人工智能背景下古建筑保護(hù)與傳承創(chuàng)新研究

基金項(xiàng)目：本文系2025年度高校人文社會(huì)科學(xué)研究一般項(xiàng)目“人工智能背景下商丘古城墻建筑保護(hù)與傳承創(chuàng)新研究”（2025-ZZJH-278）研究成果。

《“十四五”文物保護(hù)和科技創(chuàng)新規(guī)劃》提到：“堅(jiān)持科技創(chuàng)新引領(lǐng)，遵循文物保護(hù)和考古特點(diǎn)規(guī)律，加大要素投人力度，優(yōu)化資源配置，加強(qiáng)多學(xué)科協(xié)同，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用深度融合的文物科技創(chuàng)新體系，推進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，提升文物科技創(chuàng)新能力和文物領(lǐng)域科技應(yīng)用水平，帶動(dòng)解決重點(diǎn)難點(diǎn)和瓶頸問題，支撐引領(lǐng)文物事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展?！蔽幕吐糜尾坑“l(fā)《“十四五”文化和旅游發(fā)展規(guī)劃》，提出完善現(xiàn)代旅游業(yè)體系，深化旅游業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，深入推進(jìn)大眾旅游、智慧旅游和“旅游 +^' ”，努力實(shí)現(xiàn)旅游業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。這些文件的印發(fā)，表明了國家對(duì)歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)的重視，以及推進(jìn)科技創(chuàng)新引領(lǐng)文物保護(hù)、促進(jìn)旅游發(fā)展的決心。

2024年商丘市政府工作報(bào)告提到：“繁榮公共文化事業(yè)。牢記習(xí)近平總書記‘殷商文化起源于商丘’的殷殷囑托，持續(xù)深化殷商文明探源工程，做好宋國故城出土文物整理、研究、闡釋、展示，推動(dòng)永城王莊遺址申報(bào)全國考古十大新發(fā)現(xiàn)。統(tǒng)籌抓好商文化、火文化、先賢文化等文化資源的保護(hù)傳承利用，積極創(chuàng)建‘二十四節(jié)氣之城’，探索傳統(tǒng)文化植入產(chǎn)業(yè)新模式?！闭ぷ鲌?bào)告還強(qiáng)調(diào)，“商丘古城高端生活服務(wù)區(qū)，以‘古城風(fēng)、現(xiàn)代味、人間色、煙火氣’為統(tǒng)攬，做好歷史建筑、古城遺存的活化利用，加快修復(fù)歷史文化街區(qū)，完成應(yīng)天書院修繕展陳，建設(shè)系列展覽館、體驗(yàn)館、民俗館，推進(jìn)非遺、老字號(hào)等進(jìn)駐古城，打造沉浸式文旅新業(yè)態(tài)。以‘一城閱盡五千年’為主題，持續(xù)推進(jìn)商丘古文化旅游區(qū)5A級(jí)景區(qū)創(chuàng)建，打造區(qū)域旅游目的地?！盵3]

商丘古城墻是重要的歷史文化遺跡，不僅傳承了幾千年來的歷史文脈，還承載著厚重的文化底蘊(yùn)。利用科技創(chuàng)新保護(hù)古城墻及城內(nèi)歷史建筑，并探索文旅發(fā)展新模式，對(duì)推動(dòng)商丘文化遺產(chǎn)的保護(hù)與弘揚(yáng)中原地域文化有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文從人工智能的視角出發(fā)，探索研究人工智能技術(shù)在商丘古城保護(hù)發(fā)展中的應(yīng)用路徑與方法，以期用新技術(shù)新方法達(dá)到保護(hù)傳承商丘古城厚重歷史文化的目的，煥發(fā)古城新面貌，進(jìn)而向全國乃至全世界輸出優(yōu)秀的地域傳統(tǒng)文化，推動(dòng)商丘市的文旅和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。同時(shí)，也為研究古建筑保護(hù)修、歷史古跡的傳承發(fā)展及古城旅游開發(fā)的學(xué)者們提供一些思路。

一、商丘古城墻

（一）歷史概述

商丘古城墻位于商丘市，是國內(nèi)現(xiàn)存較為完整的古代城墻之一。商丘在歷史上具有重要的地位，是多個(gè)朝代的都城，如宋、魏等，因此其城墻也有著悠久的歷史。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，商丘城墻的建造年代最早可追溯到商末周初，距今有約3000年的歷史，在西漢、唐、宋時(shí)期均有擴(kuò)建修筑，因此，現(xiàn)在的城墻下有自周初宋國到宋代2000多年的“城擦城”奇觀。明朝初期沿用舊城，但其規(guī)模有所縮小，1502年黃河泛濫，商丘城被淹，明朝弘治十六年（1503年）商丘人民開始艱辛重建新城，于明正德六年（1511年）竣工，南墻壓在明初睢陽城（商丘城）的北墻之上4，規(guī)模略小于重建前的規(guī)模，現(xiàn)在我們所看到的商丘城墻即在這個(gè)時(shí)期的基礎(chǔ)上所建。明末農(nóng)民起義，城墻又部分被毀，清初的官員重新修整，使得城墻平面接近圓形，形成了外圓內(nèi)方的城市格局。近代以來，由于戰(zhàn)爭的爆發(fā)以及城市發(fā)展的需要，古城墻又遭受了不同程度的損壞。

（二）古城現(xiàn)狀

1.城墻及古建筑現(xiàn)狀

1996年，商丘古城被國務(wù)院列為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位，現(xiàn)為國家4A級(jí)旅游景區(qū)?，F(xiàn)在的古城面積約12.6平方千米，總平面呈外圓內(nèi)方狀，東、西、南、北四個(gè)方向均有一條大道通往內(nèi)城。內(nèi)城約呈正方形，四面環(huán)水，東、西、南、北各有一個(gè)城門，分別為賓陽門、垤澤門、拱陽門、拱辰門?，F(xiàn)在城墻的南墻長950.6米，北墻長993.4米，東墻長1210米，西墻長1201米，墻高6.6米[5。近年來城墻幾經(jīng)修繕，如2020年以來，西城墻、東北城墻進(jìn)行了青磚更換及結(jié)構(gòu)加固等修整，南門兩側(cè)城墻進(jìn)行了磚縫修補(bǔ)，主要預(yù)防雨季墻體滲水。城墻內(nèi)街道縱橫交錯(cuò)，中軸線為中山大街。

古城內(nèi)現(xiàn)存多處歷史建筑，保存較完好的有侯氏故居、陳家大院、穆氏四合院等。其中，侯氏故居在古城北門內(nèi)，為明末建筑，保存較完好，其分為侯恂故居和侯方域故居兩部分。侯恂為明朝末年戶部尚書，其宅院為四合院式格局，共三院，建筑均為硬山式磚木結(jié)構(gòu)。另一部分是侯恂之子、明末才子侯方域的故居，院落由三座兩層的硬山式建筑圍合而成，每層建筑均有柱廊，梁柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，門窗鏤花精美，體現(xiàn)了明清時(shí)期匠人高超的建造技藝。陳家大院始建于明末清初，為侯方域的門婿、清初詩人陳宗石及其后人的府邸，2016年經(jīng)政府修復(fù)后對(duì)外開放。院落規(guī)模較大，以四合院為基本單元，院落相通，建筑均為硬山式磚木結(jié)構(gòu)。穆氏四合院為清代商丘富商穆炳壇家族的宅院，現(xiàn)存兩座院落，為原建筑群規(guī)模的三分之一，均為歇山式建筑。目前古城內(nèi)得到較好修繕保護(hù)的古建筑有13處，還有56處歷史建筑等待修繕。

2.旅游現(xiàn)狀

商丘古城為國家歷史文化名城，擁有深厚的歷史文化底蘊(yùn)，古城內(nèi)有很多名人故居及文化遺跡，例如八關(guān)齋、壯悔堂、陳家大院、穆氏四合院等，也有著很多歷史人物及傳說故事，如燧人氏鉆木取火、王亥經(jīng)商、范仲淹與應(yīng)天書院的故事、侯方域與李香君的故事等等。近年來，當(dāng)?shù)刂攸c(diǎn)推動(dòng)歷史遺址保護(hù)與文旅產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)，保護(hù)古建筑，開發(fā)特色文旅項(xiàng)目，規(guī)劃特色街區(qū)，開展傳統(tǒng)手工藝和民俗活動(dòng)，增加夜間活動(dòng)項(xiàng)目，因此游客較以往增長不少，但主要集中在假期，平常時(shí)間古城內(nèi)的游客并不多。相較周圍的旅游城市開封、洛陽，商丘古城的文化底蘊(yùn)一樣厚重，但知名度及游客總量卻相差很多。因此，應(yīng)借助前沿科學(xué)技術(shù)助力古城文旅發(fā)展，打造古城觀光旅游新模式，煥發(fā)千年古城的活力與魅力。

二、人工智能在古建筑保護(hù)方面的應(yīng)用

（一）人工智能

人工智能，英文為ArtificialIntelligence，簡稱AI。在1956年達(dá)特茅斯夏季會(huì)議上，人工智能概念首次被提出。人工智能技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算來模擬人類大腦智慧，生成類似人類大腦作出的判斷和創(chuàng)造出的信息內(nèi)容。當(dāng)下，人工智能在各行各業(yè)掀起應(yīng)用熱潮，在建筑設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃、土木工程等專業(yè)已有應(yīng)用。在古建筑保護(hù)方面，AI同樣也可以發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢，輔助專業(yè)人員完成對(duì)古建筑的探損、修復(fù)等工作。

（二）人工智能在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用

當(dāng)前基于人工智能對(duì)古建筑的保護(hù)一般先是通過測繪和全景式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化建模，也可以通過前沿的人工智能生成技術(shù)（AIGC）及擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)等技術(shù)生成其數(shù)字化模型，了解古建筑不同階段的變化并預(yù)測未來變化的趨勢，以提前做好相應(yīng)的防范。同時(shí)，使用人工智能監(jiān)測軟件對(duì)古建筑的結(jié)構(gòu)、材料，環(huán)境濕度、溫度，以及建筑抗震性等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以及時(shí)掌握古建筑的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為對(duì)其的保護(hù)修繕提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

三、人工智能在商丘古城墻建筑保護(hù)及文旅發(fā)展中的應(yīng)用

目前已有人工智能助力古建筑保護(hù)的案例，如清華大學(xué)建筑學(xué)院和聯(lián)想集團(tuán)合作對(duì)山西應(yīng)縣木塔進(jìn)行數(shù)字模型的建立，可以預(yù)測性地對(duì)木塔進(jìn)行修復(fù)保護(hù)。也有不少將人工智能和文旅發(fā)展相結(jié)合的研究。本章旨在探研在人工智能背景下，商丘古城墻與古建筑保護(hù)傳承及文旅發(fā)展的新實(shí)施路徑。

（一）人工智能在商丘古城墻及古建筑保護(hù)中的應(yīng)用

1.建立3D“孿生”模型

建立古建筑的3D“孿生”模型，可以以數(shù)字化的形式永久性保存建筑的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)等，不論古建筑日后發(fā)生什么程度的損壞，都可以通過數(shù)字模型了解其原貌并對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。因此，對(duì)商丘古城墻及古建筑建立3D“孿生”模型，十分必要。

首先需要對(duì)城墻、城門、角樓及古建筑等進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)重要的位置進(jìn)行測繪記錄，并使用無人機(jī)對(duì)古城墻及古建筑進(jìn)行航拍，對(duì)重點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和隱藏的細(xì)節(jié)進(jìn)行相機(jī)拍攝以獲取高清圖像。其次，基于圖像和3D激光掃描的數(shù)據(jù)，使用人工智能生成技術(shù)、空間計(jì)算等技術(shù)生成3D“孿生”模型。城墻和古建筑可能會(huì)由于修繕等情況產(chǎn)生一些變化，因此其數(shù)字孿生模型需要定期更新以保持準(zhǔn)確性。

2.監(jiān)測與預(yù)警

在要監(jiān)測的城墻全段或某段區(qū)域及古建筑的木結(jié)構(gòu)、墻體等重要位置選擇性地布置溫度、濕度、風(fēng)荷載、振動(dòng)、傾斜等傳感器，以對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的智能動(dòng)態(tài)化監(jiān)測，可以及時(shí)在本地設(shè)備上收到預(yù)警警報(bào)，繼而系統(tǒng)會(huì)生成解決方案。使用人工智能技術(shù)可以對(duì)城墻磚體以及古建筑的梁柱、墻體、材料等多項(xiàng)指標(biāo)的變化做到及時(shí)的預(yù)警和防范，以便于開展維護(hù)修繕，進(jìn)而更科學(xué)有效地保護(hù)城墻和古建筑。

3.動(dòng)態(tài)數(shù)字化檔案

對(duì)城墻及古建筑的3D“孿生”模型和相關(guān)信息進(jìn)行人工智能建檔，以創(chuàng)建全面、動(dòng)態(tài)的數(shù)字化檔案。智能檔案管理系統(tǒng)可以對(duì)檔案進(jìn)行高效管理、查詢和更新，系統(tǒng)可以自動(dòng)標(biāo)記新的發(fā)現(xiàn)，定期更新城墻和古建筑的狀態(tài)，并根據(jù)最新數(shù)據(jù)調(diào)整保護(hù)策略。

（二）人工智能助力商丘古城旅游開發(fā)

運(yùn)用人工智能相關(guān)技術(shù)可以更好地助力商丘古城文旅發(fā)展，通過搭建智能平臺(tái)、增添智能設(shè)施和AI互動(dòng)體驗(yàn)項(xiàng)目等，可以有力地補(bǔ)全古城文旅現(xiàn)狀中的短板，豐富游客體驗(yàn)，提升商丘古城知名度，進(jìn)而推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.搭建智能平臺(tái)

建立古城旅游數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，將古城的歷史信息、景點(diǎn)分布、道路交通等全部數(shù)據(jù)導(dǎo)人系統(tǒng)的程序中，基于大數(shù)據(jù)等技術(shù)，游客可以通過手機(jī)上的古城旅游小程序或者App實(shí)時(shí)了解古城的動(dòng)態(tài)旅游信息，例如了解某景點(diǎn)當(dāng)前人數(shù)，以便游客判斷是否即時(shí)前往等。還可以通過在古城內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的搭載該系統(tǒng)的機(jī)器人，為游客提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息，機(jī)器人可以給游客講述商丘古城的歷史故事，可以根據(jù)游客提供的興趣信息，為其推薦最佳游覽路線、美食和住宿等，還可以提供實(shí)時(shí)翻譯服務(wù)，幫助國外游客暢游古城等等。

2.AI互動(dòng)體驗(yàn)

商丘古城歷史文化厚重，有不少歷史人物及傳說故事。歷史人物有王亥、張巡、侯方域等，歷史故事有玄鳥生商、月老、桃花扇的故事等等?？稍O(shè)計(jì)歷史人物IP形象，開設(shè)劇場演繹歷史故事吸引游客，使游客在觀影的同時(shí)，加深對(duì)商丘歷史文化的了解。同時(shí)，還可以根據(jù)歷史人物故事設(shè)計(jì)相應(yīng)的主題游線，或?qū)鼍霸O(shè)計(jì)在AI互動(dòng)裝置中，使游客在游覽的過程中體驗(yàn)虛擬的歷史場景，與古人對(duì)話。

四、結(jié)語

當(dāng)下，人工智能技術(shù)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域掀起應(yīng)用熱潮，在這樣的背景下，人工智能同樣可以為商丘古城厚重歷史的延續(xù)提供科技助力。因此，本文探索研究將人工智能與商丘古城墻的保護(hù)相結(jié)合的路徑，去發(fā)掘更有利的保護(hù)方式，使城墻在新技術(shù)的實(shí)施下獲得更先進(jìn)的保護(hù)修繕方案。同時(shí)，將AI技術(shù)與古城文化旅游的發(fā)展結(jié)合起來，打造新的文旅模式，將優(yōu)秀的歷史文化傳承發(fā)揚(yáng)下去，煥發(fā)古城新面貌，提升古城知名度，也促進(jìn)商丘地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)“十四五”文物保護(hù)和科技創(chuàng)新規(guī)劃的通知[EB/OL].[2025-04-15].https：//www.gov.cn/zhengce/con-tent/2021-11/08/content_5649764.htm.

[2]\"十四五\"文化和旅游發(fā)展規(guī)劃[EB/OL].[2025-04-15].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-06/03/5615106/files/f87189220b204462bfe23e2d27e871d3.pdf.

[3]商丘市2024年政府工作報(bào)告：全文[EB/OL].[2025-04-15].https：//mp.weixin.qq.com/s？__biz=MzAxMDk5NTI10A == amp;mid=2247527614amp;idgt; ：=1 amp;sn 4d222a248eeb2337f73afea7ba011355amp;chksm ? 9a8821483ceafc466dc00fd48b4484956504d07832f93dea0d185f4524103ac879b3dc12fa60amp;scene ：=27 ：

[4]孔曼.商丘古城墻[J].中原文物，2014（1）：126-128.

[5]毛志兵.從人工智能到智慧工地迎接建造方式的新變革[J]中國勘察設(shè)計(jì)，2017（8）：28-29.

[6]（代表委員心聲）市政協(xié)委員賈長城：加強(qiáng)商丘古城歷史建筑 保護(hù)與修[EB/OL].[2025-04-15].https：//baijiahao.baidu.com/s？id =1 823587245067847223amp;wfi spideramp;for

作者簡介：

姚灣灣，碩士，河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院助教。研究方向：建筑設(shè)計(jì)及理論。