智慧建筑與城市遺產：應用及相關思考

引言

意大利拉奎拉大學的“運用信息與通信技術創新城市規劃”（INCIPICT）+5G跨學科項目，旨在通過先進的信息技術手段，推動拉奎拉市在2009年地震后的智慧城市轉型。自2017年起，項目進一步擴展至5G技術的應用研究。本文將詳細介紹該項目中涉及文化遺產價值化的具體活動，特別是利用移動增強現實（AR）技術對歷史城市建筑遺產和城市空間進行虛擬重建的創新實踐。

項目背景與目標

項目背景

2009年4月6日，意大利中部的拉奎拉市遭受了一場6.3級的強烈地震，造成了嚴重的人員傷亡和財產損失。這場災難不僅破壞了城市的基礎設施，還嚴重損毀了許多歷史建筑和文化遺產。為了應對這一挑戰，拉奎拉大學啟動了INCIPICT項目，旨在通過信息與通信技術（ICT）創新城市規劃，實現城市的智慧化轉型。

項目目標

INCIPICT項目的總體目標是通過科學研究和技術應用，幫助拉奎拉市在災后重建過程中實現智慧城市的愿景。項目不僅關注基礎設施的恢復和升級，還特別強調文化遺產的保護和價值化。自2017年起，項目進一步拓展至5G技術的應用研究，探索其在智慧城市建設和文化遺產保護中的潛力。

文化遺產價值化的具體活動

移動AR應用的開發

INCIPICT項目的一個重要組成部分是利用移動AR技術對歷史城市建筑遺產和城市空間進行虛擬重建。研究團隊開發了一款移動AR應用程序，用戶可以在歷史中心區域自由移動，并通過智能設備實時查看多媒體信息和3D重建圖像。這些圖像可以疊加在當前的實景上，無需二維碼或其他物理標識。

虛擬重建的應用場景

1. 圣巴西利奧修道院廣場

   • 背景：圣巴西利奧修道院廣場是拉奎拉市歷史中心的一個重要區域，曾因1703年的地震受損，后經多次重建和改造。
   • 虛擬重建：研究團隊通過對歷史地圖、文本和圖像資料的深入研究，創建了17世紀圣巴西利奧修道院廣場的3D模型。用戶可以通過AR應用程序，站在歷史上的卡斯奇納大街（Via Cascina）和帕加尼卡大街（Via Paganica）上，實時查看16、19世紀的廣場景象。

2. 圣薩爾瓦多醫院

   • 背景：圣薩爾瓦多醫院位于拉奎拉市中心，經歷了多次改建和擴建。20世紀初，該地區的建筑結構和綠地分布發生了顯著變化。
   • 虛擬重建：研究團隊創建了20世紀圣薩爾瓦多醫院的3D模型，展示了1931-1934年間的建筑配置。用戶可以通過AR應用程序，查看醫院在不同歷史時期的面貌，了解其變遷過程。

用戶體驗與評估

為了評估AR應用的效果，研究團隊邀請了20歲左右的年輕人體驗該應用程序，并完成了詳細的調查問卷。問卷分為四個部分：

1. 基礎調查：了解用戶對數字遺產主題的已有了解和相關體驗。
2. AR和VR體驗：評估用戶使用AR和VR的具體體驗。
3. 可視化內容：探討用戶對可視化內容的關注程度和文化儲備。
4. 結論性問題：收集用戶的總體反饋和建議。

調查結果顯示，盡管用戶對技術并不十分熟悉，但他們對社交媒體和數字環境非常適應?；旌犀F實的觀看方式引起了用戶的濃厚興趣，特別是在與可視化內容相關的控制性問題上，證明了AR技術在凸顯建筑遺產方面的有效性。未來，項目計劃用更多的多媒體內容豐富可視化，并邀請不同年齡和文化背景的人群參與測試。

建筑與城市遺產

遺產的概念與定義

《巴拉憲章》

《巴拉憲章》（The Burra Charter）是澳大利亞遺產委員會制定的一份重要文件，它基于“遺產”的概念，界定了“地方”（place）的概念?！稇椪隆分赋?，地方是指一個從地理上界定的區域，可以包括元素、物體、空間和景觀。地方可能具有有形和無形的兩個維度，文化意義體現在地方本身及其結構、環境、使用、關聯、意義、記錄、相關的地方和相關的物體中。一個地方對不同的個人或群體可能有一系列的價值，人的責任在其中非常重要。

《世界遺產文化景觀》

聯合國教科文組織的《世界遺產文化景觀》指出，非物質文化遺產是傳統的，同時也是活態的。它不斷地被重新創造，并主要通過口頭傳播。在非物質文化遺產領域，很難使用原真性（authenticity）一詞，一些專家建議不要在活態遺產（living heritage）方面使用該詞。數字遺產已經變得舉足輕重，它根據遺產“實體數字化”（phygital）的發展路線，不僅與無形領域相結合，還與有形領域結合起來。

案例分析：塞萊斯蒂尼亞寬恕慶典

“塞萊斯蒂尼亞寬恕慶典”（Perdonanza Celestiniana）是一個典型的非物質文化遺產案例。這項儀式和慶?；顒幼?294年以來不間斷地流傳至今，為整個社區和拉奎拉市的轄區提供了連續感和文化認同。這些儀式和慶?；顒与x不開實體及其環境背景，這一點在穿越城市街道的游行隊伍和在五月山圣母大教堂舉行的儀式中得到充分體現。只有在這座還留存著制定該儀式的教皇塞萊斯廷五世墳墓的教堂里，這些儀式才能得以實現。有形層面與無形層面是不可分割的。

建筑遺產的可視化戰略

3D建模與可視化

在建筑遺產領域，圖像的生成源自復雜的信息系統的可視化，其中許多系統是空間形態的（3D模型）。隨著3D數字建模技術的普及，考古學者率先體驗了用虛擬來展示考古發現和重建不再存在的配置。這些嘗試引發了人們對基于計算機的可視化應用潛力的思考。

《倫敦憲章》與《塞維利亞準則》

《倫敦憲章：關于基于計算機的文化遺產可視化》（The London Charter）和《關于國際虛擬考古的塞維利亞準則》（Principles of Seville）是兩個重要的指導文件?！秱惗貞椪隆肪哂衅毡楹涂鐚W科的價值，旨在為文化遺產研究與交流中使用的基于計算機的可視化方法和成果建立準則?！度S利亞準則》提出了考古學的指導方針，特別強調“透明性”原則，即所有基于計算機的可視化必須是透明的，可以由其他研究人員或專業人員進行檢驗。

建筑遺產模型的創建

建筑遺產模型植根于建筑調查，是一個對知識進行歷史批判性處理的過程。創建這些模型需要對建筑文物的特點、歷史及建筑價值進行解釋?？脊艑W領域和建筑學領域在方法論、具體關注點、表現策略、所表現的遺產特征以及文獻資料等方面存在諸多不同。然而，兩者都依賴于歷史批判性研究，通過3D建模技術將離散的二維表述轉化為三維連續體。

兩個案例分析

案例一：圣巴西利奧廣場

歷史背景

20世紀之前，圣巴西利奧廣場和圣阿涅塞（St. Agnese）兩座修道院構成了一個大的開放性空間。該地區通過從卡斯奇納大街（Via Cascina）和帕加尼卡大街（Via Paganica）延伸出的小道與歷史中心相連。1703年地震后，兩座修道院的配置被更新，圣彼得和尼科洛·德拉·根卡（St. Pietro e Nicolò della Genca）小教堂被拆除?！赌闷苼龇ǖ洹返膶嵤┖鸵獯罄鯂慕y一進一步改變了這些建筑的用途。

虛擬重建

研究團隊通過對歷史地圖、文本和圖像資料的深入研究，創建了17世紀圣巴西利奧廣場的3D模型。用戶可以通過AR應用程序，站在歷史上的卡斯奇納大街（Via Cascina）和帕加尼卡大街（Via Paganica）上，實時查看16、19世紀的廣場景象。此外，還對不再存在的或已經被改造的建筑物進行了可視化，如前醫院的配置（16、18、19世紀）。

案例二：五月山圣母堂

歷史背景

五月山圣母堂是“塞萊斯蒂尼亞寬恕慶典”儀式中的關鍵建筑，其配置基本保持中世紀的風貌。20世紀70年代初，為了將教堂恢復到一個假設的中世紀外觀，修復過程中拆除了原本的巴洛克結構?；趯Ξ斍敖烫玫臄底终{查，研究團隊創建了一個巴洛克結構主殿的3D模型。

虛擬重建

用戶可以通過AR應用程序，動態地、實時地查看與移動設備所拍攝的內容相關的信息，實現對圣母堂的可視化和評價，以講述它的歷史。未來的研究路線將涉及用戶對這些觀看效果的評價，邀請不同年齡層和文化背景的人群參與體驗并回答調查問卷，以評估這種通過AR應用講述歷史的方法的有效性。

總結

構建智慧城市的傳統路徑側重于基礎設施網絡，現在發展到了文化層面，而“智慧城市”的概念正在向“智慧場所”轉變。從操作上來說，“智慧/智能”要求將“對象物”與傳感器統合，以信息豐富它們，使它們能夠與環境和人實現互動。尤其是混合現實的應用，允許在建筑物和周圍環境中添加多媒體信息，從而在完全尊重藝術作品的歷史物質性的前提下支持更先進系統的發展。

拉奎拉大學的研究團隊通過INCIPICT項目，利用移動AR技術對歷史城市建筑遺產和城市空間進行虛擬重建，旨在“增強”拉奎拉的文化、建筑和城市遺產。該應用可實施于城區和特定的室內空間，通過實時疊加其歷史形態的3D虛擬重建，來講述古跡遺址和場所的歷史。其必要的條件是建筑歷史配置的3D科學模型，必須依據對現狀的調查和歷史文獻資料進行嚴格建構?？傮w目標是為歷史中心區域配置一座“數字博物館”，城市本身被設置為一個博物館，人們可以通過穿行其空間和參觀建筑而自由獲得信息。

我們相信，建筑在時間的推移中經歷了不斷被改變和分層，是導致其當前形態和帶來當下文化的那些思想的見證。它們體現了自身有形的價值，同時也是無形價值的一面鏡子。在建筑遺產領域，特別是在建筑和城市領域，隨著時間推移所發生的變化可以通過3D模型來展示，這些模型需要基于科學的研究與建模過程來創建。增強現實和混合現實的可視化提供了一個機會，可以在智能設備屏幕上顯示建筑物經歷的改造并疊加在當前視野上，與現存文物產生關系，以突出其歷史。移動AR讓每個人都有機會與建筑文物進行全景式的實時互動。此外，移動AR技術允許在沒有任何物理互動的情況下實現信息的可視化，例如不需要插入傳感器，甚至連帶二維碼的表格或說明都不需要，也就是不使用任何額外物質系統，從而促進對建筑遺產本身的尊重。外墻或建筑空間是建筑3D模型圖像直接疊加的目標，這就支持了對歷史建筑的解釋。通過這種方式，信息和通信技術可以支持智能遺產發展的新進程，也可以支持遺產的智能解釋和展示。