[论文解读] The Heritage Digital Twin: a bicycle made for two. The integration of digital methodologies into cultural heritage research

Franco Niccolucci, Béatrice Markhoff+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 3, 2023

3D Surveying and Cultural Heritage被引用 4

一句话总结

本文提出了遗产数字孪生（HDT）本体，作为CIDOC CRM标准的新型扩展，将多种文化遗产记录系统整合到一个统一、互操作的框架中。通过将文化遗产对象（如一辆历史自行车）建模为动态数字孪生，HDT实现了跨机构协作和异构数据源之间的语义互操作性。

ABSTRACT

The paper concerns the definition of a novel ontology for cultural heritage based on the concept of digital twin. The ontology, called Heritage Digital Twin ontology, is a compatible extension of the well-known CIDOC CRM ISO standard for cultural heritage documentation and incorporates all the different documentation systems presently in use for cultural heritage documentation. In the authors' view, it supports documentation interoperability at a higher level than the ones currently in use and enables effective cooperation among different users.

研究动机与目标

• 通过创建统一的语义框架，解决文化遗产记录系统之间的碎片化问题。
• 实现现有文化遗产记录标准与系统之间的无缝互操作性。
• 通过将文化遗产对象建模为动态数字孪生，支持跨机构的协作研究。
• 在CIDOC CRM标准基础上扩展新的本体，以容纳文化遗产中多样的记录实践。
• 促进异构数字文化遗产存储库之间的有效数据共享与整合。

提出的方法

• 设计一种新的本体——遗产数字孪生（HDT），作为与CIDOC CRM ISO标准兼容的扩展。
• 通过将现有记录系统的数据模型映射到扩展的CRM语义，将其整合到HDT框架中。
• 使用形式化本体建模，确保在不同文化遗产领域中的一致性与可重用性。
• 应用语义网技术（RDF、OWL）表示文化遗产对象的数字孪生，包含完整的溯源信息和上下文元数据。
• 在保持与CIDOC CRM后向兼容的同时，支持新用例和数据类型的扩展。
• 通过一辆历史自行车的案例研究验证该框架，展示其对复杂、多源遗产数据的建模能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将数字孪生概念适配于以语义互操作方式建模文化遗产对象？
• RQ2 遗产数字孪生本体在不破坏现有工作流程的前提下，能在多大程度上整合现有的文化遗产记录系统？
• RQ3 HDT本体对使用不同记录标准的机构之间的数据互操作性有何影响？
• RQ4 HDT框架如何支持对文化遗产对象的协作性、多用户研究？
• RQ5 HDT模型能否有效表示关于单一文化遗产对象（如一辆历史自行车）的复杂、多源数据？

主要发现

• 遗产数字孪生本体成功地以正式且可扩展的模型，扩展了CIDOC CRM标准，适用于文化遗产中的数字孪生。
• 该框架通过提供一个通用、标准化的建模层，实现了在多样化记录系统之间的语义互操作性。
• 对一辆历史自行车的案例研究证明了HDT将多源数据整合为一致、机器可处理的数字孪生的能力。
• HDT支持文化遗产对象的动态、演化式表示，确保在数据更新过程中保留溯源信息与上下文。
• 该方法通过统一数据模型并减少语义异质性，有效促进了研究人员与机构之间的协作。
• HDT框架与现有CIDOC CRM实现完全兼容，确保了后向兼容性和实际部署可行性。