數字孿生技術在古村落保護中的應用研究

文｜中央美術學院城市設計學院 唐箐檐

一、古村落保護刻不容緩

中國古村落是農耕文明村落民居的“活化石”，兼具物質與非物質文化遺產特性，具有極其珍貴的研究價值和豐富的文化多樣性。從國家層面來看，近些年來，全國城鎮化進程加速推進、撤村并鎮行動全面啟動，城市群的快速擴展和地區現代化水平的不斷提升一方面加速了我國社會主義現代化進程，但另一方面也造成了自然村中空心型古村落等一列問題；從政府層面來看，基層村委會缺乏良好的商業運營模式吸引外部投資，而自身村落保護相關經費嚴重不足，無法有力支撐古村落的全面振興；從居民層面來看，由于缺乏足夠的對外學習交流途徑，當地居民在人文審美理念、文化傳承保護意識等方面與現代認知存在較大差距，無法成為古村落振興發展的有力支持者。總體來看，無論是對于古村洛物質文化遺產的修復與建設亦或是對于古村落精神遺產的傳承與保護目前都處于中國古村落保護進程中的初級階段，有著極大的發展空間。

當前我們面臨經濟全球化力量導致的本土文化的快速同化，甚至消逝，鄉村與都市風格逐漸同一化。一方面，城市經濟的快速發展與人口集聚吸納力的不斷增強，與古村落村民迫切改善居住條件、獲得城鎮化發展紅利的愿望并行一致，但與村落文物古跡保護之間構成了天然沖突。村民們對世代居住過的村落關注、保護與開發構成了結構性矛盾。偏僻村落與現代化村落，是一對孿生兄弟的不同境遇。大山深處、幽閉村落，人們抱有與世無爭的生活態度，村落顯得更質樸、更平實。目前絕大部分古村落居民構成中老年人口占比較高，由于深受傳統觀念影響、缺乏一定的基礎經濟能力等原因，他們離開古村落的意愿較小，同時古村落也很難吸引適應城鎮化生活的年輕人重返。老年人出不去、年輕人不愿回共同導致了偏僻古村落“人口老齡化”現象的進一步加劇。根據全國人口普查統計結果顯示：1964年，我國鄉村人口中65 歲及以上人口占比為3.89%，2021年這一比例增加至17.72%。鄉村人口老齡化水平的急劇提升與城鄉經濟社會的發展、人口大規模遷徙流動等因素有著密切的聯系，在給城鎮發展注入活力的同時也對鄉村振興提出了全新挑戰。而現代化進程加速發展背景下的古村落，人與景趨向于城市化、模式化。往往在被掛牌列入國家級保護村落后，面臨著過度商業開發導致的古風、古貌加速蛻變等一系列問題。部分地區對于新農村建設、古村落振興的理解片面停留在基礎建筑設施領域的大規模更新升級，既缺乏前期合理的設計規劃，也缺乏對于后期日常化運營的深入思考。盲目“拆古”、瘋狂“造古”，不僅破壞了古村落深厚的文化底蘊，也帶來了“千城一面”等一系列發展難題。

另一方面，我國高度重視非物質文化遺產保護，尤其是在鄉村振興領域，保護古村落文化資源已成為政府、學術界、產業界共同關注的熱點。然而，如何激發當地政府、居民的內在保護意愿與動力，亟待引入新思路、結合新技術，探索新模式、達到新高度。否則將會南轅北轍、適得其反，投入大量的人力、物力和財力卻無法達到既定的要求和目標。一方面，一些古鎮坐落于生態環境不佳、道路交通不便的山坡，面臨著住戶大規模外遷，“人口老齡化”嚴重，水、電、氣基本生活保障缺乏等一系列發展難題。在全域旅游的開發下、在所謂消費迭代升級的口號下，為了滿足大量游客的居住需求，往往需要拆后再建，破壞嚴重。另一方面，修復施工和基礎設施改造過程中缺乏多部門聯合響應的建設模式和管理機制。許多地區由于當地政府部門之間缺乏有效的溝通交流機制，類似于刨地埋管的工程項目無法統一部署實施，重復性施工問題嚴重。

目前，許多古村落由于地理位置偏僻、道路交通不便、宣傳力度不足等問題難以吸引投資開發商和觀光游客，無法為古村落的未來發展提供有力支撐，深厚悠久的歷史文化遺產可能會在自然因素和人為力量的雙重影響下逐漸消失。截止目前，國家公布了共計五批近6800 個中國傳統村落，但是許多類似于河北蔚縣水東堡村、南留莊村，海南澄邁大美村、楊坤村等村落在漫長的歷史發展中由于缺乏足夠的人為保護，其原始村落樣貌和歷史文化底蘊已經不復存在。

二、數字技術成為古村落保護重要途徑

我國古村落保護可粗略分為三個時期：一是初步關注期。隨著2011年《中華人民共和國非物質文化遺產法》的實施和城鄉經濟的快速發展，傳統村落文化與景觀保護逐步得到地方政府關注。2013年以前，古村落保護視角多從文化地理學、村落聚落文化景觀等角度切入，探索研究古村落文化資源傳承方式。二是研究熱潮期。從2013年到2017年，伴隨鄉村文化的振興和鄉村文旅的發展，學術界掀起了古村落保護的研究熱潮，年度研究文獻從200 多篇上升至近1500 篇。涵蓋古村落保護理論框架、城鄉一體發展、鄉村文旅資源開發等方面，文獻數量和研究質量均有大幅度提升。三是多元保護期。近年來國家提出鄉村振興戰略，也將古村落的保護與文化傳承置于重要位置。圍繞古村落公共空間發展、多元視角下傳統文化融合、鄉土景觀特色、數字技術賦能鄉村保護等，研究方向和手段更加多元。

借助數字技術實現古村落文化的傳承與保護，是解決文化實體保存困難的重要途徑，也是實現古村落文化源遠流長發展的有力手段。當前，以大數據、云計算、物聯網、人工智能、虛擬現實、數字孿生為代表的新一代信息技術不斷創新、落地場景不斷豐富，直接推動了數字經濟的蓬勃發展。數字產業化、產業數字化進程持續加快，數字技術與實體經濟深度融合，日益成為推動國家經濟快速增長和可持續發展的強大驅動力，也是古村落保護的重要支撐。

目前，全球諸多發達國家和地區已經建立了一系列利用數字技術保護非物質文化遺產的項目，例如歐盟的文化遺產數字化項目、美國的古村落演化研究等。2019年我國中辦、國辦聯合印發的《數字鄉村發展戰略綱要》明確指出：分類推進數字鄉村建設。引導集聚提升類村莊全面深化網絡信息技術應用，培育鄉村新業態。引導城郊融合類村莊發展數字經濟，不斷滿足城鄉居民消費需求。引導特色保護類村莊發掘獨特資源，建設互聯網特色鄉村。引導搬遷撤并類村莊完善網絡設施和信息服務，避免形成新的“數字鴻溝”。《數字鄉村發展戰略綱要》的發布為借助數字技術保護古村落提供了基本遵循與發展方向。

三、利用數字孿生技術保護古村落

古村落保護數字孿生技術體系主要由三大部分構成，一是以古村落街景圖像采集、數據存儲為核心的信息留存技術；二是以村落三維立體模型構建、歷史文化數據創意為核心的信息處理技術；三是以VR和“互聯網+”為核心的信息展示技術。古村落保護數字孿生技術是多領域技術的融合創新，也是未來古村落保護的重要技術手段。當前，基于數字孿生技術的城市規劃、建設、管理引發學術科研界普遍關注，紛紛開展系統研究。去年以來，中科院自動化所、北京大學、清華大學、北京航空航天大學等學術機構及高等院校學者紛紛針對“數字孿生城市”及其相關行業應用展開研究。根據中國知網學術期刊發表數量統計，數字孿生城市主題文獻發表數量從2017年的個位數到2020年的60 余篇，呈快速增長態勢，涵蓋信息科技、宏觀經濟與可持續發展、計算機軟件及應用、建筑科學與工程、自然地理及測繪學等諸多學科，數字孿生城市引起學術界廣泛關注。

從技術角度看，數字孿生技術是新型測繪技術、標識感知技術、全要素數字表達技術、模擬仿真技術、深度學習技術的多領域技術融合體，具有全局視野、精準映射、模擬仿真、虛實交互、智能干預等典型特性。其中，新型測繪技術快速采集地理信息建立古村落三維立體模型，標識感知技術實現真實物理古村落的實時“讀寫”，全要素數字表達技術精準“描繪”古村落前世今生，模擬仿真技術助力古村落運行態勢在數字空間的刻畫和推演，深度學習技術使得古村落孿生體具備自我學習、智慧生長能力。

從價值上看，基于數字孿生技術體系也具有獨特的優勢。

一是形成虛實互動的孿生體，有利于擴大傳播受眾面，提高民眾保護意識和參與意識。古村落屬于非物質文化遺產，早期檔案不健全,大量數據分散在城建部門、文物保護單位等。此外，由于其分散坐落、體積龐大難以陳列,不能在檔案館保存展示，需要人們到現場參觀欣賞，因此祖國各地大量的古村落無法被大眾知曉，缺乏關注和資源支持，容易導致消亡。通過在網絡空間建立與原始村落對應的全息、精準的映像，構建古村落精準映射的數字化孿生體，一方面有利于在網絡空間提升古村落影響力，用戶可以在任何時間、地點在線了解古村落的形態、進展和動向，拓展宣傳覆蓋面。另一方面，當地居民也可以通過古村落孿生體，實現時空穿梭、虛實互動，通過沉浸式的體驗培育線下旅游新增長點。

二是建立古村落動態模型，復現村落歷史與演進過程，成為文化實體孿生活化石。古村落不是靜態的建筑群遺址，還承載了過去村民們的動態活動，如每年的祭祀活動、供奉祖先牌位、歡度重大民族節日等。通過構建時空信息基礎上的村落數字孿生體，可以將豐富的石作、木作、瓦作等古村落建筑數據、過去村落的歷史活動動態數據加載進模型，成為文化傳承的關鍵載體。例如，巴黎圣母院不幸因為一場大火而毀于一旦，但通過數字化建模、仿真，可以完整還原巴黎古城圣母院的原貌和幾百年前的建造過程，甚至對于過去圣母院的點滴歷史，可以通過歷史檔案與時空數據的結合，連續地在數字世界呈現出來，重現巴黎城市和文明的歷史。

四、多措并舉強化古村落保護的建議

1.加強典型古村落數字孿生復現，沉淀歷史文化形成標桿效應

要優選保護對象，聚焦地域重點，在普遍保護的基礎上，在數字化改造投入經費有限的情況下，要在每個地域找出有代表性、有價值的村落，強化對古村落的精確測繪、數據采集，為古村落建立詳細的檔案信息和數字孿生體，數字化記錄古村落全貌，分析村落保護薄弱環節，展現推廣村落歷史痕跡，講述過去故事，推演村落未來走向，形成村落保護的典型樣板。

2.豐富線上線下融合互動旅游體驗，構建古村落保護造血機制

古村落的保護，不是簡單的財政投資，畫地為圈的嚴格保護。還要將古村落放在歷史時空背景下，納入村鎮規劃和發展的體系中，深度挖掘其地域文化藝術、種植作物等全方位特點。積極利用虛擬現實、數字孿生等技術，開發互動性強、線上線下融合、寓教于樂的古村落數字體驗，通過全息三維可視化、虛實融合互動方式，喚起更多民眾的保護意識和參與意識，帶領游客領略村落背后的故事，盡覽看不見的角度，為古村落帶來可持續現金流。同時，也要注意不能完全以旅游作為古鎮保護的動力，避免單一化手段造成不可逆轉的商業化開發過度問題。

3.多措并舉以多種方式建立長效機制支持古村落保護

要考慮實際，建立可落地實施的長效共贏機制。一是要因地制宜設計古鎮、古寨的資金來源、保護與發展方案，不可千篇一律。采用政府撥款、集資、眾籌、貸款、村落門票養房等綜合模式，多元化籌款支持保護。二是建立當地黨委統籌負責和多利益相關方參與的監督機制。要建立由黨委責任人牽頭，村民、專家、施工方等多方參與的格局。三是通過數字孿生等技術手段賦能古村落保護，讓古村落數據“看得見、用得到”，通過可視化指揮決策、精細化仿真推演，改善和恢復古村落生態環境。四是注重提高村民的主體意識，發揮原住民保護村落的內生積極性，加強群體審美與文化保護。