基于数字技术的历史建筑保护方法

基于数字技术的历史建筑保护方法

刘福平，杨飞扬，张棋翔，张晓双*

青岛理工大学建筑与城乡规划学院

摘要：近年来，城市化进程不断快速发展，历史建筑不断受到侵蚀破坏，发展历史建筑数字化保护极其重要。国内外学者研究了不同数字技术在历史建筑保护中的应用，提出了基于不同数字技术的历史建筑保护策略。本文采用文献研究法对历史建筑的数字化保护方法进行梳理，发现目前数字技术在历史建筑保护上的应用较为薄弱，因此探究数字技术对历史建筑保护的重要性和影响，对阐明数字技术在历史建筑保护领域中所发挥的作用具有重要意义，为结合多种数字技术的历史建筑保护方法提供可行的思路。

关键词：数字化技术；历史建筑；保护方法

中图分类号：TU20   文献标识码：A

1 前言

在城市的发展变迁中，历史建筑是城市的代表性载体，是城市不断发展的历史缩影。历史建筑具备城市地域的传统特色，展示了城市的文化底蕴和历史沉淀，是城市不可或缺的一部分。然而面对时间侵蚀和人为破坏，历史建筑的保护迫在眉睫。随着计算机、测绘等相关的数字化技术快速发展，基于虚拟现实、三维激光扫描测量、BIM技术等技术的历史建筑保护方法成为一个突破点。结合数字技术开展历史建筑的保护研究，不仅可以使城市文化得到延续，还能促进城市经济发展。

2 数字技术与历史建筑保护

2.1 数字技术在历史建筑保护中的应用

历史建筑指的是历史上遗存的所有建筑物和构筑物，不仅包含所有具有历史保护身份的建筑，也包含与重大历史事件、人物等相关的建筑，具有重要的纪念意义、教育意义和史料意义[[1]]。如何将数字技术应用在历史建筑的保护中需要通过实践来进一步论证，国内外有许多学者开展这一课题的研究。有学者为德尔菲考古博物馆开发了一个博物馆数字平台，包括物理空间的3D扫描，可以实现游客交互式虚拟游览[[2]]；Mager和Hein在历史建筑和城市规划领域中应用大数据技术和深度学习解决相关问题[[3]]。在国内，童乔慧教授将建筑信息模型（BIM）应用在多个历史建筑保护项目[[4]]；赵兵兵教授等人在奉国寺的数字化保护中应用数字建模、虚拟现实（VR）等数字化技术，再现奉国寺景观和故事[[5]]。国内外学者对历史建筑数字化保护有不同的应用研究，体现在多领域融合和单一技术延伸两个方向。不同的数字技术有各自的优点，而应用在历史建筑保护中存在各自的局限，长远来看，集成各种数字技术才能实现历史建筑全方位保护。

在国内外数字技术在历史建筑保护中的应用已经逐步成熟，但由于我国起步较晚，历史建筑的各项信息数据采集不够完善，还无法实现准确分析以及共享。还需要完善历史建筑的信息采集工作，利用数字存储构建统一的数据库，便于数据共享。

2.2 数字技术在历史建筑保护中的重要性

历史建筑作为一种特殊的文化信息载体，其价值体现在以下三点：它所承载的历史故事、它所反应的政治背景、它所蕴含的民族文化。对历史建筑保护不能只关注建筑本体，应该上升到“群体价值”[[6]]。以青岛市为例，根据青岛出台的《青岛历史建筑与传统风貌建筑保护技术导则》，历史建筑保护需要遵循两项基本保护原则：分类保护原则和价值要素保护原则。根据历史建筑的价值及现状完好程度分类保护各类价值要素[[7]]。传统历史建筑保护方法更加注重历史建筑修缮，并且方法有很多局限。

与传统历史建筑保护方法相比，数字技术具有精度高、保密性好、通用性强等优点，可以提高历史建筑信息数据处理的效率，使历史建筑保护工作评估信息更加精细化，从而降低人力成本和资金压力，提高历史建筑修复保护效率和质量，实现可持续发展。

3 基于数字技术的历史建筑保护方法

3.1 历史建筑信息收集与处理

历史建筑的信息大致可以分为四级，包括历史建筑的几何信息、组成信息、实物资料和价值信息。传统方法对历史建筑信息的收集，更多是对信息的记录，技术上停留在纸质存档。而利用数字技术对历史建筑的信息进行采集，可以实现资料的数字化。三维激光扫描技术通过脉冲激光扫描，无需与建筑物直接接触即可获得建筑物的各项数据信息，如建筑物的材质、色彩等，能够对历史建筑的基础信息实现数据量化。

3.2 历史建筑数字模型的构建

目前BIM技术在建筑建模领域的应用十分广泛，可以实现历史建筑保护的全生命周期管理。利用BIM技术、多媒体信息技术、VR技术、AR技术，建立历史建筑的三维数字模型，使历史建筑与周围环境呈现原貌，展示构件的细节，结合VR和AR技术将建筑系统植入虚拟现实平台。利用这些数字技术构建的模型能够真实、直观、全面反映历史建筑的实际情况，提高历史建筑研究效率。

3.3 历史建筑信息集成数据库

历史建筑的数字信息一般以文字、音频、视频等形式居多。历史基本信息结合地理空间信息和属性信息，是历史建筑数据库的重要依据。地理空间信息包括遥感影像地图、建筑平面图和三维模型空间数据，属性信息主要包括历史文献的统计数据和历史建筑的材质、构件类型、尺寸面积、几何构成。建立数据库可以实现对历史建筑的数字化保护，有助于历史建筑的动态监管，在历史建筑的保护工作和研究中发挥极大的作用。

4 数字技术对历史建筑保护的影响

4.1 基于数字技术的历史建筑修复

基于三维激光扫描技术可以记录下历史建筑的现状情况，做到不接触建筑物、不损坏建筑物的情况下分析建筑的损坏情况，对历史建筑的评估也更加精确。基于计算机辅助修复技术，对历史建筑的不同主体进行修复，同时可以为历史建筑提供高效的修复方案，减少建筑物损坏，结合虚拟现实技术，可以模拟历史建筑的修复效果，使历史建筑修复程度最大化。

4.2 基于数字技术的历史建筑保护

基于数字媒体的展示与宣传，在博物馆、历史建筑遗址等场所，可以建立数字化信息平台，多角度全方面展示历史建筑，讲述历史建筑蕴含的历史故事、历史文化。结合VR、AR等技术，还可以实现游客与历史建筑的沉浸式互动体验。在数字技术与数字媒体相结合之下，进一步宣传城市文化，促进文化繁荣。因此，数字技术不仅将历史建筑推向公众，也增强了人们的文化自信。

4.3 基于数字技术的历史建筑研究

数字技术在历史建筑保护中的应用，为保护工作的发展提供了新的途径和思路。面对历史建筑大量的信息数据，加上不同地区的研究并不统一，利用数字技术可以实现历史建筑的历史信息统一化、规范化，建立统一的历史建筑信息数据库，研究者通过平台实现信息共享，使历史建筑的研究工作更加便捷高效。

5 结论

随着城市化进程的快速发展，历史建筑的保护也面临着及其严峻的挑战。数字技术在历史建筑保护中的应用，是未来保护工作的重要方向之一。数字技术中的三维激光扫描技术和虚拟现实技术弥补了传统保护方式的不足；GIS技术将历史建筑的基础信息在地理空间上记录存储起来，为历史街区保护、城市规划提供更全面的技术支持；BIM等数字建模技术建立历史建筑的三维数字模型，使历史建筑更加直观地展示在人们面前。数字技术是历史建筑修复、虚拟交互、数字化信息数据库等保护工作的支撑，既实现了历史建筑的数据记录和存储，有实现了历史建筑的开发利用价值。

参考文献：

[[1]] 蒋洁茹，肖竞，李和平. “文化触媒”视角下城市历史建筑活化研究——以重庆市渝中区名人旧居类建筑为例[A]. 中国城市规划学会，人民城市，规划赋能——2023中国城市规划年会论文集（09城市文化遗产保护）[C]. 重庆大学建筑城规学院;， 2023: 56-66.

[[2]] M.C. Tsakoumaki, D.M. Lala, A, Tsaroucha, A. Psalti. Advanced Digitization Methods for the Protection and Dissemination of Cultural Heritage towards Digital transformation: The Archaeological Museum of Delphi. Procedia CIRP, Volume 118, 2023, Pages 1056-1060, ISSN 2212-8271.

[[3]] T. Mager and C. Hein. Digital excavation of mediatized urban heritage: automated recognition of buildings in image sources. Urban Planning, vol. 253, no. 5, pp. 119–149, 2020.

[[4]] 童乔慧，陈亚琦. 基于云服务下建筑信息模型的历史建筑数字化保护研究[J]. 华中建筑，2015，33（09）：12-16.

[[5]] 赵兵兵，赵鹏. 建筑文化遗产的数字化保护策略——以奉国寺为例[J]. 建筑与文化，2018，（05）：70-71.

[[6]] 肖竞，曹珂. 英国城市更新进程中历史环境保护的观念流变与制度解析[J]. 西部人居环境学刊，2019，34（06）：9-17.

[[7]] 徐飞鹏，原明健，蒋正良. 青岛近代历史建筑保护导则研究——以芝罘路71号为例[J]. 城市建筑，2023，20 (05): 196-199.