文化遗产的精髓，也是唯一的不可替换、不可再生、不 能重现的宝贵财富。 随着社会的发展和科技的进步，西部大开发的推进，经济全球化，旅游业的 发展。上个世纪8 0 年代文物普查在册，俯拾即是的许多民族民俗文物，今已难 寻踪影。比如，贵州高原苗岭山区苗村侗寨举目皆是的水碓、水磨、水碾，已多 被现代化的打米机、磨面机所取代。 最近几年，农村变化很大，许多传统工具迅速变成“遗产文物，比如，有 的农户已不喂养耕牛，而改用“梨田机 耕田。这样，与用牛耕田的种种设施及 工具、工艺黯然退出了历史舞台，加上电力灌溉、机械收割的广泛运用，传承沿 袭数千年的梨耙、戽斗、水车、挞斗等等，多已闲置不用。由于塑料、尼龙制品 价格低廉、塑料袋取代了草袋，麻袋，布袋，网兜，塑料布取代了油纸、油布、 晒簟、篾席、蓑衣、斗笠、雨伞，塑料鞋取代了草鞋、布鞋。钉鞋、木屐，塑料 桶、盆取代了木桶、木盆，塑料碗、碟取代了竹碗、竹碟、木碗、木碟，藤碗、 藤碟，尼龙绳取代了草绳、棕绳、麻绳、篾索等等。这样，不仅使一些传统生产 工具、生活工具逐渐成为废弃物，还使制作、使用这些工具、用具的传统工艺随 之失传。 在文化娱乐方面，贵州各族人民基本保持各自的特点。文化娱乐设施及用具 相当丰富：文化设施有歌台、戏楼、铜鼓坪、芦笙堂、鼓楼坪、跳花场、跳圆洞 等；各种乐器有夜箫、侗箫、三眼箫、鸭嘴箫、秭妹箫、芦笙、唢呐、长号、勒 尤、勒浪、琵琶、二胡、笋壳二胡、口弦、三弦、四弦琴、月琴、牛腿琴、古瓢 琴、葫芦琴、牛角琴、泡木筒、莽筒、铜鼓、木鼓、皮鼓、铜锣以及其他乐器和 相关装置等；各种舞蹈道具有旱船、铜铃、牛头、牛角、狮子、龙灯、霸王鞭、 小板凳以及道具和相关装置等；各种玩具有陀螺、水枪、0 弓弩、风筝、纸燕、泥 哨、秋千、磨秋、高脚马、斗牛杆、土电话和各种棋类等；各种体育活动有赛马、 斗牛、斗鸡、竟渡、武术、踢毽、打手毽、丢花包、踢竹球、抢花炮、耍狮子、 舞龙灯等。上述活动项目、活动场所、活动用品，不是固定存在，而是越来越少。 跟纺纱织布一样，即便设施尚存，能操作运用者日渐稀少，已严重危及一些优秀 文化遗产的生存。 3 贵州人学t 程顺i ：学位论义 社会在发展，科技在进步，落后的生产工具、，生活用具被先进的生产工具、 生活用具所取代，各少数民族丰富、多样的文化活动逐渐被现代文明同化，：这是 历史的必然。但是，社会发展、科技进步是有历史过程的，是在一定的基础上实 ：现的，不可能凭空发生。因此，保留一些代表性的生产、生活用具、活动用品， ? 以及制造、使用生产、生活用具、活动用品的传统技艺，是文化，是历史的见证。 在新的历史条件下，文物保护研究与开发利用面临着新的挑战：城乡经济建 设规划开发与文物保护之间的矛盾、文物旅游经济价值的开发挖掘与文物保护之 间的矛盾等问题日益突出；另一方面，随着数字化技术的快速发展为文物保护研 究和开发利用带来了新的机遇：数字化技术的发展为文化创新带来了改革的新思 路、为文物的研究、复制和展示提供了新的形式与手段，打破了文化博物馆、文 物研究单位、文物专家和游客传统的工作方式与鉴赏方式。 文物三维数字化是文化遗产的保护研究和开发利用在新形势下的产物。它将 计算机技术与反求工程技术相结合，通过数字化技术将文化遗产相关信息以文 字、图片、三维模型等形式保存下来，并依托于网络环境，为相关文物单位、文 物考古队、文物领域专家、游客等的文物研究、参观鉴赏与开发利用提供各种便 利服务。另一方面，它还可以应用到文物的原形设计和仿制中，为文物的修复和 仿制提供了一个全新的途径和环境，通过在计算机虚拟环境中，实现三维实体造 型，从各个角度对造型进行编辑修改，充分反应工艺品的原始造型，并赋予材质 和渲染，达到完美逼真的视觉效果。对发展贵州的旅游产业，进一步开发高质量 的旅游产品，繁荣贵州旅游产品市场，发展地方经济有着重要的意义。 1 3 论文的主要工作 本论文的研究是结合国家社科项目“基于反求工程的贵州少数民族文化遗 产的保护和开发研究 进行的，主要完成以下几个方面的工作： 1 、调查研究贵州少数民族文化遗产的现状； 2 、利用数字化测量设备对贵州少数民族文化遗产进行三维数据采集： 3 、利用当前通用的反求软件对三维数据进行数据处理； 4 、利用当前通用的反求软件对三维数据进行数据建模及成型； 4 贵州1 人学t 程f i ! ；ji j 学位论文 1 4 论文的研究方法 本文选择具有贵州少数民族特色、具有商业丌发价值的文物( 如木雕，浮 雕等) ，用三维激光扫描仪对文物进行扫描，将获得的三维点数据存入计算机， 运用反求工程软件对数据进行处理、修正，并进行曲面造型与实体构建得到文 物的三维数字化信息，此数据信息可以刻录在光盘上永久保存。并采用快速成 型机制模，实现商业化生产。 炎1 人学丁程f 唤i ：学位论义 第二章反求工程的概述 2 1 反求工程的含义及应用 随着市场全球化的进展，企业面临着越来越激烈的竞争，各国都在充分利用 别国的先进成果并消化、吸收、改进以发展自己的技术水平。在计算机技术飞速 发展的今天，三维的几何造型技术己被制造业广泛应用于产品及模具的设计、方 案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。我们从厂商接收的技术资料可能 是各种数据类型的三维模型。但是，由于各种原因，我们所面对的可能并非c a d 的模型，而是实实在在的实物样件，有时甚至可能连一张可以参考的图纸也不存 在，这就为我们在后续的工作中采用先进的设计手段和先进的制造技术带来了很 大的障碍。反求工程作为一种新产品开发、消化、吸收的重要手段，在2 0 世纪 9 0 年代初受到各国工业界和学术界的高度重视。 所谓的反求工程( r e v e r s ee n g i n e e r i n g ) 是以先进产品的实物、软件、影像 为研究对象，应用现代设计理论、生产工程学、材料学、计量学和相关专业知识， 对其进行认识、再现及创造地开发n 1 ，又称逆向工程或反向工程。广义上的反求 工程包括形状反求、工艺反求、材料反求等。目前大多数的反求工程的研究和应 用都集中在重构实物c a d 模型和最终产品的制造方面，即“实物逆向工程刀方面 乜1 。这是因为实物是最容易获得的研究对象，而且在某种情况下设计者面对的只 有实物样件。实物反求工程是将实物转化为c a d 模型相关的数字化技术、几何模 型重构建技术和产品制造技术的总称口1 。 反求工程是一种基于数字化测量技术的产品数字开发方法，通过三坐标测 量机、非接触式激光扫描测量仪等扫描测量设备，获取实物样件表面数据，重构 出实物的三维几何模型。有了产品的三维几何模型，就可以方便的进行模型再设 计、快速原型制造与快速模型制造等后续工作，而且可应用于形状需要反复试验、 修改、实测才能定型的产品。 反求工程主要包括三维数据测量、数据处理、数据分块及曲面重构等三个基 本步骤： 1 、三维数据测量：是指采用某种测量方法和设备在实物样件的表面或断层 获取规则或散乱点的几何坐标。 2 、数据处理：对原始数据进行数据多视图拼合、消除噪音点、数据简化、 6 贵州i 人学t 程顺i j 学位论文 散乱点的排序、三角剖分等操作，以满足模型重建的要求。 3 、数据分块及曲面重构：确定各个曲面片的边界，将测量点按表面几何特 征划分到各个边界包含的区域内，再将区域内的点用简单的数学模型进行拟合。 通过插值或者拟合一系列的离散点，利用原型的几何拓扑信息，构建一个近似曲 面来逼近原型，在计算机上获得形体曲线曲面方程的过程。 近年来，随着我国经济的进一步发展，引进了不少国外的先进技术和设备， 随之而来的一个问题是如何深入研究、消化、吸收这些先进技术，探索引进产品 中的关键技术，然后在此基础上改进、创新、开发出符合我国国情的先进产品， 形成自己的技术体系，增加自力更生、振兴经济的能力。反求工程技术的研究正 是在这基础上发展起来的。 当前，世界各国在经济技术发展中，应用反求工程消化吸收先进技术经验， 给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，反求工程作 为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生 产率。因此研究反求工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高， 具有重大的意义。反求工程的应用领域大致可分为以下几种情况h ： 1 、在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有c a d 模型的情况下，在对 零件原形进行测量的基础上形成零件的设计图纸或c a d 模型，并以此为依据生成 数控加工的n c 代码，加工复制出一个相同的零件。 2 、当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用反求工程 的方法。比如航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等要求，首先要求在初 始设计模型的基础上经过各种性能测试( 如风洞实验等) ，再建立符合要求的产品 模型。这类零件一般具有复杂的自由曲面外型，最终的实验模型将成为设计这类 零件及反求其模具的依据。 3 、在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设计广泛采用真实比例的木 制或泥塑模型来评估设计的美学效果。此外，如电脑仿型、礼品创意开发等都需 用反求工程的设计方法。 4 、在模具行业，常需要通过反复修改原始设计的模具型面，以得到符合要求 的模具。然而这些几何外形的改变却往往未曾反应在原始的c a d 模型上。借助于 反求工程的功能和在设计与制造之间扮演的角色，设计者现在可以建立或修改在 7 贵州人学t 程颂i j 学位论文 制造过程中变更过的设计模型。 5 、很多物品很难用基本几何来表现与定义，例如流线型产品、艺术浮雕及 不规则线条等，如果利用通用c a d 软件、以正向设计的方式来重建这些物体的 c a d 模型，在功能、速度及精度方面都将异常困难。在这种场合下引入反求工程， 以加速产品设计，降低丌发的难度。 6 、反求工程在新产品开发、创新设计上同样具有相当高的应用价值。为了 研究上的需求，许多大企业也会运用反求工程协助产品研究。 7 、反求工程也广泛运用于修复物品、缺乏供应的损坏零件等。此时不需要 复制整个零件，只是借助反求工程技术抽取原来零件的设计思路，用于指导新的 设计。 8 、特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，此时需要首 先建立人体的几何模型。 9 、在r p 的应用中，反求工程的最主要表现为通过反求工程，可以方便地对 快速原型制造的原型产品进行快速、准确的测量，找出产品设计的不足，进行重 新设计，经过反复多次迭代可使产品完善。 如果从狭义上讲，反求工程主要指的是现代快速化的反求工程。它起源于二 十世纪九十年代，主要伴随着现代测量、计算机、现代制造等相关技术发展起来 的。如果没有这些相关技术的发展，反求工程就没有如此长足的进步，因此狭义 的反求工程技术主要包括快速实物测量技术、快速几何建模、快速加工技术三方 面。 2 2 反求工程的国内外研究现状 随着计算机技术的发展，反求工程技术与计算机辅助测量( c a t ) 、辅助设计 ( c a d ) 、辅助制造( c a m ) 以及计算机辅助工程分析( c a e ) 的结合日益紧密。反 求工程是c a t c a d c a m c a e 等计算机辅助技术集成应用的一个典型例子，是计算 机集成制造系统( c i m s ) 研究的一个重要分支。 反求工程引起各国工业界和学术界的高度重视，有关反求工程技术的研究与 应用一直受到政府、企业和个人的关注。一些重要的国内外学术会议将反求工程 及相关技术作为一个重要的会议专题。 8 炎4 1 1 人掌t 程坝i ：掌位论义 目前，国外不同种类的反求测量设备已进入我国市场，如：英国，3 d s c a n n e r 公司的激光扫描测量仪、美国“l a s e rd e s i g n ”s f i r v e y o r l 2 0 0 立体激光扫描系 统、。德国g o m 公司的a t o s 系列扫描测量仪等。对于中国的市场，国外生产厂家 已采取多种方式大力推介他们的设备，德国g o m 公司正在开发中文版三维扫描软 件，大有独占中国市场的架式。美国星科公司的柔性关节臂测量机也频频出现在 各种展览会上，以上反求测量设备公司一般采用自己的反求工程软件，也有利用 一些软件公司开发的通用数据处理软件。 近年来，清华大学、天津大学、华中科技大学、西安交通大学等高校和科研 院所加强了对反求工程或测量设备的研究，其中，华中科技大学已成功制造出我 国第一台商品化激光线扫描反求设备。北京天远三维科技有限公司也开发出了采 用非接触式光学扫描的天远o k i o 三维扫描仪( 抄数机) 。铁牛科技有限公司的主 打产品也有三维光学扫描仪器。上海数造的3 d s s ( t h r e ed i m e n t i o n a ls e n s i n g s y s t e m ) 是一种高速高精度的工业级三维扫描测量设备，采用的也是目前国际上 最先进的结构光非接触照相测量原理和独创的关键技术。但总体来看，国内的反 求工程技术还处于初步发展阶段，设备品种单一，与国外先进技术和成熟产品相 比还有很大差距，对于三维测量设备的数据处理软件基本采用外国的通用反求软 件。 目前我国反求扫描测量系统存在的主要问题是： 1 、测量速度较慢，测量精度偏低。 2 、后续数据处理效率低。 3 、测量范围小。不能实现大范围测量数据高精度自动拼合，因此不能普遍 应用在大型覆盖件。 4 、不能用于现场快速测量和检测。 2 3 反求工程现有软件 现在国外通用的反求工程轶件主要有以下几种： 1 、i m a g e w a r e 软件由美e d s 公司出品，最著名的反求工程软件，正被广泛 应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。 该软件拥有广大的用户群，国外有b m w 、b o e i n g 、g m 、c h r y s l e r 、f o r d 、r a y t h e o n 、 9 贵4 1 1 人学t 程f ! i j 学位论文 t o y o t a ：等著名国际大公司，国内则有上海大众、上海交大、上海d e l p h i 、成都 飞机制造公司等大企业。 2 、g e o m a g i cs t u d i o 软件由美国r a i n d r o p ( 雨滴) 公司出品的反求工程和 三维检测软件g e o m a g i cs t u d i o 可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的 多边形模型和网格，并可自动转换为n u r b s 曲面。该软件也是除i m a g e w a r e 以 外应用最为广泛的反求工程软件。 3 、。c o p y c a d 软件是由英国d e l c a m 公司出品的功能强大的反求工程系统软 件，它能允许从已存在的零件或实体模型中产生三维c a d 模型。该软件为来自数 字化数据的c a d 曲面的产生提供了复杂的工具。c o p y c a d 能够接受来自坐标测 量机床的数据，同时跟踪机床和激光扫描器。 4 、r a p i d f o r m 软件是韩国i n u s 公司出品的全球四大反求工程软件之一， r a p i d f o r m 提供了新一代运算模式，可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲 面，使它成为3 0s c a n 后处理之最佳化的接口。r a p i d f o r m 也将使您的工作效 率提升，使3 d 扫描设备的运用范围扩大，改善扫描品质。 5 、c a t i a 是法国d a s s a u l ts y s t e m 公司的c a d c a e c a m 一体化软件，居世 界c a d c a e c a m 领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械 制造、电子电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造 领域，其特有的d m u 电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和 生产力的提高。c a t i a 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型 企业需要。 1 0 贵州人学t 程坝i j 学位论文 第三章贵州少数民族文化遗产的现状 3 1 贵州丰富多彩的少数民族文化 1 、民族节日。掘不完全统计全省少数民族的传统节日有4 0 0 多个，集会地 点1 0 0 0 多个。著名的：有苗族的“姊妹节”、“四月八”、“龙舟节”、“芦 笙节；布依族的“查白歌节 ：侗族的“歌酒节 ：彝族的“赛马节、“火 把节”：土家族和仡佬族的“吃新节 、水族的“端节”、“爷节等。 2 、民族歌舞。贵州是一个歌舞的海洋。苗族群众有高亢激昂、热情奔放的 “飞歌 ，有低回委婉、优美抒情的“游方歌 和质朴庄重的“古歌”、“酒 歌 ；有芦笙舞、木鼓舞、踩鼓舞等，动作潇洒，风格纯朴，感情细腻，舞姿活 泼。侗族“大歌”的歌声宏亮，气势磅礴，曲调庄严，音域宽阔，反映了侗族人 民坚强、豪迈的性格o 黔南、黔西南的布依族舞蹈有几十种，歌有大调、小调、 大歌、小歌等，且注意押韵，有“有歌都有韵，无韵不成歌”之说。水族的铜鼓 舞、斗牛舞、狮子舞、龙舞等亦颇有特色。黔东北的土家族喜爱唱歌，有哭嫁歌、 伴嫁歌、酒歌、情歌、劳动歌、祝福歌等。民族戏曲是民族风情的精华，主要有 苗族高台戏、侗戏、布依戏、傩戏等。地剧和傩剧被誉为“古代戏剧的活化石刀。 以芦笙音乐舞蹈为代表的“笙文化 ，特别是无音乐伴奏的侗族大歌，在国际音 乐舞蹈台上深受赞誉；以雷山郎德寨为代表的铜鼓文化，既是青铜文化的组成部 分，又是苗族文化的主要内容，在那里可欣赏“铜鼓坪 、“莽铜芦笙铜鼓舞 ， 将苗族文化中的“鱼文化 、“鼓文化”、“笙文化”等丰富多彩的文化内涵融 为一体。少数民族独具风格的歌舞，是中国民族文化百花园中的奇葩。 3 、民族建筑。贵州少数民族的民间建筑，式样繁多，风格迥异各具千秋。 较突出的有黔东南和黔西南苗族、侗族、布依族的“干栏”式住房；瑶族的禾榔、 禾晾，白族的寺院建筑等。尤其是侗族鼓楼、风雨桥，布依族石头房，苗族吊脚 楼最具特色，被国内外专家誉为“建筑艺术的精华 、“民族文化的瑰宝”。各 民族还利用地处高原，跬步皆山，创造了“石头文化 ，用石头奠基，用石块砌 墙，用石板盖顶，构筑了鳞次栉比的石头建筑。平坝县天台山的伍龙寺，就是省 内规模最大、工艺最精、风景绝妙的典型石头建筑。安顺文庙的透雕盘龙古柱， 大方奢香墓的园雕彝族虎头，花江“马马崖”和“画马崖 的崖画和关岭“红岩 砷 古迹等，精美奇特，都是罕见的艺术杰作，是文化遗产的奇葩。 贵1 人学t 程烦i ：学位论文 4 、文物精华。贵州历史源远流长，文物古迹遍及全省，如普定穿洞遗址、 镇远青龙洞、从江增冲鼓楼、毕节大屯土司庄园、遵义的杨粲墓、大方奢香墓、 黔西观音洞j 桐梓岸狄洞、水城硝狄洞、兴义猫猫洞、盘县大洞古人类遗址等。 5 、民间工艺。常为人们津津乐道的工艺美术产品有蜡染、刺绣、挑花、漆 器、陶器械：箫笛等。 6 、群众文化。为促进少数民族文化艺术事业的发展，贵州省各地根据实际， 将具有浓厚地方特色的民族艺术形式与群众文化活动结合起来，广泛开展群众性 的文化艺术活动，迸一步促进了少数民族文化艺术的普及和发展。一是有目的、 有计划地把开展文艺演出、歌咏比赛、书画展览、体育赛等文化活动，与宣传党 的路线、方针、政策，展示各民族社会主义新风貌结合起来。如举办了全省少数 民族文艺会演，特别是贵州旅游形象大使的选拔，有1 7 个世居贵州的少数民族 姑娘和小伙成为了贵州旅游形象的代言人，而大型民族歌舞多彩贵州风的推 出，高度浓缩了贵州省民族文化的艺术精品，展示了积淀已久的优秀的民族文化， 让省内外观众惊叹不已，树了立贵州新的形象。其它如：布依族的好花红、 苗族的反排木鼓舞等，突出了贵州丰富多彩的民族民间文化资源和旅游资源。二 是利用乡镇文化站、村文化室等，积极组织开展经常性的民族传统文化活动，活 跃乡村文化生活。如黔东南州的芦笙、侗戏、傩戏等表演，深入挖掘，进一步发 展，在各族群众中广为普及，成为群众喜闻乐见、乐于接受的艺术形式。三是利 用民族传统节日，组织各民族群众开展大规模的文化活动，继承和发扬民族传统 文化。凯里国际芦笙节、台江姐妹节、雷山苗年节等，庆祝节日，已成为惯例。 四是配合政府统一部署参加民间艺术活动。每年全省文艺汇演都由少数民族参 加，将文化艺术活动与经济贸易活动有机结合起来，增强民族凝聚力，扩大少数 民族对外影响，促进了民族团结进步、和谐发展。 3 2 贵州少数民族文化遗产的保护现状 3 2 1 少数民族地区文化基础 贵州省各级党委、政府高度重视少数民族文化事业发展，加强了对少数民族 地文化基础设施建设的投入，努力丰富少数民族人民群众特别是边远地区少数民 族群众的文化生活，大力培养少数民族文艺人才，积极发展少数民族社会文化事 1 2 贵州人学t 程顺i j 学位论文 业。2 0 0 5 年统计显示，全省文化事业财政拨款为1 8 7 3 0 9 力元，大多用于贵州 省少数民族地区文化建设上。“十五”期间，国家和省罩共投入县级“两馆 ( 文 化馆j 图书馆) 建设资金2 9 2 6 力元，改建和扩建了8 8 个县级文化馆和图书馆， j “十一五”期间，将完成县县有文化馆、图书馆的目标，同时，将建成1 0 0 0 余 个乡镇文化站，基本形成省、地、县、乡三级公共文化服务体系。目前，全省 2 5 4 个民族乡都建立了文化站，配有专职人员，负责开展文化方面的工作。站内 设有阅览室、图书室、民乐室，有的还有球场、影院、录像厅、歌舞厅等。大部 分民族村建立了文化室，室内有报刊、书籍、宣传栏、有线广播等。这些站、室 的建立，既活跃了少数民族地区文化、体育活动，又为传播现代文化知识和农业 生产科学知识提供了场所。至2 0 0 5 年底我省组建农村电影放映队8 4 0 个，流动 放映车队4 6 个、建立1 6 毫米电影拷贝调剂中心2 个、恢复农村放映队1 0 9 个， 现全省共有农村电影放映队9 4 9 个。在少数民族地区资助农村电影放映机4 7 4 套、放映大蓬2 个、电影流动放映车3 0 辆、数字电影放映队2 个，同时还在黔 东南州文化局建立一个农村电影拷贝调剂平台，以解决黔东南州各县农村电影放 映队的拷贝调剂使用问题。另外，文化信息资源共享工程也将加快建设步伐，这 些为贵州省少数民族文化事业的快速发展提供强有力的支撑。 从1 9 9 4 年开始，在少数民族地区开展了“艺术之乡 的创建活动，目前， 共评选出6 4 个具特色的民族民间文化艺术之乡，如：苗族芦笙艺术之乡、地戏 艺术之乡、民族杂技艺术之乡、灯谜之乡、苗族木鼓舞之乡、侗戏艺术之乡、布 依族八音之乡、傩戏艺术之乡、苗族四面鼓艺术之乡、苗族芦笙技艺艺术之乡、 彝族歌舞之乡等等，其中雷山县上郎德寨苗族芦筐歌舞之乡、从江县小黄村侗歌 之乡，镇宁县石头寨蜡之乡，册亨县乃言布依戏之乡等七个艺术之乡被国家文化 部授予“中国民间艺术之乡”称号。 1 9 8 5 年以来，贵州省分别在兴义、镇远、铜仁、台江、黄平等地建立了“贵 州省民族节日文化博物馆”、“贵州省民族婚俗博物馆”、“贵州省傩戏博物 馆”、“贵州省刺绣博物馆：等1 0 个博物馆1 9 9 8 年1 0 月，贵州省与挪威王国 政府合作，得到了挪威王国政府的无偿援助，在贵州六枝特区的梭戛社区建设了 第一座生态博物馆梭戛苗族生态博物馆。2 0 0 2 年7 月建立了花溪镇山布依 族生态博物馆，2 0 0 3 年建成锦屏隆里古城生态博物馆，2 0 0 4 年建成黎平县堂安 1 3 嵌州人学。r 程烦l j 学位论文 侗族生态博物馆。 3 2 2 少数民族文化遗产的保护， 进入新世纪，为适应经济文化体化的现代经济社会发展趋势，省委、省政 府作出了加快发展文化产、比、推进文化大省建设的重大决策。全省各地涌现保 护和合理利用文化遗产资