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数字化技术赋能古建筑文化遗产保护利用研究
文章字数：2038
摘要：为提高古建筑文化遗产保护利用水平，解决人工巡检主观性强、检测周期长的问题，创建数字化损伤检测技术体系。本文通过获取古建筑表面图像来完成裂缝、剥落等各种损伤的标注工作，并使用旋转、翻转等方式来增加数据集。在此基础上，将检测结果应用到损伤状态调查、数字档案创建、动态监测和修缮方案制订等环节，从而构建起数据采集、智能识别、风险分析、保护决定相衔接的运用模式。
关键词：数字化技术；古建筑；文化遗产；损伤检测
古建筑文化遗产具有特定的历史时期审美特点，但由于长时间的保存，受材料老化、自然风化和生物作用的影响，在建筑表面会形成裂缝、剥落等损坏。随着数字图像处理以及深度学习技术的发展，用智能检测模型提取古建筑损伤特征，可以提高损伤识别的效率和结果的客观性。基于此，本文从构建多类损伤数据集、检测模型的改进以及保护利用的应用这三方面入手来研究数字化技术对古建筑保护管理的作用。
一、古建筑多类别损伤数据集构建
以砖石、木构、瓦面和灰塑等不同的材料表面为对象，对裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等常见的损伤进行图像采集、分类、标注和样本增强。采集阶段要包含各个建筑部位、不同拍摄距离、光照状况、损伤大小等，从而使样本可以体现出古建筑损伤形态的不规则性、边界不清以及多种损伤共同存在的特点。经过图像筛选后，按照统一的损伤定义以及标注标准，用Labelme工具精准圈定目标区域并得到符合YOLO训练要求的标注文件，再做一次标注结果的核验，从而缩减类别出错和边界不精确的情况出现。对裂缝样本多、剥落和生物侵蚀样本少的图像进行翻转、旋转、亮度和对比度的调整、Mosaic拼接等操作来增加样本数量，同时还要对少数类别的图像做定向增强来改善样本分布不均的问题[1]。
二、数字化损伤检测赋能古建筑文化遗产保护利用
（一）支撑古建筑损伤状态调查。根据建筑单体、立面、构件、局部区域来划分调查单元，用相机、无人机或者移动终端采集砖墙、木构、屋面、装饰构件表面图像，将图像输入多类损伤检测模型中，自动识别出裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等损伤类型，输出损伤位置、数量、范围和置信度等信息。对梁柱节点、檐口、墙体转角、屋面连接部位等重点部位要加大图像采集密度，用检测框分布和损伤面积统计来判定局部劣化程度。根据建筑编号、构件名称、损伤类型、拍摄时间、空间位置等对调查结果进行分类汇总，得到古建筑损伤分布图和状态清单，减少人工逐点检查造成的遗漏和判断误差[2]。
（二）建立古建筑损伤数字档案。以多类别的损伤数据集和检测模型的输出结果为依托，将古建筑的基本信息、构件的位置、损伤图像、损伤种类、检测的时间、识别的置信度、损伤的范围以及复核的结论都归入数字化管理平台。档案建设要按照建筑单体、空间区域、构件种类、损伤种类进行分级目录设置，给每一处古建筑以及重点构件赋予唯一的编码，使原始图像、标注文件、模型检测结果和现场调查记录能够关联存储。对裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等损伤要保留不同时间点的图像资料和检测数据，记录损伤的数量、面积、长度和变化趋势，形成可以不断更新的时序档案。
（三）开展古建筑损伤动态监测。以定期图像采集、多类损伤识别、历史数据对比为依托，对古建筑表面损伤的发展过程进行连续跟踪。监测工作要按照建筑单体、立面、构件、重点部位设置固定采集点，统一拍摄角度、距离、光照条件、图像分辨率，定期获取裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等损伤图像，输入优化后的检测模型，提取损伤类别、空间位置、数量、范围、识别置信度。根据各个时期检测结果进行对比，分析裂缝长度、剥落面积、风化范围以及生物侵蚀覆盖情况的变化，从而找出损伤的扩展、稳定和新产生的变化。
（四）辅助古建筑修缮方案制定。数字化损伤检测可以给古建筑修缮方案的制定提供客观、具体的量化数据支持。应将模型识别出的裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等损伤结果同建筑构件编号、空间位置、材料种类和历史修缮记录一一对应，得到损伤分布图、构件状态清单和风险等级表。根据损伤数量、范围、发展速度和所在部位的重要程度，将承重构件、连接节点、墙体转角、屋面接口、装饰构件等分为不同的等级，并给出优先处理的区域。对细小裂缝、轻度风化用持续监测、表面清理、局部加固的方法处理；对剥落范围扩大、裂缝持续延伸、多类损伤复合的部位，根据现场复核结果确定补砌、灌浆、嵌补、构件加固的方案。
三、结束语
综上所述，数字化技术给古建筑文化遗产的保护利用赋予了高效、客观的技术手段。利用多类别的损伤图像数据集来改进深度学习检测模型，可以实现裂缝、剥落、风化和生物侵蚀等各种损伤的自动识别，给古建筑的状态调查提供量化的依据。将检测结果一直保存在数字档案中，和不同时段的图像一起进行动态比较，可以找到损伤的发展趋向，找到主要的风险点，从而确定修缮的先后次序和技术方法。
参考文献：
[1]渠波.古建筑及其附属文物的数字化传承与展示——基于文化遗产保护视域[J].中外文旅交流,2026(9):194-196.
[2]马守恒.数字化赋能锦州古建筑文化遗产保护与利用[J].房地产世界,2026(9):5-8.
作者单位：北京建筑大学机电与车辆工程学院
关键词：数字化技术；古建筑；文化遗产；损伤检测
古建筑文化遗产具有特定的历史时期审美特点，但由于长时间的保存，受材料老化、自然风化和生物作用的影响，在建筑表面会形成裂缝、剥落等损坏。随着数字图像处理以及深度学习技术的发展，用智能检测模型提取古建筑损伤特征，可以提高损伤识别的效率和结果的客观性。基于此，本文从构建多类损伤数据集、检测模型的改进以及保护利用的应用这三方面入手来研究数字化技术对古建筑保护管理的作用。
一、古建筑多类别损伤数据集构建
以砖石、木构、瓦面和灰塑等不同的材料表面为对象，对裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等常见的损伤进行图像采集、分类、标注和样本增强。采集阶段要包含各个建筑部位、不同拍摄距离、光照状况、损伤大小等，从而使样本可以体现出古建筑损伤形态的不规则性、边界不清以及多种损伤共同存在的特点。经过图像筛选后，按照统一的损伤定义以及标注标准，用Labelme工具精准圈定目标区域并得到符合YOLO训练要求的标注文件，再做一次标注结果的核验，从而缩减类别出错和边界不精确的情况出现。对裂缝样本多、剥落和生物侵蚀样本少的图像进行翻转、旋转、亮度和对比度的调整、Mosaic拼接等操作来增加样本数量，同时还要对少数类别的图像做定向增强来改善样本分布不均的问题[1]。
二、数字化损伤检测赋能古建筑文化遗产保护利用
（一）支撑古建筑损伤状态调查。根据建筑单体、立面、构件、局部区域来划分调查单元，用相机、无人机或者移动终端采集砖墙、木构、屋面、装饰构件表面图像，将图像输入多类损伤检测模型中，自动识别出裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等损伤类型，输出损伤位置、数量、范围和置信度等信息。对梁柱节点、檐口、墙体转角、屋面连接部位等重点部位要加大图像采集密度，用检测框分布和损伤面积统计来判定局部劣化程度。根据建筑编号、构件名称、损伤类型、拍摄时间、空间位置等对调查结果进行分类汇总，得到古建筑损伤分布图和状态清单，减少人工逐点检查造成的遗漏和判断误差[2]。
（二）建立古建筑损伤数字档案。以多类别的损伤数据集和检测模型的输出结果为依托，将古建筑的基本信息、构件的位置、损伤图像、损伤种类、检测的时间、识别的置信度、损伤的范围以及复核的结论都归入数字化管理平台。档案建设要按照建筑单体、空间区域、构件种类、损伤种类进行分级目录设置，给每一处古建筑以及重点构件赋予唯一的编码，使原始图像、标注文件、模型检测结果和现场调查记录能够关联存储。对裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等损伤要保留不同时间点的图像资料和检测数据，记录损伤的数量、面积、长度和变化趋势，形成可以不断更新的时序档案。
（三）开展古建筑损伤动态监测。以定期图像采集、多类损伤识别、历史数据对比为依托，对古建筑表面损伤的发展过程进行连续跟踪。监测工作要按照建筑单体、立面、构件、重点部位设置固定采集点，统一拍摄角度、距离、光照条件、图像分辨率，定期获取裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等损伤图像，输入优化后的检测模型，提取损伤类别、空间位置、数量、范围、识别置信度。根据各个时期检测结果进行对比，分析裂缝长度、剥落面积、风化范围以及生物侵蚀覆盖情况的变化，从而找出损伤的扩展、稳定和新产生的变化。
（四）辅助古建筑修缮方案制定。数字化损伤检测可以给古建筑修缮方案的制定提供客观、具体的量化数据支持。应将模型识别出的裂缝、剥落、风化、生物侵蚀等损伤结果同建筑构件编号、空间位置、材料种类和历史修缮记录一一对应，得到损伤分布图、构件状态清单和风险等级表。根据损伤数量、范围、发展速度和所在部位的重要程度，将承重构件、连接节点、墙体转角、屋面接口、装饰构件等分为不同的等级，并给出优先处理的区域。对细小裂缝、轻度风化用持续监测、表面清理、局部加固的方法处理；对剥落范围扩大、裂缝持续延伸、多类损伤复合的部位，根据现场复核结果确定补砌、灌浆、嵌补、构件加固的方案。
三、结束语
综上所述，数字化技术给古建筑文化遗产的保护利用赋予了高效、客观的技术手段。利用多类别的损伤图像数据集来改进深度学习检测模型，可以实现裂缝、剥落、风化和生物侵蚀等各种损伤的自动识别，给古建筑的状态调查提供量化的依据。将检测结果一直保存在数字档案中，和不同时段的图像一起进行动态比较，可以找到损伤的发展趋向，找到主要的风险点，从而确定修缮的先后次序和技术方法。
参考文献：
[1]渠波.古建筑及其附属文物的数字化传承与展示——基于文化遗产保护视域[J].中外文旅交流,2026(9):194-196.
[2]马守恒.数字化赋能锦州古建筑文化遗产保护与利用[J].房地产世界,2026(9):5-8.
作者单位：北京建筑大学机电与车辆工程学院