基于數字孿生的建筑遺產保護路徑探討

摘要：當下的建筑遺產數字化受限于孤立的數字技術的采集、監測、管理，存在信息不流通、工作量重復、效率低下等問題，需要一套以整體視角來統籌全局的解決方式。數字孿生作為信息時代的先進理念，涵蓋了信息采集、管理、預測、模擬、分析等多方面的理論思想，已經有較為完善的理論體系。本文將數字孿生理念引入建筑遺產保護中，討論建筑遺產保護領域的數字孿生邏輯，將實現理想的建筑遺產數字孿生分為三個階段，提出建筑遺產數字孿生的實現路徑與技術應用等級，以期為建筑遺產數字化的提升發展提供參考思路。

關鍵詞：數字孿生；建筑遺產；數字重現；全生命周期管理；數字博物館

自1990年代以來，數字技術已廣泛應用于文化遺產的保護、研究、交流和管理工作。2003年聯合國教科文組織（UNESCO）在《保存數字遺產憲章》（Charter on the Preservation ofDigital Heritage ）中指出“數字遺產”（DigitalHeritage）是以數字方式生成及存儲的，具有長久的價值和意義，應當為當代人和后代人加以保護和保存的獨特資源和信息[1]。2013、2015年，UNESCO連續支持召開“國際數字遺產大會”（Digital Heritage International Conference），對“數字記錄與采集”“數字資源保存”“數字展示與可視化”“數字內容管理與解析”進行了探討。2022年，國際文物保護和修復研究中心（ICCROM）啟動“可持續數字遺產（SDH）”計劃，旨在收集和傳播數字遺產保存和創造性利用的策略和工具[2][3]。

在建筑遺產領域，數字遺產則用“文化遺產數字化”（Heritage Digitization）來表示。近年來，世界范圍內以及我國建筑遺產領域內的數字化發展迅猛，數字遺產量呈指數級增長，內容的不斷增加和不斷變化的技術使這項工作變得更加復雜。大量的建筑遺產進行了三維激光掃描或者攝影測量，卻較少進行后續的研究利用，停留于簡單的保存與展示；信息化建設欠賬，導致建筑遺產監測體系建設中缺乏銜接，實現反應性監測與智能化監測有很大的困難；數字采集、監測、管理等階段多是孤立的，造成信息不流通、工作量重復、效率低下等問題。基于當下建筑遺產數字化現狀，一套以整體視角來統籌全局的解決方案十分必要。

“數字孿生”（Digital Twin）是2002年美國密歇根大學教授邁克爾·格里夫（MichaelGrieves）為了解決產品的生命周期管理（ProductLifecycle Management）問題提出的數字化工具[4]。具體而言，數字孿生是一個使用最佳物理模型、傳感器更新、歷史記錄等內容，集成多物理、多尺度、概率模擬的系統，以反映其相應的孿生體的生活[5]。經過多年的完善與研究補充，包含了物理、動態、環境、使用者等先進于以往數字化的理念，符合信息化與智能化的趨勢，在工業、城市、水利等領域有著廣泛的應用與研究[6][7]。建筑遺產領域對此也有一定的關注，如意大利米蘭大教堂通過發展數字孿生的概念來預測磚石建筑遺產的結構響應[8]；上海宋慶齡故居集成多種數字孿生技術構建了基于全生命周期管理的文物建筑預防性保護綜合運維管理系統[9]；浙江湖州山遺址對建筑考古遺跡進行了數字孿生建模[10]。

一、建筑遺產保護領域的數字孿生邏輯

邁克爾·格里夫（Michael Grieve）與約翰·維克斯（John Vickers）在其2017年合著的《數字孿生：緩解復雜系統中不可預測、不良的突發行為》（Digital Twin： Mitigating Unpredictable，Undesirable Emergent Behavior in ComplexSystems ）一書中指出，數字孿生意指數字信息是嵌入物理產品本身信息的“雙胞胎”，是一個隨產品生命周期變化的動態模型，是一個能夠設計、測試、制造和使用虛擬產品的系統，以減少物理產品實際生產與運行中不可預測的不良突發行為。在其定義的數字孿生三維模型中，包括真實空間，虛擬空間，從真實空間到虛擬空間的數據流鏈接，以及從虛擬空間到真實空間和虛擬子空間的信息流鏈接[11]。

將數字孿生概念引入建筑遺產中， 首先要注意的就是提出數字孿生的原因——實現產品的全生命周期管理。產品的生命周期包括創建（Creation）、生產（Production）、運行（Operations）和處理（Disposal）。基于數字孿生平臺或者技術，產品創建階段可以首先進行低成本的試驗以及根據用戶反饋不斷改進虛擬實體進而改進物理實體；產品生產階段可以構建整合制造流程的生產系統模型；運行階段能夠在與物理實體等效的虛擬系統中進行故障預測、健康管理與壽命預測；處理階段可以為下一代產品保留有價值的信息。

而建筑遺產的全生命周期與產品不同， 由于其被人們所重視珍藏的特殊價值， 建筑遺產不需要被處理， 而是保護。從重建（Reproduction）開始，到維持（Sustainment） ， 直至可能因為某些原因解體消亡（Disappearance）（圖1）。基于數字孿生平臺或者技術，建筑遺產重建階段可以實現所有信息的數字化保存；維持階段可以管理、監測、保護、研究；若不得已消亡則可以永久保存其曾經存在的信息，實現虛擬永生。

建筑遺產的數字孿生，始自真實的建筑遺產本體，通過對其多類數據的采集和集成，構建起虛擬建筑遺產。而虛擬建筑遺產通過存儲、分析、處理、決策的信息，也可逆向作用于遺產本體的干預（如替換構件、外觀修復等等）。真實與虛擬建筑遺產之間的聯系是雙向的，理想狀態下一方的變化都會在另一方體現，最終實現虛實共生、迭代運行與雙向優化。

因此，建筑遺產數字孿生體由三個部分組成（圖2）：

（1）真實建筑遺產。即在現實空間中實際存在的建筑遺產以及其包含的以物理或其他形式存在但未被數字化的信息。

（2）虛擬建筑遺產。即包含著建筑遺產在實體狀態與虛擬狀態下產生的所有數據與信息的虛擬對象模型。

虛擬建筑遺產生成后主要應用于綜合管理平臺和數字博物館。綜合管理平臺面向管理人員，為建筑遺產從被動的“搶救性保護”逐步轉變為主動的“預防性保護”提供科學有效的依據，也是實現全生命周期管理的工具。數字博物館面向大眾，主要呈現三維空間圖景與信息資源，能極大地促進建筑遺產基礎信息資源的社會共享及其歷史、藝術、文化、科學價值的傳播。

（3）數據與信息。即從真實建筑遺產中獲取的數據以及由虛擬建筑遺產產生的信息。

真實建筑遺產產生的數據除了基礎的空間圖形數據，還有歷史信息（歷史變遷、影像資料、構建方式、建筑材料、建筑產權等），保護信息（未來規劃、遺產研究、管理制度等），以及反映建筑遺產存在狀態的動態信息（位移形變、沉降變化、溫濕度、人流量等）。虛擬建筑遺產產生的信息包括管理、分析、反饋等產生的信息。

總的來說，可以歸納出建筑遺產領域的數字孿生應該有數據采集與存儲、全生命周期管理、內容傳播幾項內容，以及鏡像、實時、反饋、智能等特征。本文將實現理想的數字孿生分為三個階段（圖3）：

（1）“虛擬鏡像”——數字重現

對建筑遺產的各項數據進行采集讓其在虛擬世界“重建”，這是建筑遺產保護普遍認同并推進實施的工程，即“文化遺產數字化”，也是數字博物館與全生命周期管理的基礎。

此階段主要應用數據采集與建模技術。在數字孿生的語義下，在虛擬空間需要建立一個形象上近乎“完美”、同時又集合了各種信息的三維鏡像模型。三維激光掃描、攝影測量實現了建筑遺產近乎完美的重建；“3S”技術（GPS、RS、GIS）獲取了建筑遺產環境并確定了空間坐標；建筑信息模型（BIM）、有限元等建模工具對建筑構件深入建模以助實現后續的信息管理、結構分析等目的；傳感器與物聯網讓建筑遺產實時監測數據的感知、接入、融合成為可能。

（2）“虛實共生”——全生命周期管理

對全生命周期各階段所有采集的數據與產生的信息進行管理，這是數字孿生的核心。分析、處理后的決策會反映到數字重現和數字博物館階段。

此階段主要應用信息管理與網絡技術。BIM作為目前普遍使用的建筑參數化工具用來管理建筑本體數據，而整合了地理信息的GIS可以用來管理建筑遺產的周邊環境數據；云計算與大數據技術激活了海量數據的線上實時管理、分析與預測，讓管理更加輕量化，擴大了管理范圍；AI將為實體與數字孿生體之間的自主迭代提供可能性。

（3）“遺產活化”——數字博物館

將已采集的建筑遺產數據進行有益傳播，是建筑遺產數字孿生的價值導向。傳播過程中收集到的反饋會在管理系統中處理進而對數字博物館自身進行優化，并作用于數據采集階段。

此階段主要應用虛擬與網絡技術。通過虛擬現實（VR，Virtual Reality）、增強現實（AR，Augmented Reality）、混合現實（MR，MixedReality）、全息投影（Holographic）等技術將采集的高精度三維數據開發為新媒體作品、VR/AR/MR頭顯項目等，讓參觀者擁有沉浸式體驗，并且能夠突破時間與空間的限制；在線數據庫技術讓多元信息呈現在網頁供用戶獲取與瀏覽；5G、云計算等技術讓足不出戶的線上沉浸式游覽大體積三維場景成為可能。

二、建筑遺產“數字孿生”階段性案例研究

要實現具有完整架構的真實建筑遺產數字孿生，必須要有對數字孿生的全面認識和相關技術，這一點目前尚未實現，但是針對上述的三個建筑遺產數字孿生階段，已經有了較為豐富的數字化和信息化技術實踐。

（一）“虛擬鏡像”：數字重現

1.靜態數據

近年來，激光掃描和攝影測量被廣泛應用于空間圖形數據的采集，相對于以往的二維測繪，其定位更加準確、紋理更加清晰、細節更加精確，顯著提升了數字化重建的準確度與精度。此外，其他精密測量設備（如全站儀、RTK等）也被利用以評估激光與攝影測量的數據精度。在此基礎上，對建筑遺產進行精確的空間圖像處理，從而為建筑遺產形象留下永久性依據。

數據采集獲取的重建模型或點云數據等可以為建筑遺產保護人員提供原始數據樣本，用于建筑遺產的外觀修復、材質修復、沉降監測等。藝術史學家安德魯·塔倫（Andrew Tallon）早在2015年就利用激光掃描技術對巴黎圣母院及其周圍的50多個地點進行了掃描，收集了超過10億個數據點，獲取激光點云數據后生成點云圖、照片環繞圖、線框圖與渲染模型圖（圖4）。巴黎圣母院2019年失火致其尖塔與玫瑰花窗被燒毀，安德魯·塔倫的珍貴檔案為修復巴黎圣母院提供了重要依據。

然而要實現對建筑遺產的結構修復，光有“看”模型還不夠，還必須與結構建模和分析軟件相結合。例如，意大利米蘭大教堂借助攝影測量技術建立了更精細的有限元建筑結構數值模型，并在模型中植入了大地測量、歷史調查、材料紋理、材料特性、監測信息等數據，用于結構分析以預測、判斷和維護建筑的結構安全（圖5）。這一案例揭示了更精細的數值模型可以更好地預測結構響應，例如結構或非結構元素的局部損傷或振動模式，這些是大多數簡化的結構模型無法預測的[12]。

此外，為了使建筑遺產其他信息與重建的虛擬建筑遺產模型相結合，也需要借助其他信息化軟件。2007年墨菲（Murphy M.）等針對歷史建筑復雜的現狀表達需求，提出將點云和攝影測量數據映射到參數化組件的跨平臺程序[13]。BIM作為建模、管理、查詢的綜合參數化工具，以“族”為單位實現模型的搭建，以BIM軟件Autodesk Revit為例，根據精細點云針對構件建族（圖6），相比傳統測繪建模更加精確。雖然新建的“族”是相對現實構件的“理想構件”，但是點云重建模型以及其他各項信息都能夠以屬性或外部鏈接的形式與BIM構件相對應，可以方便地調取查看。

2.動態數據

數字孿生的重要意義是對建筑遺產發展的動態認識與調控，當下實施較好的建筑遺產保護已常態化實現定期檢測與信息錄入。而在數字孿生的最佳狀態下，從真實建筑遺產中獲得的任意信息都可以從虛擬建筑遺產中獲得，這要求兩者間的數據實時更新，傳感器、物聯網與不斷提升的算力讓虛實之間的大量實時數據傳輸成為可能。

例如，布達拉宮布置了裂縫計、傾角計、土體濕度計等388個各類傳感器，結合相應軟件24小時實時監控裂縫寬度變化、環境溫度、墻體和柱子的傾斜角度等[14]。頤和園以德和園大戲樓為試點，開展了涉及多個古建病害指標的變形自動監測，以及引起古建本體變化的自然和社會環境因素監測，目前可以在監測預警信息平臺實時獲取大戲樓地基基礎沉降、柱的彎曲、柱腳下沉、柱頭水平移位、柱身傾斜、梁枋撓度等病害發展信息，以及振動加速度、風環境、溫度、濕度、光照、輻射度、噪聲頻率、噪聲聲壓級等環境因素變化信息[15]。

（二）“虛實共生”：全生命周期管理

全生命周期管理涵蓋著廣闊的內容，如重建數據的存儲與利用、實時數據的監測與分析、對未來或過去的模擬與仿真、根據信息的預警與決策等，其核心就是信息管理。在技術層次上，信息管理可劃分成信息化與智能化層次，這也是數字孿生從低級走向高級的過程。

1.信息化管理

早期的數字化成果主要保存在本地的存儲器上，典型的有文件目錄式結構管理和基于“關系模型”的表結構管理，但是難以快速定位、互操作性差、不同類型的數據之間信息互不關聯，導致專業人員對數據的解讀、分析、鑒別效率低下。后來有了地理信息系統（GIS）與建筑信息模型（BIM），是直接以信息為管理對象的技術平臺。GIS技術傾向于大范圍、大區域的空間與地理數據處理、集成與可視化，對于建筑遺產多停留在建筑外部。BIM技術則從建筑本體的模型建構入手，能夠實現建筑各類構件的更新管理與其他非幾何信息的植入。2007年基于BIM的遺產/歷史建筑信息模型（HBIM， Heritage/Historic BuildingInformation Model）被提出，強調了圖紙、影像、文字與基于歷史建筑數據建立的標準參數化構件的對應關系[16][17]，即將歷史、監測、保護等信息植入或鏈接到相應的歷史建筑構件屬性，建立起以歷史建筑三維模型為索引目錄的信息管理系統，同時可以有效運用數據比對、明細表查詢和構件提取等分析功能。

例如，故宮博物院世界文化遺產監測總平臺中的遺產總貌模塊，結合GIS技術將結構化數據（空間數據、名稱、位置、面積、樓層、歷史、管理單位等）和非結構化數據（測繪地圖、影像資料、文獻檔案、監測報告、分級地圖等）整合到信息管理系統中，實現遺產要素的空間分布、可視化和快速查詢[18]。

再如，葡萄牙辛特拉王宮利用地面激光掃描與無人機攝影獲取數據，在Revit中開發了一個曼努埃爾風格典型裝飾的參數化BIM元素庫。在BIM元素中以嵌入式屬性或外部鏈接的形式包含了各種支持文檔，并設計了屬性樹來組織可用數據，包括歷史信息（例如翻新工程的文件）、管理信息（例如保護狀態報告）、元素的類型或組成（例如砂漿描述）、材料特性（例如從描述結構并用于后續分析的現場試驗測試中獲得）[19]（圖7）。

2.智能化管理

要實現真正的數字孿生，需要一個隨建筑遺產生命周期變化的動態模型，這就不僅限于對手動錄入數據的管理與查詢，而是要擴展到從真實系統到虛擬系統和從虛擬系統到真實系統的雙向數據流的實時與智能管理，甚至自主迭代。因此，無論是GIS還是BIM都無法從根本上實現對建筑遺產的全生命周期管理。

智能化技術在數字孿生的最終完成中起到關鍵作用。比如通過傳感器與物聯網來獲取真實建筑遺產的實時變化數據（比如本體監測、病蟲災害、游客管理、環境監測/氣象監測、電力監控，等等）；用統一的云平臺來實現靜態數據與動態數據的共同管理；將源于人工智能領域的本體技術用于建筑遺產保護領域的知識建模，滿足多元異構保護信息的統一存儲[20]；利用仿真技術模擬真實建筑遺產在各種環境下的狀態，以實現預防性保護；AI技術經過對全過程管理多次樣本的深度學習后，實現自主決策、自主迭代，最終達到虛實共生……這些階段都少不了智能化技術的參與。為了實現以上目標，需要大量的信息處理和計算能力，以滿足數據量龐大、實時更新的需求。因此增加功能強大且價格低廉的計算能力、網絡和存儲的可用性和訪問成為實現數字孿生的關鍵促成要素。

例如，麗江古城景區管理以資源數字化為基礎，融合物聯網、傳感器、大數據等前沿信息技術，建設了一系列信息管理平臺及應用系統，如智慧消防系統、遺產本體安全系統、智慧環保系統、噪音監控系統，以及包含指揮中心、行政執法、修繕管理、準入證管理和古城基礎信息普查的麗江古城綜合指揮管理平臺[21]。但是這些系統依然是分散的，要實現集成與虛實共生的智能化管理仍然需要更高級的技術。

（三）“遺產活化”：數字博物館

數字博物館，即通過電腦網頁、手機APP或小程序等數字手段獲取全景參觀體驗或訪問數字資源庫的博物館。廣義來說，凡是利用數字技術實現建筑遺產的信息展示的，都可以叫作數字博物館。

1.沉浸式空間游覽

沉浸式空間游覽為人們所熟知的是線上線下的VR、AR、MR體驗與裝置，比如VR體驗館、VR全景漫游、VR頭盔、AR眼鏡、基于App的AR交互（與真實地理位置結合/不受真實地理位置限制）等等。

早在21世紀初故宮就基于官式古建筑三維數據庫，衍生了六部介紹典型建筑及其歷史的VR作品《紫禁城·天子的宮殿》《三大殿》《養心殿》《倦勤齋》《靈沼軒》《角樓》，在故宮文化資產數字化研究所的演播廳播放（圖8）。后來為了擴大影響力，逐步增加端門數字博物館與北京奧林匹克塔演播廳，再到穿戴VR眼鏡的網絡VR。

再如，世界遺產韓國昌德宮推出5G增強現實游覽App。在昌德宮現場，用戶通過App可以跟隨虛擬神獸導游Haechi游覽整個昌德宮，并獲得12處互動體驗（圖9a）。此外可以切換輪椅模式與行走模式，獲取無障礙的游覽體驗。新冠疫情期間，App增加了居家模式，不需要在昌德宮現場，也能利用AR技術游覽互動[22]（圖9b）。

對于已經毀壞失去其原貌的建筑遺址來說，利用虛擬技術對其外貌復原展示而非原址重建，是對建筑遺產“原真性”的尊重。例如“數字圓明園”項目，借助計算機圖形學、VR及AR技術，讓圓明園的虛擬復原模型與現場遺址相結合，既保留了真實遺址的警示作用，又讓人們重見圓明園昔日風采。再如，“古奧林匹亞：公共場所（Ancient Olympia： Common Grounds）”項目對27個古奧林匹亞遺址建筑的內外部進行了精美復原（圖10），用戶可以通過網頁與App查看遺址的3D視圖，App增加的AR模式讓用戶在任意現實環境中感受遺址。在雅典奧林匹克博物館MR展覽現場，用戶使用特制的HoloLens頭盔將置身于虛擬與現實的混合世界中，沉浸式探索全三維的古奧林匹亞歷史古跡。

但是建筑遺產的三維模型是龐大的數字資源，如果在本地讀取，就需要龐大的終端內存與長時間的下載，而云計算技術能夠允許用戶在終端在線瀏覽三維數據。例如莫高窟推出云技術游戲“數字藏經洞”，通過數字照掃、三維建模等技術還原了莫高窟1600米外崖面原貌，并對“三層樓”和莫高窟第16、17窟進行了毫米級的復刻，超擬真的數字模型實現了高精數字孿生。這形成了超過36GB的龐大數字資產，但依靠云計算技術，所有資產的渲染全在云端完成，公眾只需要在手機上輕輕點擊就能體驗（圖11）。

此外，有一種特殊的“數字博物館”是AR文創。用戶用智能手機或平板電腦掃描文創上的AR識別卡，屏幕上即可顯示建筑的三維孿生模型，以及附加的聲音、文字、特效等，比如紫禁城600年AR紀念券、恭王府AR卡片、圓明園AR卡片。哈爾濱圣·索菲亞教堂利用攝影測量與AR技術完成了教堂三維模型的AR組裝明信片，以多種形式展示了建筑的內外部空間（圖12）。

2.多樣性信息展覽

建筑遺產的價值，不僅僅存在于建筑的空間、樣式、紋理等外在形式，還體現在通過建筑遺產的可移動文物、歷史資料、研究資料等傳達的歷史價值、文化價值、時代價值、科技價值。在計算機與網絡技術發展的早期階段，就有了以文字加圖片形式展示的文化遺產網頁數據庫。隨著技術的持續發展，現在更多的在線數據庫結合VR全景、AR互動等新技術，借助于更加強大的算力平臺，讓數字博物館輕量化地呈現于客戶端，比如“故宮博物院”“云游敦煌”“云上龍門”“避暑山莊及周圍寺廟”等小程序，包括了數字文物庫、數字藏品庫、研究資料、保護信息、地圖導覽、全景漫游、三維展示、展覽信息、在線講解等多樣信息展示。

三、建筑遺產保護領域的數字孿生體系架構

上文對建筑遺產數字孿生階段案例進行了介紹，但是完整的數字孿生是全階段實現的、集成的系統。架構建筑遺產保護領域的數字孿生體系，需要一套完整的建筑遺產數字孿生搭建流程提供應用指導。

如上海宋慶齡故居設計了一套較為完整的數字孿生管理系統構建流程（圖13）。首先應用地面三維激光掃描、手持激光/結構光掃描、無人機攝影測量、全景技術進行系統的數字化信息采集；其次，結合BIM和基于物聯網的環境監測技術，實時采集傳感器接收到的監測數據，并將監測信息與BIM模型中的建筑構件關聯，實現建筑結構各部分性狀在線交互展示；最后，將GIS、BIM、全景漫游、物聯網、移動終端、二維碼等多種系統進行了整合，滿足歷史建筑保護運維管理的各項需要，從而實現了管理的可視化、精細化、一體化、遠程化與智能化[23][24]。然而，由于缺少“遺產活化”流程將遺產的價值進行傳播，因此也未能實現完整的數字孿生。

本文提出的基于數字孿生的建筑遺產保護路徑（圖14），從測繪、建模開始，首先搭建一個以空間圖形信息為基礎的初級數字孿生體，再利用BIM、GIS等技術將調查的各類信息植入相應的建筑構件或地理坐標，從而完成虛擬建筑遺產的重建與本地管理；接下來借助不斷發展的互聯網、算力、大數據、云計算等技術，實現在線數據庫的搭建，這意味著管理端的多端點同步管理和客戶端的信息共享。管理端利用物聯傳感技術實現對建筑遺產本體及環境的實時監測，利用仿真和AI等技術實現不同環境下的建筑行為預測；客戶端利用VR/AR/MR、云計算等多種技術手段，隨時隨地獲取沉浸式體驗與多元信息。最終讓建筑遺產的全生命周期管理與遺產價值傳播得到真正的實現。

建筑遺產保護領域的數字孿生技術，按照難易程度和應用順序大體可以分為六個等級[25]，逐步實現從“虛擬鏡像”“遺產活化”到“虛實共生”的躍升，從數字化、信息化到智能化的演進（圖15）。

激光掃描、攝影測量、全景攝影是目前在建筑遺產保護領域使用最為廣泛的數字孿生技術，輔助的3S技術也很成熟。VR技術的應用已經較為普遍，AR技術的應用案例也在增多，MR技術在逐步探索與實現中，美國蘋果公司（Apple Inc.）近期發布的MR頭顯讓MR技術距離人們的生活更近一步。BIM與GIS技術在20世紀末、21世紀初就已經開始推廣，至今已有完善的使用流程，相關引擎也在持續開發與增加中。HBIM自2007年被提出以來，其研究主要集中在對建筑遺產特殊構件庫的建設，以及與GIS的融合。傳感器與物聯網技術也有大量成果且在持續研究開發中。數字孿生對海量信息處理與運算的高要求有賴于計算機和通信技術的進步，就目前情況而言，計算技術呈指數級增長，存儲和帶寬也在增長，云平臺、物聯網和分析技術領域都進行了大量投資。AI技術的發展速度持續加快，各種AI工具不斷涌現，但是實現自主迭代、自主決策依然需要進一步的研究與發明創造。

四、總結與展望

我國對建筑遺產數字化工作的重視程度日漸提高，但也存在后續工作乏力，信息化建設和智能化程度有待進一步提升等問題。本文試圖用數字孿生為建筑遺產數字化提供整體視角，探討回答了“數字孿生對建筑遺產有什么意義”“如何將數字孿生理論與技術應用到建筑遺產保護”幾個問題。討論了建筑遺產保護領域的數字孿生邏輯與理想的建筑遺產數字孿生的階段及其技術，提出了建筑遺產數字孿生的實現路徑與技術應用等級。

目前已經有相當數量的建筑遺產保護實踐蘊含著數字孿生內涵。但是要實現真正的數字孿生，在基于數字孿生的建筑遺產保護路徑下，仍然要對共享與整合加以重視。

文化遺產是人類的共同遺產，其歷史、藝術、科學、文化等價值需要通過傳播才能夠實現，保護的最終目的是確保其始終都可以為公眾所用。然而現在有很多建筑遺產調研成果都僅限于被研究者與管理者使用，沒有在網絡開放平臺上與公眾共享，或者成果更新發布的速度太慢，開放性與共享性有待增強。

建筑遺產保護的管理信息是多方面多學科的，而目前大部分的管理系統是孤立的，缺乏成熟的集成平臺。為了打破信息孤島、提升數據時效性、增強交互協作，如何協同HBIM與GIS構建起建筑遺產內外空間數據關系體系，制定出針對建筑遺產保護的專業化軟件融合開發方案，高效實現數據轉換、融合、組織、操縱、分析和表現，以及開發統一的數據管理平臺，這些都是未來需要攻克的技術障礙。

數字孿生最終要實現對建筑遺產的全生命周期管理與價值傳播，最大程度讓公眾從中受益，是其應用于建筑遺產領域的核心要義。未來，擁有一個融合建筑、地理、監測、文物、環境、行政、人事等系統的跨生命周期的集成性管理平臺，并最大程度實現建筑遺產資源共享是其數字化轉型的發展目標。作為一種充分利用模型、信息、智能并集成多學科的技術平臺，一個完全的“數字孿生”的建筑遺產的實現，需要相關行業長期的共同努力。

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（責任編輯：孫秀麗）