山西省传统村落数字化保护现状探析及对策研究

2020-12-25荀欢欢姬慧太原学院建筑工程系山西太原030001

安徽建筑 2020年12期

关键词：村落山西省数字化

荀欢欢，姬慧（太原学院建筑工程系，山西太原 030001）

1 山西省传统村落特点

1.1 数量多，地域特色明显

山西省传统村落数量庞大，类型丰富。中国传统村落名录自2012年到2018年先后公布的五批中，山西省共550处，占比全国传统村落近八分之一。在地质地貌、气候水文、传统文化、经济社会发展等因素的共同作用下，呈现出独特的地域特色。

1.2 建筑形制丰富，空间布局多样

晋中地区大型宅院建筑以砖木结构瓦房为主，楼房和窑洞也较为常见，窑洞有靠崖窑和锢窑两种。晋北地区民居建筑质朴实用、造价较低，单层房屋以普通平顶房、单层瓦房、石头房为主，墙体较厚，以利保温御寒，窑洞主要有靠崖窑和窑上房，楼房在晋北一带较为罕见。晋东南地区民居建筑的主要形式为砖木结构的楼房，窑洞建筑在这一地区主要表现为靠崖窑和黑砖石锢窑，此外还有石头房和以鹅卵石、陶坯等为主要材料的建筑。晋南地区的传统建筑有窑洞和瓦房。

1.3 非遗数量巨大，历史文化厚重

数千年积淀的黄河文化孕育了地域特色浓厚的黄土地民族文化。截止到2017年，山西省非物质文化遗产名录公布五批，共计754项，包含民间文学、传统手工技艺、民间美术、传统戏剧、曲艺等项目。

2 山西省传统村落的保护现状和问题

传统村落是物质遗产和非物质遗产相互依存的复杂综合体，建筑遗产是村落中最重要的物质遗产。结合山西传统村落数字化保护的现状，本文以传统村落中历史建筑的数字化保护为重点研究对象。

2.1 村落空间衰败

2.1.1 村落主体建筑衰败

山西传统村落的建筑以砖木结构为主，多数建筑的形制、采光、通风、排水等功能已衰退，大多居民离开旧宅，迁居新村；或对老宅随意改造，拆旧建新，都在一定程度上加剧了主体建筑的衰败。

2.1.2 村落公共空间衰落

村落的公共空间是传统村落的“社区活动中心”，承载着婚丧嫁娶、交易、聚会等公共活动的功能。这类公共空间衰落的主要原因是城镇化进程下居民外迁，村落和建筑使用率下降，村落“空心化”所导致。

2.1.3 村落生态环境遭到破坏

作者对部分传统村落实地调研显示，多数传统村落存在住宅、工业、商业等功能分区不合理的现状，用地混杂、污染源较多、居民环境意识淡薄等因素，给传统村落的保护和发展造成较大的威胁。

2.2 村落保护手段落后

2.2.1 村落保护，规划模式单一

目前，对于我省传统村落的保护规划，存在借用和照搬历史文化名城和历史文化街区的传统保护措施，村落地域特色没有被充分挖掘，造成了古村落“千村一面”的错觉。

2.2.2 村落保护，专业人才短缺

村落建筑保护需要建筑学、规划学、考古学、计算机科学等学科协同合作，目前专业人才缺失，跨学科融合和系统化研究运用到传统村落保护中迫在眉睫。

2.2.3 村落保护，技术亟待提高

基于数字技术的传统村落保护方式，能够充分发挥系统工程、数据科学、信息管理等专业的协调作用，具有重要的实践意义。

3 山西省传统村落数字化保护现状分析

3.1 我国传统村落数字化保护现状

3.1.1 数据采集

利用平面扫描、遥感技术、三维激光扫描记录村落空间、民居建筑、文物遗产；运用摄录技术采集村落中的非物质遗产。

3.1.2 信息加工

借助地理信息技术的空间分析功能，为传统村落保护中的规划理念、空间设计提供决策支撑；运用3D建模工具对村落建筑进行模型构建，对于受损建筑的修缮和预防性保护有非常重要的意义。

3.1.3 展示传播

经过信息加工后的古建筑模型导入虚拟软件，对模型进行优化处理，生成与传统村落现实空间相匹配的虚拟场景。

3.1.4 集成应用

结合数据采集、激光扫描、虚拟现实、3D打印等技术，形成了传统村落数字化保护链条。

3.2 山西省传统村落数字化保护现状

2017年，中国传统村落数字博物馆建设正式启动，村落数量共计376个，分布在31个省份。2018年4月，第一批中国传统村落上线，山西16个村落入选；2019年，山西38个村落入馆；截止到2020年，山西入馆村落共50个。

调研发现，山西大多数传统村落的保护由于缺乏对于新的信息技术的开发及利用，导致规划成果和保护内容多局限于平面，保护过程的信息断层，使用维护阶段的信息流失，使得传统村落保存的信息不够完整，保护体系不够完善。因此，探索传统村落保护发展中数字化技术保护模式架构是一个具有理论和实践意义的紧迫课题。

4 山西省传统村落数字化保护的对策

4.1 注重传承创新，重建乡土文化

传统村落中蕴含着丰富的传统习俗、建筑技艺、生活方式，需要通过一代代人薪火相传，将这些优秀的传统价值观传承下去。在城镇建设对村落文明强势冲击的今天，需要我们根据社会和时代的要求，在继承乡土文化的过程中不断创新，利用新的保护理念、规划策略、科学技术和信息技术等手段重建与当代社会发展相适应的现代传统村落文化。

4.2 重视理论研究，科学编制规划

结合实地调查研究和山西省传统村落的保护现状，建议构建“政产学研用”协同联动模式。由政府主导、多学科（建筑学、社会学、历史学、考古学、测绘学、计算机信息科学等）专家合力，利用信息技术，助力我省传统村落保护学理研究，加强对传统村落的战略规划、制度机制、政策举措的研究。

4.3 利用信息技术，探索村落历史建筑保护数字化模式

我国传统村落数字化保护现状资料数据显示：近年来，相关领域针对数字化保护纷纷展开了理论研究，有的省份在信息采集、存储、加工、展示等技术层面已经取得了较为丰硕的成果。

我国拥有七千年农耕文明史，疆域辽阔、民族众多，文化各异。探索基于山西省地域文化、建筑特色的传统村落数字化保护模式迫在眉睫。

5 山西省传统村落的数字化保护模式探究

5.1 传统村落历史建筑数字化保护系统

传统村落历史建筑数字化保护体系，将空间扫描、数字建模、虚拟技术应用于历史建筑保护中，有助于促进我省传统村落历史建筑数据库的建设、多维数据采集、空间数据分析、科学保护规划、建筑虚拟呈现以及智能修缮管理的协调发展；有助于促进基于建筑信息模型（BIM）的计算机科学、建筑学、测绘学等多门学科的融合，给传统村落保护带来新的技术手段。

5.2 传统村落历史建筑云平台

传统村落信息大数据来源于物理空间，主要包括村落选址布局、空间格局、历史建筑、遗迹遗存、古树名木等相关数据。需要通过“互联网+现场勘测”进行数据的采集，将所获得的数据进行分类管理，并与云服务平台对接，通过平台的查询系统，可以快速有效地搜索和提取各个数据对象。

构建云平台的目的是搭建一个开放的大数据云服务系统。利用平台动态收集的海量文字、图片、音像资料以及相关文献、手绘、人工测绘等基本资料，开发对村落相关数据信息进行有效搜集、整理、保存、分类、标引、整合以及检索、分析、挖掘的数据管理系统和信息检索系统，形成村落信息资源库。然后采用数据分析和挖掘技术，对资源信息进行深度分析，提取有价值的信息，为当地居民、社会大众提供信息服务；为构建历史建筑空间数据库和专业技术人员、专家学者深入研究提供专业知识服务。

5.3 传统村落空间数据库

传统村落空间数据库应包括村落地理信息数据库、建筑模型信息数据库、维修历史档案库三大部分。

地理信息数据库的建设，通过ArcGIS、RS、GPS 等空间分析工具，结合地理学知识实现目标地块的输入、存储、查询、分析和显示功能。GIS系统还可以结合测绘数据进行地形模拟分析，分析目标地块的坡度、坡向、高程、山影以及地块剖切面的高程与坐标变化情况。

建筑信息模型库的建设依托BIM平台关联相关的模型信息数据，主要分为三个部分：第一部分是建筑的三维模型制作，包括数字化模型建筑群、建筑单体和建筑构件，建立准确的基于地形和空间环境的建筑空间定位、建筑结构；第二部分是建筑模型的渲染工作；第三部分是虚拟场景呈现。

基于BIM技术的维修历史档案库，可以实现历史建筑的日常运维和修缮管理。利用BIM技术记录建筑物的历史档案资料，将建筑和构件的日常维护综合数据进行逻辑关联，为建筑物综合信息协同处理提供服务。

空间数据库的建设为村落场地模型的建立、工程管线改造、合理规划、建筑物保护以及后期虚拟场景的模拟，提供准确的数据，为山西省传统村落的合理开发、利用和保护提供参考。

5.4 传统村落历史建筑虚拟现实系统

三维激光扫描技术的发展为建筑信息模型的构建和历史建筑保护，提供了强大的技术支持。技术路径为：扫描位置的选定—获取三维点云数据—Scanwbrks软件识别扫描定标求—选定视景范围—精度扫描—Parser拼接点云数据—PolyWorks融合点云数据—完成模型初步构建。所获得的数字模型可对接 CAD、SketchUp、Revit、Rhino 建模软件进行模型的二次处理，最后可导入虚拟现实平台，整个过程实现了传统村落的全面数字化。

虚拟现实系统，可以导入测绘数据、三维激光扫描数据、建筑信息模型数据。本文以MARS虚拟现实平台为例，研究传统村落历史建筑虚拟现实系统的实现路径。MARS程序支持SketchUp、Revitt和Rhino文件直读，可直接导入skp、3dm和fbx等格式的模型，插件中提供了丰富的模型资源，可对场景模型进行实时更新。支持高程图导入，结合测绘数据进行地形雕刻功能，在虚拟程序中生成基础地形，并可以对地形和材质进行修改，配合VR设备实现沉浸式历史建筑虚拟体验，支持多人异地共享，测量、标记，利用Venus生成全景二维码，给村落的展示和传播带来了极大的便利。