基于数字技术的传统聚落空间的连片保护与活化利用研究*

田莉梅 徐东升 赵鹏飞 王 伟 谭力豪

(1.廊坊师范学院建筑工程学院,河北廊坊 065000;2.东南大学建筑学院,南京 210096;3.北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京 100191)

保护传承和利用好中华优秀传统文化,挖掘其丰富内涵,能够更好地坚定文化自信,凝聚民族精神。传统聚落拥有较丰富的文化与自然资源,具有一定历史、文化、科学、艺术、经济及社会价值,是中华优秀传统文化的重要载体和文化传承的重要媒介。近年来,国家对历史文化名镇名村和传统聚落保护力度不断加大,作为我国文物大省,燕赵大地文化底蕴深厚,从远古神话到现代文明,在漫漫的历史长河中,经历数千年的积淀,形成了独特而丰富的文化资源,深深根植于燕赵沃土之中,其中不乏古建筑和古聚落文化遗产。随着城镇化的飞速发展,生活节奏不断加快,使人们对淳朴的传统聚落慢生活产生了越来越多的眷恋,传统聚落所承载的历史文化遗产,正是优秀传统文化的内涵所在,需要大力保护和积极传播,使具有浓郁乡土田园气息的特色传统聚落,成为彰显深厚文化底蕴和璀璨历史的活史料。近些年,数字技术的发展与进步给传统聚落空间、技艺与文化等“活史料”的主动式活化保护与利用,提供了更多的可能与新颖的探索。

据此,针对传统聚落文化遗产的保护,从宏观角度出发分析政策驱动,深度挖掘古村落文化特色,结合现代化信息技术,通过理论与建模相结合,提出利用数字技术对传统聚落文化遗产进行建档保护和传承弘扬,以国家传统村落连片保护名单中的井陉县为例,基于BIM和GIS技术对井陉县传统聚落空间进行连片规划,对小龙窝村进行村落实体数字建模三维呈现,同时对建筑元素进行创新设计活化利用,为古村落连片保护和乡村振兴提供科学新思路。

1 国内外研究动态

1.1 “文化聚落”的保护

由于战争、自然灾害或人为损坏,一些古建筑被损毁,甚至消失。随着经济不断发展与人类文明的不断进步,世界各国开始控制盲目开发的问题,加大对传统文化的保护力度。欧洲从文艺复兴时期,就开始了建筑遗产保护[1]。1933年的《雅典宪章》、1962年的《马尔罗法令》、1964年的《关于古迹遗址保护与修复的国际宪章》和1972年的《世界遗产公约》等国外法律中对建筑遗产的保护制度不断完善,提出了“整体保护”“原状”原则和“再利用”概念[2]。日本主要采取以村民为主的管理方式,依托民俗博物馆以政策为保障对资源深度利用,从而对传统村落加以保护。法国成立“最美村庄协会”与旅游运营商合作进行村落保护和开发,同时通过村民、企业、专家和政府四方支持,以旅游和乡村产业推动乡村复兴。韩国重点打造传统村落博物馆、重点街区、古典院落,通过拼贴式、重点开发村落民俗,实现古村落保护,采用集中整合保护模式,借助新媒体加大宣传力度,提高村落知名度,通过旅游促进村落开发利用。奥地利对“生态村”具有强烈的认同感,对村落的环境保护意识很强,绿地在聚落空间中的比例高达90%,建筑容积率不超过0.1,人们对聚落建筑与自然生态环境相融合、相协调、可持续发展达成共识[3]。

“文化聚落”的研究在国内也引起了很大的重视,研究视角、方法及优秀的案例也愈益丰富。有学者对“文化聚落”的保护利用进行了研究,逐步从单一保护向多元化的动态保护转变[4-6]。也有学者基于乡村文化、产业振兴和乡土文化传承的政策背景下,立足新功能置换发展乡村休憩空间,从激发场地活力进行建筑遗产保护与景观设计,提出新时代背景下,传统聚落空间建筑遗产保护的措施与方法[7-9]。还有些学者对国内外传统建筑保护方式进行梳理总结,发现世界各国的保护模式基本相同,大都采取政府或组织购买历史建筑获得所有权,然后修复为具有纪念或教育意义的博物馆;或者将传统建筑或传统聚落进行修缮、保护和开发,形成具有历史特色的旅游观光地区[10-13]。文化振兴是乡村振兴的重要环节,亦是传统聚落保护利用的重要输出。在乡村振兴的国家政策背景下,一些学者以文化振兴为视角,从多方面剖析传统聚落的文化价值,挖掘民俗文化,探讨聚落空间与环境共生,以期实现地区发展[14-17];对历史文化遗产进行分类梳理,建立历史文化遗产基础信息库,对历史文化遗产资源提出客观综合的评价;从历史建筑保护的手段和措施出发,研究如何发展乡村旅游、保护和传承历史文脉,为传统聚落发展提供思路;从弘扬民族传统文化保护和发展传统聚落出发,以民族特色和地域特色的传统聚落文化传承与发展为研究对象,从建档、保护、特色、民生等方面展开研究,因地制宜推进乡村经济振兴和文化振兴。

1.2 活化利用

传统聚落的活态化保护与利用成为近些年最广为接受的观念之一。“活化”本意是将事物从已经丧失活性状态或者较低的活性状态下,采用某种催化剂使之转化为富有活性状态的过程。芬兰建筑师尤卡·尤基莱托认为“历史建筑保护需要结合现实和潜在的物质、文化和环境资源,来承担人类可持续发展的重任”[18]。目前以用促保已成为传统建筑保护的较好方式。从文献资料研究来看,西方国家对古村落的研究与保护要早于我国,且技术日益成熟,并逐步形成了学科交叉的新研究方式,为中华传统文化的保护与传承提供新思路。

冯骥才首次将“活态保护”概念引入聚落保护理论研究中,指出“聚落保护不仅包括物质文化遗产的表面修缮,更重要的是传统文化和精神价值的恢复、延续与传承”[19]。活化保护区别于以往“凝冻式”保护[20],除了保护物质空间之外,更多的是以更为主动的方式保护、利用和发展传承乡风乡俗、传统生产生活方式、经济结构、生态环境、邻里人际交往等内容。文献[21-22]对传统聚落建筑、民居类型分析进行聚落整体真实性保护规划,构建融合聚落历史和现代元素的活动与体验空间,使人们从精神内涵获得归属感和认同感。从农耕文化的保护和传承方面开展研究,打造多元的传承方式,为推进民族地区传统聚落的保护、发展和振兴提供思路。王建国深入研究了城镇建筑遗产多尺度保护的基本学理和形态成长的普适性,提出一系列创新性见解,并通过实际案例进行了验证[23];吴琳等通过特色聚落和路线与周边自然环境整合,优化聚落资源,加强文化创新交流与推广拓展,促进传统聚落的保护与利用;定位聚落发展主题,深挖区域文化、培育和推广生态产业项目,进行分类重点建设,打造突出地方特色的聚落保护利用模式,依托聚落周边的自然景观,森林公园、文化公园等自然生态景观,强化聚落生态旅游的发展和乡村经济产业联动[24]。罗盛锋等选择红军长征沿途的62个地区,根据复杂系统理论,建立基础设施、市场条件、资源环境等多个维度,建立红色旅游开发评价体系,定量分析开发潜力,根据资源空间特征划分优势发展区域,提出开发策略[25]。

1.3 传统聚落空间保护存在的问题

截至2022年7月,在中国知网以“古村落保护,发展,乡村振兴”为检索条件,在总库中进行检索,得到如图1所示的分布图,共有相关文献140 篇。从图1a发文趋势上看,关于传统村落的文献77篇,乡村振兴49篇,传统村落保护文献42篇,古村落保护和乡村振兴战略发文量为31篇,文献多以山西、陕西、安徽、贵州、云南和福建等省份的古村落为例,重点研究古村落历史文化、民风民俗居多;从图1b学科分布上看,以建筑科学与工程角度发文量达到37.79%;另外,考古和农业经济专业发文量次之,分别为21.66%和11.98%;但针对传统聚落保护与活化利用研究和古建筑数字化保护研究的成果数量较少,大多数为普刊论文,中文核心很少且研究内容大多从学科专业出发以理论论述为主,学科交叉相对较少。从传统村落保护的研究成果总体情况可知：目前传统村落的保护大部分以华中、华南和西北地区的古村落居多,河北省古村落数字保护文献相对较少;从多学科交叉融合的角度出发,基于BIM数字技术的井陉县古聚落保护与活化利用研究甚少。

a—发文趋势;b—学科分布。图1 传统聚落保护与利用研究论文发文趋势和学科分布Fig.1 Subject distribution of traditional settlement protection and utilization research

2 传统聚落连片保护的趋势判断

2.1 从价值认知角度审视传统聚落的价值

由传统聚落空间形态、传统建筑风格形式与聚落文化遗产等综合形成传统聚落保护的价值依存关系。“十二五”“十三五”期间,国家系列的传统聚落保护政策与举措已经起到了良好效果,但是保护现状仍主要体现为单件性和独立性的特点,呈分散、多点、孤立的状态,缺乏宏观角度的考量,亦未充分利用价值依存关系对传统聚落进行整体规划和连片保护,缺乏传统文化与科学技术相结合的连片数字保护。保护方法的诸多局限性,导致传统聚落保护形式过于单一,价值认知层面还停留在眼前和表面,对传统聚落之间的河湖水系、山川地貌、古道和历史文化等资源没有充分重视,导致传统聚落连片综合保护缺少有效的技术措施和综合实践方法;改变单体式、独立式和精英式的传统文化遗产保护模式,从价值依存关系角度出发探索传统聚落连片保护的方法和建设模式,是学术界一直以来重点研究的问题。从区域自然环境角度进行分析研判,规划建设传统聚落空间连片保护,形成“点-线-面”区域立体空间的整体保护,通过这一保护思路凸显区域文化的引领力,将传统聚落空间发展从微观转向宏观。

2.2 政策驱动下传统聚落空间的保护与发展

政策干预是传统聚落集群形成的必要条件。2012年开始,国家加大力度对优秀传统文化遗产进行保护,其中传统聚落保护和发展的战略政策不断出台,力求逐步建成内容丰富、规模最大和价值丰富的传统农耕活态文化遗产的聚落群。2013年中央1号文件提出深入推进社会主义新农村建设,加强农村生态环境保护和生活环境综合治理,将“历史价值”作为工作重点纳入美丽乡村建设中,创建生态文明示范村,大力发展乡村休闲旅游,增加农民收入。自2012年12月至2019年6月,7年间由住房和城乡建设部、文化部、国家文物局、财政部、国土资源部、农业部、国家旅游局七部委联合公示了1～5批中国传统聚落名录,共计6 819个古聚落,其中数量达到100个以上的省份共计18个,如图2所示。2020年6月,财政部经济建设司、住房和城乡建设部村镇建设司将大理白族自治州、渭南市等10个市(州)确定为传统村落集中连片保护利用示范市,每个示范区获得区域统筹发展的技术和财政支持政策,标志着传统聚落保护开始更新换代,进入了新的发展时期。2022年3月28日,财政部、住房和城乡建设部公示了2022年传统村落集中连片保护利用示范县(市、区)名单。各省份传统村落连片保护数量如图3所示,国家对传统聚落的保护更加重视,保护形势推上了新高度,随着保护政策和措施的不断深入,传统聚落保护方式由单一的点式独立保护利用转变为集中连片保护利用,成为新时代传统聚落保护和发展的重要途径。

图2 传统村落总量超过100个的省份分布Fig.2 Distribution map of provinces with more than 100 traditional villages

图3 各省份传统村落连片保护数量Fig.3 The number of traditional villages under continuous protection in each province

国家对传统村落的保护政策,给文化底蕴深厚的河北省带来了前所未有的发展机遇。为了更好地对本省古村落进行保护和活化利用,河北省及各地市先后出台了《河北省历史文化名城名镇名村保护办法》《关于在城乡建设中加强历史文化保护传承的实施意见》《邢台市传统村落保护条例》《井陉县传统村落保护区保护发展规划》《井陉县历史文化名镇名村保护实施办法》和《井陉县历史文化名镇、名村、传统建筑抢救保护工程行动实施方案》等相关政策文件,为地方古村落保护提供政策和资金支持,促进古村落的保护与合理利用,产生良性互动,助力乡村经济发展和居民增收。

2.3 自然架构下传统聚落空间保护与发展

传统聚落集群空间体系的形成与发展除依赖政策外,还与历史文化、自然地理环境、区域空间等息息相关[26-27]。随着传统聚落保护和发展的视野逐步拓宽,从地域特色出发,以传统聚落线性空间为研究对象的绿色生态廊道的规划建设,根据聚落的地理位置、自然环境和交通条件,依托山水林地、乡村公路、阡陌交通等线性空间规划,形成浓郁的聚落历史文化和地域风土人情的文化廊道,通过红色旅游、生态休闲,提升聚落生活的空间品质,创造优质人居环境,通过生态和产业价值助力乡村经济绿色发展。研究发现,从传统聚落个体发展来看,地理位置、交通环境基础越好,发展受限越小,发展动力越大。

3 井陉县传统聚落空间概况与规划

3.1 井陉县历史概况

井陉县位于石家庄西部,地处冀晋交界,《吕氏春秋》中记载,“井陉为太行八陉之第五陉,天下九塞之第六塞”;县域内崇山峻岭,地势险要,是华北地区太行山交通要塞,自古以来的兵家必争之地。凭借着悠久的历史,井陉县被列为国家首批“千年古县”,历经朝代变换、战火硝烟和时空转换,遗存有古长城、古城墙、古寺庙、古民居、古石雕、古驿道、古桥梁和古院落等历史文化遗产,是生活在太行腹地的井陉先民们为古老的中华文明做出的特殊贡献。井陉县现存千年以上的古聚落73个,近年来,井陉县获批国家级传统聚落44个,历史文化名镇名村5个,其中省级国家级的古村落情况如表1所示。凭借古老而丰富的历史文化遗产,得天独厚的太行山脉自然生态环境,使得井陉县被列为2022年全国传统聚落连片保护名单中河北省唯一一个国家级传统聚落连片保护示范县。

表1 井陉县部分国家级典型古村落概况Table 1 Introduction of the national typical ancient villages in Jingxing County

3.2 井陉县传统聚落保护规划建设思路

以活态保护、古为今用、将绿水青山转变成金山银山为主题思路,充分利用井陉自然生态资源,本着绿色发展、活态传承的原则,对井陉县自然生态资源进行规划,形成具有区域特色和历史文化的生态旅游路线,突出传统聚落独特的文化底蕴、自然风光、建筑与民族特色和红色历史文化等文化特色,实现自然生态与乡村振兴的协调发展格局。通过传统聚落集中连片保护,利用聚落风貌、传统建筑特色、周边自然环境,协调优势资源,因地制宜确定了保护方案、实施区域并进行统筹规划,明确区域内传统聚落的发展定位和发展时序,充分发挥历史文化、民风民俗、自然环境、绿色生态、田园风光等特色资源优势,打造“山水聚落,文化长廊”的宜居生态圈,以实现区域经济、自然生态、人文历史协同发展。

采取“古建筑→核心街区→聚落整体→周边环境”的建设程序,逐个进行聚落数字保护,再根据聚落的地理位置、文化特色和交通条件,进行“穿点成线,连线成片”的整体规划设计,形成连片保护。以井陉古驿道和红色文化为特色,利用京昆高速、青银高速、S307、黄山线和平涉路为主线,将古聚落划分成以天长镇为中心的“连片保护核心区”“古朴民居民窑保护片区”“矿区保护片区”和“北齐明代古聚落保护片区”,形成“三横一纵穿点成线,连线汇面”的井陉县古村落连片保护规划图,如图4所示。

图4 井陉县古村落保护规划示意Fig.4 Schematic diagram of ancient village protection planning in Jingxing County

4 传统聚落保护的创新探索与活态传承

4.1 空间地理信息技术的应用

遥感技术对传统聚落空间的生态环境起到保护作用。传统聚落的生态环境与土壤、植被、农作物、河湖水系及人类活动息息相关,生态环境的优劣对传统聚落的发展有着至关重要的作用,一些学者利用遥感技术,从遥感影像中提取植被指数、湿度指数、地表温度以及建筑物-裸土指数并进行归一化处理,得到绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)、干度(NDSI)四个重要生态因子,将其合成新的影像数据,对主成分进行数据分析,最终获得一种快速评价的方法,即RSEI指数评价方法[28-29]。利用此评价方法进行聚落空间的生态分析评价有助于更好地对传统聚落进行规划和连片保护。

对古村落进行科学的规划和保护,可以通过空间信息技术获取井陉县古村落50年间(以10年为间隔)6个时期的卫星遥感数据,对县域内古村落土地监测数据进行分析处理,获得村落绿地、耕地、水域和居民用地变化情况,总结聚落空间的时空变化规律,掌握传统聚落的自然资源情况,为聚落空间的连片规划和整体保护提供可行性建设方案。

4.2 数字技术应用与创新发展

依据国家文物保护需保持原状不改变的原则,以传统聚落为节点,通过现代遥感影像图、航拍图等手段对传统聚落空间进行准确定位,识别历史街区、历史建筑(包括损毁的建筑)、基础设施、公共服务设施及周边交通路网、河湖水系等环境和特色产业布局,从聚落发展和居民的实际需求出发,制定传统聚落数字保护的措施和技术路线,利用BIM(建筑信息模型)技术和GIS(地理信息系统)技术获取古村落卫星图,如图5所示。将损毁严重的传统聚落建筑物及构筑物进行数字建模复原再现,对传统聚落空间进行数字化建模,实现聚落数字三维实景重现,如图6、图7所示。通过点、线、面相结合的方式,建立聚落历史建筑和周边地理环境的数据库,进而实现传统聚落的连片保护。

图5 小龙窝村卫星图Fig.5 Satellite view of Xiaolongwo Village

图6 小龙窝村BIM数字三维模型Fig.6 BIM digital 3D model of Xiaolongwo Village

图7 小龙窝村BIM数字三维实景鸟瞰Fig.7 BIM digital 3D real scene of Xiaolongwo Village

4.3 聚落文化的活态保护与传承途径

基于传统建筑元素的创新设计与活化利用,深度挖掘井陉县传统聚落空间独特的古建筑文化、非物质文化遗产、田园生态产业价值,系统地从人文历史、社会发展和建筑文化等方面进行传统文化创新设计研究,将聚落文化、民风民俗和人文历史等传统文化植入数字模型中,通过三维数字模型实现传统聚落文化的弘扬与宣传。具体方法如下：1)通过古建筑拼装模型设计,传承和弘扬古建筑文化,如图8所示;2)将民俗文化和传统建筑元素等进行文创设计,融入基础设施、生活用品和特色纪念品中,如图9所示;3)将优秀传统文化知识通过中文及世界通用语言植入到BIM数字模型中,创新弘扬中华传统文化的载体,如图10所示;4)通过互联网、融媒体平台和数字云平台对传统文化及古建筑元素文创作品进行科普和宣传,如图11所示;5)利用古城特色与周边传统聚落连片抱团,打造短期“一日游”“周末游”和黄金周“访古之旅”特色旅游路线。通过以上五方面研究,对传统聚落文化保护、活化利用和弘扬中国传统文化,提供创新思路和科学方法。

图8 古建筑斗拱施工拼装BIM动画模拟Fig.8 BIM animation simulation of construction and assembling of ancient buildings Dougong

a—斗拱候车亭效果;b—四方亭院灯昼夜视图。图9 古建筑元素创新效果Fig.9 Innovative renderings of ancient architectural elements

图10 BIM数字模型中多种语言植入Fig.10 Multiple language implantation in BIM digital model

a—古建筑木作结构;b—角科斗拱;c—仿古建筑四合院;d—戏楼。图11 传统文化数字模型博物馆Fig.11 Traditional culture digital model museum

通过井陉县传统聚落保护,使高校应用型人才培养和工匠技艺得到了加强,为传统聚落保护利用提供人才保障。在遵循原状保护的原则下,科学规划,建立古聚落文化数字博物馆,打造古聚落连片数字保护品牌;通过互联网、各类公共交通媒体、人流量大的地铁、公交、机场航站和融媒体平台展示数字模型,广泛宣传井陉县传统聚落文化遗产,提高知名度。结合聚落生态文化,打造传统聚落文化遗产公园,将传统聚落活态保护与传承利用纳入生态文化旅游产业中,推动地方经济发展,践行绿水青山转化为金山银山的工作思路。

4.4 传统聚落连片保护的措施与展望

1)加强部门合作,强化聚落管理。传统聚落集中连片建设,各乡镇、各部门之间协同作战,做好项目规划建设实施,加强传统工匠的培训与管理,提高建设队伍的专业素质,建立传统建筑工匠信息数据库,健全传统建筑工匠责任制度和传统民居和建筑遗产的质量安全、建筑风貌的管控。运用BIM技术和GIS技术等现代科技手段,将传统聚落进行三维数字化,将聚落历史文化和古建筑元素创新设计融入数字模型,建立永久保存随时调取查阅的数字模型,形成数字档案资料。2)创新传统建筑保护与活化利用。积极探索非物质文化遗产保护传承和传统建筑元素的活化利用,对历史文化与古建元素融入城市和乡村基础设施建设中,例如：候车区的斗拱车棚,城市的斗拱路灯、四方亭路灯的设计。由于公共交通设施人流量大,利用古建筑文化进行创新设计,能够很好地促进传统文化的保护与弘扬。

5 结束语

为积极推动中华优秀传统文化的创造性转化和创新性发展,利用科技手段对河北省井陉县传统聚落空间进行数字保护研究。传统聚落的数字模型成果可用于古建筑保护与修缮的档案资料永久保存,供当地政府相关部门、高校相关专业学生实训,设计单位、施工单位和旅游文化等部门借鉴、参考和使用。从区域历史文化和生态环境状况入手,依托井陉县古聚落建筑群,利用现代信息技术,通过数字三维技术将历史建筑赋予其独特魅力,通过实地调研,对传统聚落空间地理环境、民风民俗文化的发展进行深入研究、将传统文化植入数字模型,补充和完善传统聚落现有资料不全的情况,通过数字技术完善传统手段对历史建筑保护的不足,实现传统聚落的重生,拉动农村经济发展,解决空心化问题,推动古建筑保护与现代科技融合发展,提出切实可行的传统聚落连片保护与活化发展的科学方法。