紹興古城更新中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的研究

周 斌，張 瀅

（南京奧體建設(shè)開發(fā)有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210019）

1 古城更新的時代背景

在快速城鎮(zhèn)化和全球化的進程中，中國城市正面臨著本土文化特征消失、發(fā)展無序失衡等嚴重危機。作為中國首批歷史文化名城，紹興古城承載著豐富的歷史、文化與人文價值，然而，其在現(xiàn)代化進程中也面臨著更新和發(fā)展的挑戰(zhàn)。如何在紹興古城更新行動中實現(xiàn)數(shù)字化風(fēng)貌設(shè)計來延續(xù)傳承歷史古城基因并同時順應(yīng)時代的變化是本項目的核心研究問題。

研究服務(wù)紹興古城更新風(fēng)貌設(shè)計方法的重大實際需求，也進一步為破解歷史城市保護與發(fā)展的現(xiàn)實困境，為塑造具有地區(qū)性、文化性、藝術(shù)性、人性化的城市空間提供科學(xué)支撐和路徑指引。

研究旨在探索并應(yīng)用數(shù)字技術(shù)在紹興古城更新風(fēng)貌設(shè)計中的潛在價值，通過系統(tǒng)性的研究和實踐，為古城更新與保護工作提供創(chuàng)新性的思路和方法。

2 古城更新數(shù)字化研究目標(biāo)

2.1 深入理解古城更新的需求

分析紹興古城在歷史、文化和社會發(fā)展背景下的更新需求，確定更新方向，挖掘古城獨特的文化和歷史元素。

2.2 探索數(shù)字技術(shù)在風(fēng)貌設(shè)計中的應(yīng)用

研究現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、數(shù)字建模等，如何在古城更新中發(fā)揮作用，提升設(shè)計的創(chuàng)意性、可行性和可視化效果。

2.3 優(yōu)化設(shè)計流程與決策支持

探討數(shù)字技術(shù)在更新設(shè)計流程中的應(yīng)用，包括數(shù)據(jù)收集、分析和可視化，以支持決策者更好地理解設(shè)計效果，減少誤解和不確定性。

2.4 促進文化遺產(chǎn)保護與創(chuàng)新發(fā)展

通過在古城更新中融入數(shù)字技術(shù)，實現(xiàn)文化遺產(chǎn)的保護與傳承，同時創(chuàng)造具有現(xiàn)代氛圍和功能的城市空間，促進紹興古城的可持續(xù)發(fā)展。

3 古城更新的研究意義

3.1 實現(xiàn)古城更新保護與創(chuàng)新的平衡

紹興作為具有豐富歷史文化背景的古城，需要在保護傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)城市的更新與創(chuàng)新。研究將探索數(shù)字技術(shù)在實現(xiàn)保護與創(chuàng)新平衡方面的應(yīng)用，為古城的可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。

3.2 提升風(fēng)貌設(shè)計效率與質(zhì)量

數(shù)字技術(shù)可以提供更為直觀、精準的設(shè)計展示，有助于決策者和設(shè)計師更好地理解更新方案。這將促進設(shè)計效率與質(zhì)量的提升，避免不必要的誤解和設(shè)計偏差。

3.3 推動學(xué)術(shù)研究與實踐創(chuàng)新

研究將對數(shù)字技術(shù)在城市更新領(lǐng)域的應(yīng)用進行深入探索，為學(xué)術(shù)界提供新的研究視角和方法，同時為實際更新項目提供創(chuàng)新性的實踐經(jīng)驗。

3.4 社會認知與參與

通過數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，可以將更新設(shè)計過程更好地傳達給公眾，增強市民對更新項目的認知和參與感，促進社會共識的形成。

研究將通過探索數(shù)字技術(shù)在紹興古城更新中的應(yīng)用，為城市更新領(lǐng)域帶來新的思路與方法，同時實現(xiàn)古城的保護與創(chuàng)新雙重目標(biāo)，推動文化遺產(chǎn)的傳承與城市的可持續(xù)發(fā)展。

4 國內(nèi)外數(shù)字化案例研究與借鑒

近年來，數(shù)字技術(shù)在城市規(guī)劃、文化遺產(chǎn)保護和城市更新領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者和研究機構(gòu)紛紛開展了關(guān)于數(shù)字技術(shù)在古城更新風(fēng)貌設(shè)計中的應(yīng)用研究，取得了一系列重要成果。

4.1 國外相關(guān)研究

國外數(shù)字技術(shù)在古城更新風(fēng)貌設(shè)計中的應(yīng)用研究方面表現(xiàn)出了較高的研究水平與豐富的實踐經(jīng)驗。不同國家在古城更新領(lǐng)域的數(shù)字技術(shù)應(yīng)用上具有獨特的創(chuàng)新方法與成功案例，展示出了多樣化的研究成果和應(yīng)用前景。

（1）意大利古城遺產(chǎn)數(shù)字保護。意大利作為擁有悠久歷史文化的國家，在古城更新方面借助數(shù)字技術(shù)進行文化遺產(chǎn)保護和可持續(xù)發(fā)展取得了重要進展。特別是在古城佛羅倫薩的更新項目中，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用，成功地實現(xiàn)了歷史建筑的數(shù)字重建。

（2）法國古城更新數(shù)字修復(fù)。法國的數(shù)字技術(shù)在古城更新中的應(yīng)用也展現(xiàn)出獨特的創(chuàng)新。以巴黎圣母院的重建為例，通過三維掃描技術(shù)和數(shù)字建模，精確還原了這一重要文化遺產(chǎn)的受損部分。

（3）日本古都更新數(shù)字智能化。日本的數(shù)字技術(shù)在古城更新領(lǐng)域的應(yīng)用中強調(diào)了文化遺產(chǎn)保護與現(xiàn)代化融合的理念。京都等古城的更新項目中，增強現(xiàn)實技術(shù)為傳統(tǒng)建筑注入了現(xiàn)代元素，創(chuàng)造出兼具古典美與現(xiàn)代感的城市風(fēng)貌。通過借鑒國外的成功經(jīng)驗，可以為紹興古城更新提供寶貴的啟示和參考，探索數(shù)字技術(shù)在保護文化遺產(chǎn)、促進城市更新和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面的創(chuàng)新方法。

4.2 國內(nèi)相關(guān)研究

國內(nèi)在數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于古城更新風(fēng)貌設(shè)計方面已取得顯著的研究進展。國內(nèi)的研究機構(gòu)、學(xué)術(shù)界和實踐者在古城更新領(lǐng)域中積極探索數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，為古城的保護與發(fā)展提供了新的思路和方法。

（1）中國香港的九龍城寨更新項目。該項目充分利用了數(shù)字建模和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，為城市更新提供了全新的視角和方法，在規(guī)劃與設(shè)計階段廣泛應(yīng)用了數(shù)字建模技術(shù)。通過精確的三維建模，將現(xiàn)有的九龍城寨實體模型化，形成了數(shù)字化的城市模型。數(shù)字建模使得設(shè)計師可以在虛擬環(huán)境中對不同方案進行模擬和比較，更好地預(yù)測設(shè)計效果和影響，從而優(yōu)化城市更新方案。

（2）故宮文化景觀更新項目。北京故宮文化景觀更新項目是國內(nèi)古城更新中的一個重要示范。項目運用了增強現(xiàn)實技術(shù)，通過虛擬現(xiàn)實眼鏡，游客可以在原有場景上看到歷史建筑的原貌。

（3）南京夫子廟歷史文化區(qū)更新項目。南京夫子廟歷史文化區(qū)更新項目引入數(shù)字化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了古城資源的全面數(shù)字化記錄與管理。通過建立數(shù)字檔案和地理信息系統(tǒng)，可以精準地掌握古城內(nèi)部的歷史遺跡和文化元素。

（4）杭州西湖古城更新項目。杭州西湖作為國內(nèi)著名的古城景區(qū)，也在數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用方面進行了探索。通過數(shù)字建模和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，杭州西湖古城更新項目實現(xiàn)了歷史建筑的數(shù)字化展示和重建。這種數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用不僅提升了游客體驗，還為古城更新與保護提供了新的思路和手段。

綜上所述，國內(nèi)數(shù)字技術(shù)在古城更新風(fēng)貌設(shè)計中的應(yīng)用研究方面已經(jīng)取得了一些重要的進展，但仍然需要加強技術(shù)研發(fā)、實踐經(jīng)驗的總結(jié)與分享，探索更多創(chuàng)新的方法與應(yīng)用，以推動古城更新與數(shù)字技術(shù)的融合發(fā)展，為古城保護與可持續(xù)發(fā)展貢獻更多的智慧與力量。

5 古城更新數(shù)字化應(yīng)用研究架構(gòu)

研究旨在深入探索數(shù)字技術(shù)在紹興古城更新風(fēng)貌設(shè)計中的創(chuàng)新應(yīng)用，通過多層次、多角度的研究，實現(xiàn)古城更新行動中發(fā)展與保護的有機融合。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：

5.1 構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

采集大量數(shù)據(jù)，基于地理信息系統(tǒng)與關(guān)聯(lián)性數(shù)字技術(shù)，建構(gòu)古城風(fēng)貌的數(shù)字孿生信息庫與歷史時空信息知識圖譜，包括城市格局、山水基底、街巷骨架、歷史資源、界面與材料等信息。

5.2 圖像識別與演化建模

基于深度機器學(xué)習(xí)，進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫圖像信息的識別、關(guān)聯(lián)與分類，研發(fā)古城風(fēng)貌演化模型。

5.3 數(shù)字化轉(zhuǎn)譯古城更新風(fēng)貌設(shè)計導(dǎo)則

編制古城風(fēng)貌設(shè)計導(dǎo)則，并進行分條目數(shù)字化轉(zhuǎn)譯。

5.4 研發(fā)設(shè)計智能化輔助系統(tǒng)

結(jié)合風(fēng)貌演化模型與數(shù)字化風(fēng)貌設(shè)計導(dǎo)則，研發(fā)特定地塊的更新設(shè)計智能化輔助系統(tǒng)，為形態(tài)、肌理、界面、色彩、材料等條目分別提供古城更新中風(fēng)貌設(shè)計智能輔助決策，提升設(shè)計決策與設(shè)計效果展示的工作效率。

6 古城數(shù)字化更新的主要技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)和社會效益

6.1 古城更新的主要技術(shù)要點

（1）數(shù)據(jù)庫構(gòu)建技術(shù)：構(gòu)建古城的基礎(chǔ)知識圖庫，為風(fēng)貌設(shè)計提供信息支持。

（2）圖像識別與演化建模技術(shù)：建立古城風(fēng)貌演化模型，揭示古城歷史發(fā)展的變遷與特點，為智能化輔助系統(tǒng)的研發(fā)提供依據(jù)。

（3）數(shù)字化轉(zhuǎn)譯技術(shù)：運用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將古城風(fēng)貌設(shè)計導(dǎo)則進行數(shù)字化轉(zhuǎn)譯，實現(xiàn)設(shè)計指引的動態(tài)更新和操作。

（4）智能化輔助系統(tǒng)技術(shù)：為古城更新的風(fēng)貌設(shè)計提供智能輔助決策，提升設(shè)計決策與設(shè)計效果展示的工作效率。

6.2 古城更新的經(jīng)濟指標(biāo)和社會效益

研究旨在充分利用數(shù)字技術(shù)，實現(xiàn)古城更新風(fēng)貌設(shè)計的創(chuàng)新與提升，從而帶來多方面的經(jīng)濟指標(biāo)和社會效益。

（1）經(jīng)濟指標(biāo)：①成本效益提升：數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用將有望降低古城更新項目的試錯成本，通過虛擬模擬和數(shù)字化設(shè)計，在設(shè)計階段減少人力物力投入，提升成本效益。②工作效率提升：研發(fā)的智能化輔助系統(tǒng)將幫助設(shè)計者更高效地制定設(shè)計方案，減少決策時間，提高工作效率。

（2）社會效益：①文化傳承與保護：數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用將有助于更準確地記錄和傳承古城的歷史風(fēng)貌演變，促進古城文化的傳承與保護，為后代留下豐富的歷史文化遺產(chǎn)。②公眾參與與共享：數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的應(yīng)用將提高公眾對古城更新的參與度，促進市民參與決策和討論，實現(xiàn)古城文化資源的共享與傳播。③可持續(xù)發(fā)展：數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用有望促進古城更新與可持續(xù)發(fā)展的融合，實現(xiàn)保護與發(fā)展的雙贏，為城市的長期繁榮做出貢獻。

7 總結(jié)：古城數(shù)字化設(shè)計更新的技術(shù)路徑

7.1 數(shù)據(jù)采集與準備階段

（1）采集古城相關(guān)地理、歷史和文化數(shù)據(jù)。

（2）構(gòu)建數(shù)字孿生信息庫和歷史時空信息知識圖譜。

7.2 圖像識別與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

（1）應(yīng)用深度機器學(xué)習(xí)進行圖像識別、分類和關(guān)聯(lián)。

（2）將圖像數(shù)據(jù)與數(shù)字化數(shù)據(jù)庫中的元素關(guān)聯(lián)。

7.3 風(fēng)貌設(shè)計導(dǎo)則制定及數(shù)字化轉(zhuǎn)譯

（1）制定古城風(fēng)貌設(shè)計導(dǎo)則并進行數(shù)字化轉(zhuǎn)譯。

（2）將設(shè)計導(dǎo)則與數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)動態(tài)更新。

7.4 風(fēng)貌演化模型研發(fā)

（1）基于圖像識別結(jié)果，建立風(fēng)貌演化模型。

（2）分析古城歷史發(fā)展的變遷與特點。

7.5 智能化輔助系統(tǒng)研發(fā)

（1）結(jié)合風(fēng)貌演化模型和設(shè)計導(dǎo)則，研發(fā)智能化輔助系統(tǒng)。

（2）提供多要素的智能輔助設(shè)計決策。

7.6 數(shù)據(jù)可視化與展示平臺

（1）制作數(shù)字化風(fēng)貌展示平臺，以圖表和圖像呈現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。

（2）為公眾提供直觀了解古城歷史文化的途徑。

7.7 成果驗證與應(yīng)用

（1）基于技術(shù)路線成果，選擇研究區(qū)域內(nèi)不同區(qū)塊進行成果驗證。

（2）將研究成果應(yīng)用于實際項目中，推動數(shù)字技術(shù)在古城更新中的應(yīng)用。（見圖1）。

圖1 紹興古城數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用研究的技術(shù)路徑圖