數字技術在歷史街區活力提升中的應用研究★

韓舒伊，陳廣怡，龐 穎

(東北林業大學,黑龍江 哈爾濱 150040)

歷史街區是城市文化和風貌傳承的重要載體,歷史街區的活力提升對彰顯城市魅力、提高城市空間品質、延續歷史文化具有重要意義。然而歷史街區建成環境復雜,影響其活力提升的因素更是錯綜復雜,包含物質空間、人文社會、產業經濟等多元要素,因此歷史街區活力提升一直以來都是學界研究的重點。近年來隨著數字技術的發展,歷史街區的活力提升有了新的進展。

在中國知網(CNKI)數據庫對文獻進行檢索,以主題詞“歷史街區活力”進行檢索,共計發文505篇。其中有關數字技術的關鍵詞如“大數據、POI數據、熱力數據、地理信息系統、數字景觀”等近年來發文頻率較高,可見數字技術在歷史街區活力提升中的應用逐漸成為熱點。數字時代的來臨大大降低了歷史街區多源數據的獲取成本,為歷史街區提供了可量化、可視化的數據基礎,從而為科學規劃和管理提供了重要支持。

1 數字技術在歷史街區活力提升中的應用發展歷程

數字技術在歷史街區活力提升中的應用是一個逐漸發展和深化的過程,本文將數字技術在歷史街區活力提升中的應用分為萌芽、初步發展與全面深入三個階段。

1.1 數字化技術應用的萌芽階段

數字技術最早于20世紀60年代—70年代應用于歷史街區和建筑的保護,即利用三維掃描和攝影測量技術來創建歷史街區和建筑的數字模型。這些技術主要出于保護和研究目的,尚未應用于歷史街區的活力提升。

1.2 數字化技術應用的初步發展階段

隨著技術的發展,多樣化的技術手段開始應用于歷史街區的活力提升。例如,通過地理信息系統(GIS)和大數據的結合,對歷史街區活力點的時空分布和影響因素的研究有了重大突破。同時,虛擬現實(VR)和增強現實(AR)技術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 數字化技術應用的全面深入階段

數字技術在歷史街區中的應用逐漸深入,實現了歷史街區保護、活化和管理的全面融合。通過建立數字化管理平臺、智能導覽系統、社交媒體和在線互動平臺,歷史街區能夠更好地與公眾互動,同時促進文化和商業活動的融合。

2 數字技術在歷史街區活力提升中的應用場景

數字技術在歷史街區活力提升中的應用場景多樣,本文分為數字化記錄與展示、多源時空數據采集與分析、數字化管理平臺三類。

1)數字化記錄與展示。數字化記錄指利用三維掃描、攝影測量、激光掃描等技術,對歷史街區進行高精度的數字化記錄,創建詳細的數字模型,為歷史街區活力提升提供數據底板。歷史街區的數字化記錄是數字化展示的基礎。數字化展示指結合虛擬現實和增強現實等技術手段,為游客提供沉浸式的歷史體驗。游客通過虛擬導覽,探索歷史街區的建筑和文化,增加互動性和教育性。

2)多源時空數據采集與分析。數字技術大大提升了獲取歷史街區相關數據的便利性和多樣性,數據來源主要包括手機信令數據、衛星定位數據、社交媒體數據、街景圖像數據、興趣點(POI)數據和熱點數據等。數字技術除了應用于數據采集以外還用于歷史街區活力評價、影響因素等分析,結合空間句法、語義分析法等對歷史街區進行定性和定量分析,從而獲得更加具有普適性和科學性的研究結果,為規劃設計和運營管理的決策提供有力的支持。

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

歷史街區數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內多源數據的采集、融合和分析,實現信息互聯互通、提升社會公共服務等。數字化管理平臺有助于管理者在城市更新的過程中更科學地進行決策,并起到很好的宣傳和推廣作用,使群眾更便捷地參與進來。通過提高廣大居民群眾對歷史文化街區的了解與認同,來推動歷史街區活力提升工作的進程。

3 數字技術在歷史街區活力提升中的主要技術類型

1)數字重構技術。歷史街區的數字重構技術是對無人機傾斜攝影技術、運動圖像三維場景重建技術、BIM技術和地理信息系統等的綜合利用。數字重構技術主要應用在高精度的數據采集、建模和數據庫構建三個方面。

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

精細化的建模借助BIM技術,將歷史建筑實體和內部構件高度還原,有助于實現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,進行BIM技術建模方法與過程的實例構建,并對該技術輔助古建筑維護的策略與作用進行分析(2017)[2]。王志新結合天津常德道95號住宅展示了BIM技術在歷史風貌建筑保護上的實際應用方法,包括數據采集、信息篩選、構建族庫和全壽命周期管理(2017)[3]。

基于測繪和建模技術,將各類信息進行分類、歸納與整理后構建的數據庫為后期歷史街區的規劃設計、展示和管理提供數據支撐。張馨月應用無人機傾斜攝影、三維激光掃描、點云數據三維建模對歷史街區及其古建筑進行系統且高效的信息采集,并結合地理信息系統建立歷史街區“一房一產”數據庫(2022)[4]。劉仁義等指出數字重構技術提高了三維建模的準確度和精細度,支持三維瀏覽和數據測量,構建完整的歷史街區空間數據庫(2022)[5]。

數字重構技術在歷史街區中的應用廣泛而深入,通過高精度還原歷史街區的各項數據,為歷史街區的保護和利用奠定了堅實基礎。

2)大數據技術。近年來,大數據已成為各行各業研究的熱點,隨著越來越多數據的開放,大數據在歷史街區活力提升中的應用越來越廣泛和深入。顧家碧指出關于大數據技術與歷史街區活力的相關研究,主要體現在兩方面,一類是基于人的行為的大數據研究,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活力的重要表征,有大量學者采用大數據的技術對人群活動進行分析。曹鈺等通過百度慧眼獲取天津歷史街區各片街區的日均客流量,計算各街區客流密度(2020)[7]。龍瀛等選取特定時間手機信令數據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假日白天、晚上的整點時間段進行熱力數據爬取來測算人口密度(2019)[9]。鄭權一等使用微博簽到數據作為活力外在表征對福田區的活力進行研判(2020)[10]。閔忠榮等基于百度地圖熱力圖對南昌市歷史街區街道活力進行評判(2020)[11]。

近年來國內外學者在活力點時空分布特征的基礎上,采用POI大數據、路況數據、空間句法數據、街景地圖數據等對歷史街區的建成環境和功能業態進行分析。王成芳等以江門市歷史街區保護更新規劃為例,利用GIS技術和空間句法剖析歷史街區的街巷路網結構及用地布局,建立在量化、實證分析基礎上的歷史街區保護更新規劃的技術方法和流程(2012)[12]。任騰飛以北京老城歷史街區為研究對象,采用定性與定量相結合的方法,運用POI、網絡點評數據、可視化表達、MATALAB圖像識別等數據方法對活力要素進行研究分析(2019)[13]。

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

綜上所述,大數據技術為歷史街區的活力提升提供了更加科學的技術手段和研究方法。大數據技術彌補了傳統數據信息樣本少、類型單一和采集困難等問題,大大提高了工作效率,成為協助歷史街區活力研究、公眾參與和設計決策的重要工具。

3)數字媒介技術。數字媒介(Digital Media)指的是以數字形式存在的內容及其接收、存儲和傳播的載體。數字媒介技術在歷史街區活力提升的應用主要表現在兩個方面,即借助互聯網傳播的數字媒介和依托于實體的數字景觀。

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

數字景觀是將LED屏幕、投影等數字媒介與景觀和建筑等實體空間相結合,通過虛實結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,而數字景觀的出現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的視角出發,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如何改變人們對景觀的審美觀念、設計手段和設計思維,還對多媒體在未來景觀設計中的實用性前景進行了展望(2010)[17]。在增強建筑互動性上的應用,虞剛等利用Arduino控制系統調控張拉整體結構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系、互動方式對人們日常生活的干預程度等問題(2018)[18]。李美萱將數字媒介應用于建筑領域分為LED類外界面、機械化外界面、投影類外界面、機械化內界面、投影類內界面和LED類內界面,并結合調研對北京三個具有不同業態類型的歷史文化街區中提出數字媒介應用于歷史街區建筑活化利用的新思路(2021)[19]。在增強景觀互動性上的應用,詹穎探索了交互性景觀設計的設計過程和組織形式(2017)[20]。蔡恒屹探討了互動理念使城市環境動態化的可能性以及互動設計從獨立個體向互聯集群發展的潛力(2020)[21]。莊鎮杰總結了數字媒介在歷史街區中的應用形式,包括獨立存在的數字景觀裝置、數字景觀在街區頂界面、底界面和垂直界面中的應用以及數字景觀在景觀環境設施中的應用等(2022)[22]。

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

4 數字技術在歷史街區活力提升中的應用發展趨勢

近年來人工智能(AI)、機器學習、虛擬現實和增強現實技術的發展,將為數字孿生和元宇宙概念在歷史街區活力提升中的應用打下基礎,成為數字技術在歷史街區活力提升中應用的未來發展趨勢。

數字孿生平臺是集成無人機遙感、地理信息系統、BIM技術、虛擬仿真、SLAM技術等前沿技術,融合多尺度、多分辨率、多源空間數據、城市時空大數據、城市物聯感知數據,從宏觀微觀、室內室外構筑一個高精度、多耦合的歷史文化街區數字化平臺。仇保興等認為數字孿生及其應用正在成為加快城市發展方式改造升級、順應城市發展新趨勢、把握新一輪科技變革新機遇的主要驅動(2022)[23]。楊保軍等以數字規劃平臺為核心展開論述,討論未來建成數字孿生城市的可能,通過建立規劃設計標準的及時迭代、多尺度跨專業的網絡聯動、實時響應運營的動態優化,以及開放互動協同的眾籌集智,最終構建實體與虛擬融合的時空城市,探索未來城市規劃設計的新模式(2022)[24]。

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

5 結論

隨著數字技術的進一步發展,數字技術在歷史街區活力提升中的應用將更加多元化和智能化。數字技術對歷史街區活力提升的應用可從保護歷史文化、優化規劃設計和提高管理效率三個方面實踐。利用數字技術記錄和展示歷史街區及其建筑信息,將歷史信息永久保存是歷史街區活力提升的重要基礎。利用數字技術采集和分析信息,為科學規劃提供數據支撐,通過優化歷史街區空間格局、功能業態以及道路交通等提升街區活力。利用數字技術搭建可視化、智能化管理平臺,實時監測和調控歷史街區旅游服務和公共安全,確保歷史街區的安全和秩序。