數智技術助力傳統民居建筑的保護與規劃創新

數智技術是數字化與智能化技術的融合，包含大數據、人工智能、物聯網、云計算等類別。數智技術給傳統民居建筑保護與規劃帶來了新的思路及方法。數智技術可以實現對傳統民居建筑信息的高效采集、精準分析與長期保存，為保護與規劃決策提供科學憑據；還可以實時追蹤傳統民居建筑的健康狀況，及時識別安全隱患并作出預警，增進保護的及時性與有效性。借助虛擬展示與傳播，數智技術讓更多人認識和留意傳統民居建筑，增強保護意識。

傳統民居建筑保護與規劃的現狀與問題

傳統民居建筑保護與規劃現狀。我國在傳統民居建筑的保護與規劃方面取得一定成效。大量的傳統民居建筑被列為各級文物保護單位及歷史建筑，獲得法律層面的保護。各地也推進一系列保護修繕事宜，使部分處于瀕危狀態的傳統民居建筑得到搶救性維護。部分歷史文化名鎮、名村以及傳統村落借助編制專項規劃，對傳統民居建筑進行整體維護和合理盤活，帶動了當地文化旅游產業的發展。

面臨的問題。一是自然與人為破壞。自然破壞如風雨侵蝕、地震、洪水等，給傳統民居建筑造成程度不一的損壞。諸多傳統民居的建筑年代久遠，建筑結構陳舊，應對自然災害的能力較弱。人為引起的破壞狀況同樣較為嚴重。隨著城市化進程加速推進，某些傳統民居建筑受城市建設、房地產開發等影響被拆除；部分居民對傳統民居建筑的價值認識不足，在改造和使用時隨意變更建筑結構與風貌，使建筑受到破壞。

二是保護資金短缺。傳統民居建筑的保護需要大量資金支持，但目前保護資金獲取渠道相對單一，主要依靠政府財政撥款，社會資本參與的積極性較低。資金短缺導致眾多傳統民居建筑得不到及時有效的保護與修復。

三是技術手段落后。在傳統民居建筑實施保護與規劃期間，傳統的技術手段存在一定局限。以測繪為例，傳統的測量方法精準度欠佳，不易全面精確地獲取建筑相關信息。從建筑監測角度來看，傳統的監測技術無法實現實時動態監測，難以迅速發現建筑的安全隱患。在規劃設計方面，傳統技術手段對建筑歷史文化內涵與空間關系的剖析不夠深入，難以保證規劃的科學合理性。

數智技術的應用優勢

數據采集與分析的高效性和精準性。數智技術可實現傳統民居建筑數據的高效率采集，采用三維激光掃描、無人機傾斜攝影等技術，可快速采集建筑的三維空間數據、外觀影像數據等，大幅提升數據采集的效率及精度（如下頁圖1所示）。同時，采用大數據分析技術，可針對采集到的海量數據進行深度的挖掘剖析，如剖析傳統民居建筑的歷史演變情況、空間分布規律、結構特征等，為傳統民居保護與規劃提供科學依據。此外，結合傳統民居建筑結構的大量數據，可歸納不同地區、不同時期建筑結構的特點與規律，為傳統民居的修繕及保護提供指引。

圖1三維激光掃描在建筑規劃設計中的應用（圖片來源：前瞻網）

圖2物聯網技術在建筑設計中的應用（圖片來源：前瞻網）

實時監測與預警功能。依靠物聯網技術，在傳統民居建筑上安裝各類傳感器，如位移傳感器、應力傳感器、溫濕度傳感器等（如圖2所示），可實時對建筑的結構安全、環境參數等信息展開監測。當監測數據超出正常區間時，系統可迅速發出預警提示。相關人員及時處理，可切實防止建筑損壞和安全事故出現。針對部分存在結構安全隱患的傳統民居建筑，開展實時監測工作，可及時發現結構可能出現的變形、裂縫擴展等現象，為實施修繕提供佐證。

采用虛擬展示與傳播，拓展公眾認知與參與范疇。依靠虛擬現實（VR）、增強現實（AR）以及多媒體技術，可以將傳統民居建筑以虛擬形式呈現，讓人們身臨其境地領略建筑的魅力。公眾可利用電腦、手機、VR設備等終端，隨時隨地參觀傳統民居建筑，掌握其歷史文化背景與建筑特點。這種虛擬展示與傳播手段，打破了時間與空間的界限，可以讓更多人聚焦傳統民居建筑保護，增進公眾對傳統民居建筑的保護意識。某些地區還開發了傳統民居建筑的VR展示平臺，游客可利用手機沉浸式體驗傳統民居的內部空間及生活場景，增進對傳統民居的認識。

輔助規劃設計，提升科學性與合理性。數智技術可以輔助傳統民居建筑的規劃設計。采用建筑信息模型（BIM）技術，可對傳統民居建筑實施數字化建模，實現對建筑空間、結構、功能等方面的可視化分析與模擬。在規劃設計的實施過程中，憑借BIM模型可以直觀地反映不同設計方案對傳統民居建筑及其周邊環境的影響，方便設計師開展方案對比與優化，提升規劃設計的科學合理性。結合地理信息系統（GIS）相關技術，還可對傳統民居建筑所在區域的地形、交通、環境等因素進行全面分析，為規劃布局提供科學依據。

數智技術的實際運用

第一，數字化測繪與建模。三維激光掃描技術。三維激光掃描技術可以迅速、準確地采集傳統民居建筑的三維空間數據，形成點云模型，經過處理與分析，可以得出精準的建筑尺寸、形狀、結構等信息，為建筑的保護、修復與研究提供基礎數據。例如，在開展針對一座傳統四合院的保護時，采用三維激光掃描技術，可精確度量四合院的墻體厚度、門窗所處位置及尺寸、屋頂坡度等，為后續的修繕設計提供數據支持，保證修繕后的建筑能最大限度還原并留存原本風貌。

無人機傾斜攝影技術。無人機傾斜攝影技術可從不同角度采集傳統民居建筑的影像數據，憑借建模軟件生成高分辨率的三維模型。這種模型不僅能直觀地展現建筑的外觀輪廓，還可清晰地呈現建筑的細節情形，如建筑裝飾、屋頂的瓦面。針對某些不易觀測的建筑部位，如古建筑的屋頂部、高處的墻壁等，無人機傾斜攝影技術凸顯獨特的優勢。例如，在對山區傳統民居村落進行測繪時，無人機可迅速、便捷地獲取整個村落的建筑影像數據，生成三維模型，協助規劃者全面洞悉村落布局與建筑特點，為村落的保護與規劃提供依據（如下頁圖3所示）。

BIM技術。對于傳統民居建筑而言，BIM技術應用廣泛，憑借創建BIM模型，可將建筑的幾何信息、物理信息、歷史信息等進行整合，完成對傳統民居建筑生命周期全階段的管理。在保護修繕階段，利用BIM模型可進行虛擬狀態下的修繕模擬，預先發現可能出現的難題，優化修繕計劃。對于規劃設計階段，BIM模型可與其他數智技術結合，做好建筑與周邊環境的一體化規劃設計工作。在建筑運營階段，依靠BIM模型可以對建筑的使用情形進行監測分析，為建筑維護及管理決策提供支持。

圖3無人機傾斜攝影技術在傳統建筑保護中的應用（圖片來源：前瞻網）

第二，監測與預警系統。建筑結構安全監測可采用物聯網技術。物聯網技術通過在傳統民居建筑關鍵位置安裝傳感器，如應變片、加速度傳感器等，即時采集建筑結構應力、應變、振動等方面的數據，并通過無線傳輸技術傳送到監測中心，經數據分析處理后，評估建筑結構的安全狀況。如果監測數據出現異常，系統就會自動發出預警信號。例如，某傳統木構民居存在結構安全隱患，可在木梁、柱子等關鍵部位安裝應變片和加速度傳感器，實時監測木構件的受力情況與振動狀態，一旦發現木構件應力超過許可值或振動不正常，立即采取應對措施防止建筑結構崩塌。

大數據分析實現對建筑健康情況的評估與預測。大數據分析技術，可以依據傳統民居建筑的監測數據，構建建筑健康狀況評價模型，對建筑的健康狀況進行精確評估，進而預測未來的發展趨勢。結合建筑的歷史、環境、使用狀況等相關數據，可以分析建筑結構的演化規律，預測建筑在不同環境條件與使用狀況下的安全性能，預先制定保護規劃。例如，對某地區多座傳統民居建筑的監測數據進行大數據分析，發現建筑的損壞程度與當地降雨量、地震活動頻率以及建筑已使用年限等因素緊密關聯，可根據這些因素對建筑的健康情況進行評估，為保護決策提供科學依據。

第三，輔助規劃設計?；贕IS的空間分析與規劃布局。GIS技術可以采集與分析傳統民居建筑所在區域的地形、地貌、交通、水系等地理信息，為規劃布局提供科學依據。GIS的空間分析技能，如緩沖區分析、疊加分析等，可以輔助劃定傳統民居建筑的保護范圍及建設控制地帶，恰當規劃周邊的基礎設施及公共服務設施。例如，某傳統村落在制定保護規劃過程中，可采用GIS技術分析村落周邊的地形及交通條件，明確村落的主要出入口與道路走向，同時采用緩沖區分析途徑，劃定傳統民居建筑的保護區域，防止周邊建設對傳統民居造成破壞。

人工智能算法優化規劃方案。采用人工智能算法，如遺傳算法、模擬退火算法等，可優化傳統民居建筑規劃設計方案。將規劃設計的約束條件以及目標輸入算法模型，算法模型借助迭代運算，可制定多個優化后的規劃方案。設計師按照實際需求與自身偏好，從中挑選最適宜的方案。針對傳統民居建筑改造規劃，采用人工智能算法可優化建筑空間布局及功能分區，在契合現代生活需求的同時，最大限度保留傳統建筑的特色及原有風貌。

數智技術的誕生給傳統民居建筑的保護與規劃帶來新契機。其在數據采集及分析、實時監測預警、虛擬展示推廣以及助力規劃設計等方面展現出突出優勢，在具體應用中，數字化測繪和建模技術可精準記錄建筑的各類信息，監測和預警系統可保障建筑結構的穩定，輔助規劃設計則使方案更具科學性與合理性。

（作者單位：山東省交通規劃設計院集團有限公司）