數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用研究★

韓舒伊，陳廣怡，龐 穎

(東北林業(yè)大學(xué),黑龍江 哈爾濱 150040)

歷史街區(qū)是城市文化和風(fēng)貌傳承的重要載體,歷史街區(qū)的活力提升對彰顯城市魅力、提高城市空間品質(zhì)、延續(xù)歷史文化具有重要意義。然而歷史街區(qū)建成環(huán)境復(fù)雜,影響其活力提升的因素更是錯綜復(fù)雜,包含物質(zhì)空間、人文社會、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟等多元要素,因此歷史街區(qū)活力提升一直以來都是學(xué)界研究的重點。近年來隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,歷史街區(qū)的活力提升有了新的進(jìn)展。

在中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫對文獻(xiàn)進(jìn)行檢索,以主題詞“歷史街區(qū)活力”進(jìn)行檢索,共計發(fā)文505篇。其中有關(guān)數(shù)字技術(shù)的關(guān)鍵詞如“大數(shù)據(jù)、POI數(shù)據(jù)、熱力數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)、數(shù)字景觀”等近年來發(fā)文頻率較高,可見數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用逐漸成為熱點。數(shù)字時代的來臨大大降低了歷史街區(qū)多源數(shù)據(jù)的獲取成本,為歷史街區(qū)提供了可量化、可視化的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),從而為科學(xué)規(guī)劃和管理提供了重要支持。

1 數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用發(fā)展歷程

數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用是一個逐漸發(fā)展和深化的過程,本文將數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用分為萌芽、初步發(fā)展與全面深入三個階段。

1.1 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的萌芽階段

數(shù)字技術(shù)最早于20世紀(jì)60年代—70年代應(yīng)用于歷史街區(qū)和建筑的保護(hù),即利用三維掃描和攝影測量技術(shù)來創(chuàng)建歷史街區(qū)和建筑的數(shù)字模型。這些技術(shù)主要出于保護(hù)和研究目的,尚未應(yīng)用于歷史街區(qū)的活力提升。

1.2 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的初步發(fā)展階段

隨著技術(shù)的發(fā)展,多樣化的技術(shù)手段開始應(yīng)用于歷史街區(qū)的活力提升。例如,通過地理信息系統(tǒng)(GIS)和大數(shù)據(jù)的結(jié)合,對歷史街區(qū)活力點的時空分布和影響因素的研究有了重大突破。同時,虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)技術(shù)開始被用于提供沉浸式的歷史體驗,吸引游客和提升教育價值。

1.3 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的全面深入階段

數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)中的應(yīng)用逐漸深入,實現(xiàn)了歷史街區(qū)保護(hù)、活化和管理的全面融合。通過建立數(shù)字化管理平臺、智能導(dǎo)覽系統(tǒng)、社交媒體和在線互動平臺,歷史街區(qū)能夠更好地與公眾互動,同時促進(jìn)文化和商業(yè)活動的融合。

2 數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用場景

數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用場景多樣,本文分為數(shù)字化記錄與展示、多源時空數(shù)據(jù)采集與分析、數(shù)字化管理平臺三類。

1)數(shù)字化記錄與展示。數(shù)字化記錄指利用三維掃描、攝影測量、激光掃描等技術(shù),對歷史街區(qū)進(jìn)行高精度的數(shù)字化記錄,創(chuàng)建詳細(xì)的數(shù)字模型,為歷史街區(qū)活力提升提供數(shù)據(jù)底板。歷史街區(qū)的數(shù)字化記錄是數(shù)字化展示的基礎(chǔ)。數(shù)字化展示指結(jié)合虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等技術(shù)手段,為游客提供沉浸式的歷史體驗。游客通過虛擬導(dǎo)覽,探索歷史街區(qū)的建筑和文化,增加互動性和教育性。

2)多源時空數(shù)據(jù)采集與分析。數(shù)字技術(shù)大大提升了獲取歷史街區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)的便利性和多樣性,數(shù)據(jù)來源主要包括手機信令數(shù)據(jù)、衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)、社交媒體數(shù)據(jù)、街景圖像數(shù)據(jù)、興趣點(POI)數(shù)據(jù)和熱點數(shù)據(jù)等。數(shù)字技術(shù)除了應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集以外還用于歷史街區(qū)活力評價、影響因素等分析,結(jié)合空間句法、語義分析法等對歷史街區(qū)進(jìn)行定性和定量分析,從而獲得更加具有普適性和科學(xué)性的研究結(jié)果,為規(guī)劃設(shè)計和運營管理的決策提供有力的支持。

3)數(shù)字化管理平臺。此類應(yīng)用集成多元化數(shù)字技術(shù),構(gòu)建數(shù)字化管理平臺,全方位管理和監(jiān)測歷史文化街區(qū)。易鑫等人強調(diào)了新技術(shù)在建筑測繪、交互式可視化等領(lǐng)域的應(yīng)用,對于加強歷史街區(qū)的監(jiān)測、構(gòu)建數(shù)字平臺以及提升日常管理效率的重要性(2021)[1]。

歷史街區(qū)數(shù)字化管理平臺提供了一種全新的視角和工作管理方式,通過對歷史文化街區(qū)內(nèi)多源數(shù)據(jù)的采集、融合和分析,實現(xiàn)信息互聯(lián)互通、提升社會公共服務(wù)等。數(shù)字化管理平臺有助于管理者在城市更新的過程中更科學(xué)地進(jìn)行決策,并起到很好的宣傳和推廣作用,使群眾更便捷地參與進(jìn)來。通過提高廣大居民群眾對歷史文化街區(qū)的了解與認(rèn)同,來推動歷史街區(qū)活力提升工作的進(jìn)程。

3 數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的主要技術(shù)類型

1)數(shù)字重構(gòu)技術(shù)。歷史街區(qū)的數(shù)字重構(gòu)技術(shù)是對無人機傾斜攝影技術(shù)、運動圖像三維場景重建技術(shù)、BIM技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等的綜合利用。數(shù)字重構(gòu)技術(shù)主要應(yīng)用在高精度的數(shù)據(jù)采集、建模和數(shù)據(jù)庫構(gòu)建三個方面。

高精度的數(shù)據(jù)采集隨著測繪技術(shù)的迅猛發(fā)展,推動了古建筑測繪從建筑單體逐漸拓展到歷史街區(qū),解決了傳統(tǒng)測繪難以解決的海量化、精細(xì)化等問題。易鑫等人所采用的綜合性技術(shù)手段,結(jié)合了無人機傾斜攝影測量技術(shù)和近景攝影測量技術(shù),從不同的角度和高度對街區(qū)內(nèi)部建筑群進(jìn)行拍攝,從而獲取詳盡的紋理數(shù)據(jù)(2021)。

精細(xì)化的建模借助BIM技術(shù),將歷史建筑實體和內(nèi)部構(gòu)件高度還原,有助于實現(xiàn)歷史建筑信息的全面記錄和永久保存。解輝以薊縣獨樂寺觀音閣為例,進(jìn)行BIM技術(shù)建模方法與過程的實例構(gòu)建,并對該技術(shù)輔助古建筑維護(hù)的策略與作用進(jìn)行分析(2017)[2]。王志新結(jié)合天津常德道95號住宅展示了BIM技術(shù)在歷史風(fēng)貌建筑保護(hù)上的實際應(yīng)用方法,包括數(shù)據(jù)采集、信息篩選、構(gòu)建族庫和全壽命周期管理(2017)[3]。

基于測繪和建模技術(shù),將各類信息進(jìn)行分類、歸納與整理后構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫為后期歷史街區(qū)的規(guī)劃設(shè)計、展示和管理提供數(shù)據(jù)支撐。張馨月應(yīng)用無人機傾斜攝影、三維激光掃描、點云數(shù)據(jù)三維建模對歷史街區(qū)及其古建筑進(jìn)行系統(tǒng)且高效的信息采集,并結(jié)合地理信息系統(tǒng)建立歷史街區(qū)“一房一產(chǎn)”數(shù)據(jù)庫(2022)[4]。劉仁義等指出數(shù)字重構(gòu)技術(shù)提高了三維建模的準(zhǔn)確度和精細(xì)度,支持三維瀏覽和數(shù)據(jù)測量,構(gòu)建完整的歷史街區(qū)空間數(shù)據(jù)庫(2022)[5]。

數(shù)字重構(gòu)技術(shù)在歷史街區(qū)中的應(yīng)用廣泛而深入,通過高精度還原歷史街區(qū)的各項數(shù)據(jù),為歷史街區(qū)的保護(hù)和利用奠定了堅實基礎(chǔ)。

2)大數(shù)據(jù)技術(shù)。近年來,大數(shù)據(jù)已成為各行各業(yè)研究的熱點,隨著越來越多數(shù)據(jù)的開放,大數(shù)據(jù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用越來越廣泛和深入。顧家碧指出關(guān)于大數(shù)據(jù)技術(shù)與歷史街區(qū)活力的相關(guān)研究,主要體現(xiàn)在兩方面,一類是基于人的行為的大數(shù)據(jù)研究,一類是基于空間活力影響因素的研究(2020)[6]。

對人行為的研究則是客觀反映街區(qū)活力的重要表征,有大量學(xué)者采用大數(shù)據(jù)的技術(shù)對人群活動進(jìn)行分析。曹鈺等通過百度慧眼獲取天津歷史街區(qū)各片街區(qū)的日均客流量,計算各街區(qū)客流密度(2020)[7]。龍瀛等選取特定時間手機信令數(shù)據(jù)上的人口密度作為活力外在表征(2016)[8]。張雨洋等利用微信宜出行分別選取工作日與節(jié)假日白天、晚上的整點時間段進(jìn)行熱力數(shù)據(jù)爬取來測算人口密度(2019)[9]。鄭權(quán)一等使用微博簽到數(shù)據(jù)作為活力外在表征對福田區(qū)的活力進(jìn)行研判(2020)[10]。閔忠榮等基于百度地圖熱力圖對南昌市歷史街區(qū)街道活力進(jìn)行評判(2020)[11]。

近年來國內(nèi)外學(xué)者在活力點時空分布特征的基礎(chǔ)上,采用POI大數(shù)據(jù)、路況數(shù)據(jù)、空間句法數(shù)據(jù)、街景地圖數(shù)據(jù)等對歷史街區(qū)的建成環(huán)境和功能業(yè)態(tài)進(jìn)行分析。王成芳等以江門市歷史街區(qū)保護(hù)更新規(guī)劃為例,利用GIS技術(shù)和空間句法剖析歷史街區(qū)的街巷路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及用地布局,建立在量化、實證分析基礎(chǔ)上的歷史街區(qū)保護(hù)更新規(guī)劃的技術(shù)方法和流程(2012)[12]。任騰飛以北京老城歷史街區(qū)為研究對象,采用定性與定量相結(jié)合的方法,運用POI、網(wǎng)絡(luò)點評數(shù)據(jù)、可視化表達(dá)、MATALAB圖像識別等數(shù)據(jù)方法對活力要素進(jìn)行研究分析(2019)[13]。

除此之外利用大數(shù)據(jù)收集和分析網(wǎng)絡(luò)輿情,對人群需求進(jìn)行定性和定量分析也是學(xué)界關(guān)注的熱點。通過了解社會情況、公眾意愿和輿論情況,有效收集和分析網(wǎng)絡(luò)輿情,有助于從人的需求出發(fā)提升歷史街區(qū)活力。辛萍通過采集大眾點評、新浪博客、新浪微博等點評類網(wǎng)站、日志類網(wǎng)站和互動討論類網(wǎng)站,以及各歷史街區(qū)的主要門戶網(wǎng)站和活躍度較高的社區(qū)論壇中的網(wǎng)絡(luò)輿情大數(shù)據(jù),運用SD(語義分析法)量化定性的評價詞匯,建立北京歷史街區(qū)公共空間品質(zhì)評估體系(2017)[14]。

綜上所述,大數(shù)據(jù)技術(shù)為歷史街區(qū)的活力提升提供了更加科學(xué)的技術(shù)手段和研究方法。大數(shù)據(jù)技術(shù)彌補了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)信息樣本少、類型單一和采集困難等問題,大大提高了工作效率,成為協(xié)助歷史街區(qū)活力研究、公眾參與和設(shè)計決策的重要工具。

3)數(shù)字媒介技術(shù)。數(shù)字媒介(Digital Media)指的是以數(shù)字形式存在的內(nèi)容及其接收、存儲和傳播的載體。數(shù)字媒介技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個方面,即借助互聯(lián)網(wǎng)傳播的數(shù)字媒介和依托于實體的數(shù)字景觀。

數(shù)字媒介憑借互聯(lián)網(wǎng)傳播的特性已經(jīng)取代傳統(tǒng)媒體,以其為主體的數(shù)字媒介技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用越來越廣泛。曠琦等對頤和路街區(qū)的街巷空間采用“數(shù)字媒介”構(gòu)建新一代數(shù)字地圖,集成了街區(qū)地圖、交通查詢、AR增強信息以及線上數(shù)字社區(qū)等功能,用戶借助智能手機等簡易電子設(shè)備即可獲取信息(2023)[15]。黃海燕等指出“數(shù)字敦煌”中所包含的數(shù)字展和極具交互體驗的游戲等數(shù)字化媒介技術(shù)的應(yīng)用都體現(xiàn)了數(shù)字媒介的可視化屬性、敘事屬性、交互屬性和社會屬性(2016)[16]。

數(shù)字景觀是將LED屏幕、投影等數(shù)字媒介與景觀和建筑等實體空間相結(jié)合,通過虛實結(jié)合的方式強化體驗感。信息時代全方位影響著人的行為方式和審美情趣,而數(shù)字景觀的出現(xiàn)就是為了迎合人們對于強交互性和沉浸感的需求。黃智冠的研究從傳播學(xué)的視角出發(fā),探討了媒體與景觀之間的相互作用和影響。他的研究不僅分析了多媒體技術(shù)如何改變?nèi)藗儗坝^的審美觀念、設(shè)計手段和設(shè)計思維,還對多媒體在未來景觀設(shè)計中的實用性前景進(jìn)行了展望(2010)[17]。在增強建筑互動性上的應(yīng)用,虞剛等利用Arduino控制系統(tǒng)調(diào)控張拉整體結(jié)構(gòu)與人體行為之間的互動,并思考了互動建筑如何吸引人、建筑物與群體行為之間的互動關(guān)系、互動方式對人們?nèi)粘Ｉ畹母深A(yù)程度等問題(2018)[18]。李美萱將數(shù)字媒介應(yīng)用于建筑領(lǐng)域分為LED類外界面、機械化外界面、投影類外界面、機械化內(nèi)界面、投影類內(nèi)界面和LED類內(nèi)界面,并結(jié)合調(diào)研對北京三個具有不同業(yè)態(tài)類型的歷史文化街區(qū)中提出數(shù)字媒介應(yīng)用于歷史街區(qū)建筑活化利用的新思路(2021)[19]。在增強景觀互動性上的應(yīng)用,詹穎探索了交互性景觀設(shè)計的設(shè)計過程和組織形式(2017)[20]。蔡恒屹探討了互動理念使城市環(huán)境動態(tài)化的可能性以及互動設(shè)計從獨立個體向互聯(lián)集群發(fā)展的潛力(2020)[21]。莊鎮(zhèn)杰總結(jié)了數(shù)字媒介在歷史街區(qū)中的應(yīng)用形式,包括獨立存在的數(shù)字景觀裝置、數(shù)字景觀在街區(qū)頂界面、底界面和垂直界面中的應(yīng)用以及數(shù)字景觀在景觀環(huán)境設(shè)施中的應(yīng)用等(2022)[22]。

數(shù)字媒介技術(shù)極大改變了歷史街區(qū)的體驗方式和感受,對歷史街區(qū)的活力提升起到了重要作用。

4 數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用發(fā)展趨勢

近年來人工智能(AI)、機器學(xué)習(xí)、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展,將為數(shù)字孿生和元宇宙概念在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用打下基礎(chǔ),成為數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢。

數(shù)字孿生平臺是集成無人機遙感、地理信息系統(tǒng)、BIM技術(shù)、虛擬仿真、SLAM技術(shù)等前沿技術(shù),融合多尺度、多分辨率、多源空間數(shù)據(jù)、城市時空大數(shù)據(jù)、城市物聯(lián)感知數(shù)據(jù),從宏觀微觀、室內(nèi)室外構(gòu)筑一個高精度、多耦合的歷史文化街區(qū)數(shù)字化平臺。仇保興等認(rèn)為數(shù)字孿生及其應(yīng)用正在成為加快城市發(fā)展方式改造升級、順應(yīng)城市發(fā)展新趨勢、把握新一輪科技變革新機遇的主要驅(qū)動(2022)[23]。楊保軍等以數(shù)字規(guī)劃平臺為核心展開論述,討論未來建成數(shù)字孿生城市的可能,通過建立規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的及時迭代、多尺度跨專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動、實時響應(yīng)運營的動態(tài)優(yōu)化,以及開放互動協(xié)同的眾籌集智,最終構(gòu)建實體與虛擬融合的時空城市,探索未來城市規(guī)劃設(shè)計的新模式(2022)[24]。

依據(jù)《2020—2021年元宇宙發(fā)展研究報告》中的解釋,元宇宙是指通過整合多種新技術(shù)而產(chǎn)生的新型虛實相融的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會形態(tài)。劉仁以福建省福州市三坊七巷為例,論述了元宇宙技術(shù)在歷史文化街區(qū)保護(hù)和傳承工作中的應(yīng)用模式(2023)[25]。

5 結(jié)論

隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,數(shù)字技術(shù)在歷史街區(qū)活力提升中的應(yīng)用將更加多元化和智能化。數(shù)字技術(shù)對歷史街區(qū)活力提升的應(yīng)用可從保護(hù)歷史文化、優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計和提高管理效率三個方面實踐。利用數(shù)字技術(shù)記錄和展示歷史街區(qū)及其建筑信息,將歷史信息永久保存是歷史街區(qū)活力提升的重要基礎(chǔ)。利用數(shù)字技術(shù)采集和分析信息,為科學(xué)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐,通過優(yōu)化歷史街區(qū)空間格局、功能業(yè)態(tài)以及道路交通等提升街區(qū)活力。利用數(shù)字技術(shù)搭建可視化、智能化管理平臺,實時監(jiān)測和調(diào)控歷史街區(qū)旅游服務(wù)和公共安全,確保歷史街區(qū)的安全和秩序。