摘要：本研究是针对新常态背景下广州市历史建筑保护工作参差不齐，亟需全市统一标准、统筹协调的问题。在对广东省历史文化、相关法规政策和广州市保护工作情况等现状充分分析的基础上，并结合国内外同类型项目案例和研究进展，制定技术标准和数据标准，进而指导建设将各市县历史建筑的数据纳入进行“一张图”统一管理的信息平台。该平台以地理信息数据为核心，辅以三维倾斜模型、三维实景影像、三维精细模型、激光点云数据、图像图片、历史资料等多源数据，结合三维数据融合展示技术，实现历史建筑改造方案评价，为历史建筑改造提供科学决策与支持；并结合三维激光扫描技术，获取历史建筑精细结构，为历史建筑的科学管理和保护提供决策依据。

　　关键词：历史建筑保护；标准；信息平台；地理信息数据

　　一、研究背景

　　（一）新常态背景下，历史建筑保护是落实新型城镇化发展的必然要求

　　早在2008年《历史文化名城名镇名村保护条例》对历史文化名城、名镇、名村保护范围内的历史建筑提出了挂牌、建档、维护、修缮、迁移、拆除等方面的保护规定。2016年2月，《中共中央 国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》（中发〔2016〕6号）中，“塑造城市特色风貌”作为重要内容之一被提出，要求“加强历史建筑保护传承和合理利用，保护古遗址、古建筑、近现代历史建筑”，并明确提出“用5年左右时间，完成所有城市历史文化街区划定和历史建筑确定工作”。

　　为贯彻落实《中共中央 国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，2016年8月，住房城乡建设部办公厅关于印发《历史文化街区划定和历史建筑确定工作方案》的通知要求，对全国设市城市和公布为历史文化名城的县开展历史文化街区划定和历史建筑确定工作并确定了“五年计划三年完成”的工作目标，即“核查所有设市城市和公布为历史文化名城的县中符合条件的历史文化街区和历史建筑基本情况和保护情况，公布历史文化街区和历史建筑名单”；同时，对工作期限作了明确的规定，“划定、确定工作为期5年。前3年基本完成目标任务，……到2020年末，全面完成历史文化街区划定和历史建筑确定工作”。

　　（二）历史建筑保护是我省城镇工作的重要内容

　　结合中央对历史建筑保护工作要求，广东省住建厅发布的《印发关于加强优秀历史建筑保护工作指导意见的通知》（粤建市〔2010〕3号），提出了对历史建筑的原则性保护要求和措施。《广东省城乡规划条例》等法规对历史建筑保护提出明确的规定。2014年底，广东省人民政府办公厅印发《关于加强历史建筑保护的意见》（粤府办〔2014〕54号）（以下简称《意见》），明确提出“2014年底前，各地须公布一批历史建筑保护名录；2017年底前，基本建立覆盖全市范围的历史建筑保护名录，”“到2020年，形成系统完善的历史建筑保护体系和长效管理机制”。《意见》还明确提出“建立历史建筑信息管理系统”。

　　国家和省对历史建筑保护工作的重视，说明历史建筑是城市规划建设管理的重要内容；同时，相关政策文件确定的工作目标和规定的时间节点表明，我省的历史建筑普查、建档、保护工作时间紧，任务重。

　　（三）历史建筑保护工作参差不齐，亟需全市统一标准、统筹协调

　　响应中央、省对历史建筑保护工作的要求，我市已开展历史建筑普查工作，同时，为对历史建筑进行更加科学、妥善的保护，省住建厅和广州等11个城市正在研发或已经建立历史建筑信息系统，用于历史建筑的建档、管理工作中。如，广州市历史建筑作为历史建筑的一个重要内容纳入广州市历史建筑普查数据管理系统中，并与其它规划信息管理平台的对接，实现了历史建筑保护与总规、控规等相关法定规划的协调和衔接；又如，将无人机、三维激光扫描等数字化技术运用到历史建筑建档中，对历史建筑的保护展示、利用实施更先进、更有效的管理。

　　同时，历史建筑建档和信息平台建设方面的工作进展缓慢，已公布的历史建筑数量存在很大差距，广州市通过第三次全国文物普查或专项的历史建筑普查，对全市的历史建筑进行了摸查，由于未明确历史建筑认定标准、资金欠缺等原因，未能对海量的线索进行进一步的筛选，形成历史建筑名录和开展历史建筑建档、挂牌等工作。

表1-1 历史建筑保护工作进度汇总表

　　（四）信息平台建设实现历史建筑信息的归档、动态维护和协同

　　历史建筑信息平台是综合GIS、网络、软件开发、CAD等多项技术的统一平台，具有多人并行工程特点，侧重于全过程的信息互通、数据处理和管理，以及与其他规划，特别是法定规划的协同和衔接。调研所获取的历史建筑位置、平面、立面、年代、保护范围等数据信息，将以标准化的格式存储于同一信息平台，实现不同地区数据的共享和协调。通过设置一定权限，实现对数据的动态维护，保证了历史建筑数据信息的实时性和准确性。此外，将历史建筑的信息平台与控规、土规等其它法定规划的信息平台进行衔接，实现历史建筑保护与法定规划的协调，便于日常的规划实施和管理，实现对历史建筑的妥善保护。当前广州市历史建筑信息采集与管理应用方面遇到的问题包括：1）数据采集方面：外业采集成果为纸质表格，更新困难，缺乏精准的地理坐标信息，难以形成“一本账”；2）数据管理方面：缺乏“一张图”管理，大部分数据以纸质形式存在，缺乏电子记录；数据跨越时间长，缺乏完整记录，数据格式差异大，并缺乏统一的数据成果标准，管理起来难度大；数据存在多个坐标系，坐标不统一；数据缺乏有效的动态更新机制，无法保证数据的实时性；3）文物管理方面：各级、各类文物的管理是基于word电子表单方式和纸质档案，缺乏信息化系统进行高效“一体化”管理；4）文物应用方面：缺乏有效的信息平台对历史建筑进行多元化、层次化重现与分析；缺乏公开的信息平台向公众共享、宣传、教育、传承保护历史建筑。

　　在这样的背景下，如何普查、管理并利用已经建成或正在建设的各级各类历史建筑测绘数据集，并提供三维可视化的空间信息服务，已成为历史建筑空间数据生产、管理、应用服务领域面临的首要问题。本项目围绕上述若干个问题，以提升历史建筑管理信息化与智能化为目标，提出“一个平台”、“一套机制”和“两个标准”，对历史建筑智慧护管数字平台进行了综合研发。

　　二、研究思路

　　计算机和空间信息技术的发展为遗产保护提供了一种新的思路。随着信息技术的运用，思维方式、规划方法、联系媒介和成果形式都呈现出新的格局。在思维方式上，传统保护方法主要基于形态学，在保护对象的分析过程中注重定性分析和经验把握。信息技术可以进行精确的量化分析，通过对保护对象全覆盖的信息记录，使分析更加全面、系统、精确；在规划方法上，传统保护方法带有静态规划特性。它的分析手段和推演出来的决策难以应对保护对象的发展变化。而信息平台是建立在大量信息数据的基础上，其动态特性和多元特性更加突出。通过高度发达的信息处理技术，信息平台可以整合信息之间隐含的线索关系，呈现最新发展动态，并方便与相关的各部门、各利益单位交换意见；在联系媒介上，信息平台主要依赖于“面对面”的资料收集和信息交流。而数据库可以提供远距离媒介支持，既可以高效地收集信息，共享信息，也可以通过Web GIS等技术积极推广保护规划，扩大其影响力；在成果形式上，传统保护方法的成果主要是图纸、画册等纸质文件，在修改、保存、传递、公示等方面存在成本高、同步性差等特点。而数据库成果可以通过网络实现快捷方便的编辑、修改、保存、传递和公示。

图2-1传统方式和信息技术运用背景下历史建筑保护方式比较

　　本项目在统筹广州市历史建筑信息化保护工作和传统保护手段的差异性，将广州市历史建筑数据通过统一标准上报和定期的维护，实现全市历史建筑信息的标准化和数字化建档。以信息平台平台为纽带，省和广州市分工明确，保工作的高效进行：省厅层面负责软件开发、数据标准的制定、数据的整合和信息平台的建设；广州市政府负责基础资料的制作、外业采集信息的采集、内业数据的补充完善和上传。

图2-2省、市联动示意图

　　此外，广州市历史建筑智慧护管数字平台将与省规划信息平台进行衔接，历史建筑数据库将作为规划信息数据库的一部分，纳入统一的平台进行管理和使用，实现历史建筑保护与其他规划管理之间的协同，为统筹全市和督导广州市历史建筑保护工作提供信息技术的支撑，为历史建筑的规划管理和后续利用提供更科学、精准的分析。

　　本项目在进行充分的现状分析（包括对我省历史文化、相关法规政策和广州市保护工作情况）的基础上，提出本平台研发的主要需求；结合国内外同类型项目案例和研究进展，制定平台建设标准（包括技术标准和数据标准），进而指导信息管理平台的建设。

图2-3技术路线图

　　三、研究内容

　　基于对平台的需求分析，本项目的研究内容可归纳为三个主要方面：一套标准、一个数据库、一个信息管理平台。

　　一套标准：即历史建筑信息平台建设标准，包括技术标准和数据标准两部分。其中，技术标准包括系统性能、系统安全和系统接口三个方面；数据标准包括基础空间信息数据标准、采集数据入库标准。

　　一个数据库：即包括基础空间信息库、历史建筑专题数据库和其他相关数据库的综合库。

　　一个数字化平台：即历史建筑智慧护管数字平台，是整个系统建设的核心。它在统一的技术标准和数据标准的基础上，将各市县历史建筑的数据纳入统一的信息平台进行“一张图”管理。现阶段主要搭建信息管理平台的框架。

表3-1建设内容一览表

　　（一）标准建设

　　根据历史建筑智慧护管数字平台建设需要，制定平台技术标准和数据标准，技术标准包括：①系统性能标准；②系统安全标准；③系统接口标准。

　　数据标准包括：①历史建筑数据标准；②基础空间信息数据标准，包括数字线划图数据标准、影像数据标准等；③其他数据标准，包括实景影像数据、激光点云数据标准等。

　　（二）数据建设

　　数据建库，主要包括：①基础空间信息数据库。包括数字线划图整理入库、政务地图数据库、互联网地图数据库、影像数据库、数字高程模型、行政区划、地名地址等信息；②历史建筑专题数据库。对本次普查的不可移动文物、历史建筑与传统风貌建筑、古树名木等历史建筑专题资料和数据进行核查、扫描、提取、入库等，建立历史建筑数据库；③历史文化名城保护数据库。纳入历史文化名城规划及相关成果，主要包括：名城保护框架规划，市域历史文化保护规划，历史文化名镇、名村、历史文化保护区的保护规划，历史文化街区、历史风貌区的保护规划、历史文化名城保护线等数据；④其他数据库。包括不可移动文物、历史建筑与传统风貌建筑、古树名木的实景影像、激光点云、三维模型等数据。以各类数据库为基础，综合表达不可移动历史建筑、历史建筑及传统风貌建筑、古树名木的空间分布、照片、特征及属性，展示历史文化名城保护情况。

　　1、历史建筑专题数据内容

　　历史建筑专题数据需求包括数据普查涉及到的专题数据（包括不可移动历史建筑、历史建筑、传统风貌建筑、古树名木等）。对各级、各类不可移动历史建筑信息进行空间定位，并标注到电子地图上，从而能够在电子地图上直观形象地查询这些信息。核心数据如下所示：

表3-2历史建筑专题数据

　　2、基础空间信息数据内容

　　本项目基础空间信息数据包括了以下内容：

表3-3基础空间信息内容

　　3、其他数据内容

　　本项目其他数据包括了实景影像数据、三维模型数据以及激光点云数据，三类数据均以文件夹专有格式进行管理。

　　（三）系统建设

　　软件平台搭建与开发。主要包括：①野外采集子系统开发；④数据管理子系统开发；⑤信息管理系统开发。

　　1、数据管理子系统

　　数据管理子系统主要任务是对综合数据库进行管理，主要包括高精度数据坐标转换、普查数据管理、普查及历史数据入库管理、基础空间信息数据入库管理、其他新型测绘数据入库管理、数据编辑维护、数据资源目录管理、符号库管理、元数据管理、数据更新、数据备份管理等功能。

　　2、野外采集子系统

　　野外采集子系统面向历史建筑外业采集人员，部署于高精度的GPS采集机上，能使用照片、文字、语音、手簿等不同方式采集文物信息，并记录当前的地理位置，同步显示于采集终端的地图上，为采集人员查看采集效果提供支持。野外采集子系统主要实现历史建筑专题数据的采集。为方便作业人员使用，野外采集子系统包括：新建任务、加载任务、地图视图、轨迹记录、退出、数据上传、普查柔性表单加载等模块，其中地图视图又包括：添加采集点、添加相片、查询采集点、添加新书签、查询书签、测量距离、放大缩小、定位等功能。

　　3、信息管理子系统

　　信息管理子系统是对经过数据管理子系统入库检查后形成的历史建筑专项数据进行展示、管理、分析、统计等数字化管理功能。主要为历史建筑日常管理部门提供服务，包括不可移动历史建筑、国有可移动历史建筑的综合管理及多样化展示；主要功能为：常用GIS功能、遗产信息编辑、遗产信息展示、实时预警、档案管理、打印输出等功能。

　　四、创新点与特色

　　本研究依托集成内外业一体化、地理信息系统、三维虚拟现实、多源数据融合展示与联动更新等技术集成，基于广州市历年历史建筑普查数据、地理信息数据、三维精细模型、三维倾斜摄影模型、三维实景影像、三维激光点云、CAD图纸等数据，建立一个综合历史建筑数据库，为历史建筑信息采集-建档-存储-运用提出了一体化解决方案。通过技术研发，本研究取得的创新突破点如下：

　　（一）改变历史建筑信息普查作业方式，提高普查精度和效率，保证成果统一与完整。

　　本项目研发的野外采集GIS系统，相对传统测绘测量仪器、纸、笔、相机等多种仪器，简单、轻便、定位精度高，并且支持一人独立采集，同时直接上传入库，大大提高工作效率、减少劳动量。通过采集信息整理软件，保证了数据库成果的统一、完整。

　　（二）构建了历史建筑市区联动动态监管的管理模型，保证了历史建筑保护的高效率和高标准。

　　各级各部门通过专用账号登录平台，在权限内对历史建筑相关信息进行编辑、查阅和动态维护，保障市、区信息交互的高效、实时性。各区通过平台上报保护工作进展，市级层面对各区进行实时监控和指导，平台的数据统计、量化分析功能，为统筹全市保护工作、制定法规政策提供重要科学依据。

　　（三）建立了历史建筑内外业一体化生产体系，从野外采集到数据入库到平台到成果展示到公众服务形成了历史建筑信息服务五级全自动管理体系。

　　基于工业级移动设备研发信息采集系统，实现高精度单点定位信息采集、网络传输入库。平台提供运维、查询、浏览、统计、分析、展示、报表等功能，并以OGC标准接口的形式共享给各单位。将历史建筑信息以图文结合的方式向公众进行呈现，为公众提供多样化的服务，实现历史建筑信息的全民共享。

　　（四）搭建了广州市首个历史建筑保护平台，为历史建筑保护工作提供全流程数字技术支撑。

　　本项目研发了广州市首个针对历史建筑保护的信息管理平台，研发历史建筑数字化保护平台，实现外业采集、数据入库、信息管理、成果展示、公众服务等一体化，实现历史建筑信息动态监管和预警。

　　（五）提出并建立了一种新型多介质历史建筑档案数据库标准，让历史建筑信息化管理更科学全面高效。

　　平台支持多介质、多类型信息的数据归档和存储。除历史建筑基本信息外，还包括点云数据、结构图、三维模型、实景影像等新型数据，开辟了历史建筑建档、宣传、保护新途径。

　　（六）实现了对历史建筑多源大数据的挖掘和智能分析，为政府相关部门提供多层次多角度的决策支持。

　　通过对历史建筑多源大数据的挖掘，利用数据可视化分析、数据挖掘算法等对历史建筑档案进行智能分析，为各政府部门提供多层次多角度的辅助决策支持能力，实现历史建筑智慧保护与智慧管理。

　　（七）实现了对历史建筑进行虚实融合三维表达，为历史建筑提供全方位多角度观测效果。

　　采用创新的三维可视化融合技术，将可量测三维与全景影像进行空间校准配对，实现历史建筑在倾斜三维环境、三维激光点云与全景影像环境之间的自由漫游与切换。

　　五、成果市场推广应用前景分析  

　　依托于平台的成功推广，在历史建筑数字化管理研究工作中形成的“一个平台”、“一套机制”和“两个标准”技术保障下，研究建立广州市历史建筑保护工作体系，制定历史建筑信息采集、建档、存储和运用的一体化解决方案，成功采集了全广州市的历史建筑信息，并形成历史建筑信息汇总专题库。

　　（一）平台应用

　　通过对本项目技术和平台的不断改造完善，成功在多个项目中得到应用和推广，尤其是形成的历史建筑数字化保护的数据标准和技术标准，推动广州市历史建筑保护与管理走向标准化和高效化

　　项目成果取得了显著社会经济效益，推动了测绘地理信息科技进步和创新发展，彰显了测绘地理信息技术在国家大力倡导的文物抢救性与预防性保护并重、推动历史建筑展示利用方式融合创新的重要科学价值。

　　（二）推广措施

　　1、加强平台推广应用工作的组织领导

　　院各职能部门要加强对历史建筑数字管理关键技术集成创新与示范应用推广应用的组织领导，统筹协调平台建设、应用、数据交换与共享、保密管理等各方面工作，着力推进平台的广泛应用。作为平台的建设和管理单位，我院要负责平台的维护管理和数据的生产与共享，做好基础地理信息资源建设、更新、集成和分发服务工作；负责平台应用推广的引导，做好政府各部门及相关公共行业地理信息系统建设的统筹协调、监督指导，并在政策措施、共建共享等方面予以支持。同时，建立必要的协调管理机制，加强各部门、单位间的组织协调，促进平台的深度应用，统筹协调解决好平台建设与应用过程中遇到的困难和问题。

　　2、加快历史建筑信息采集、管理与保护工作

　　要加快完成历史建筑管理和保护工作，建立历史建筑基础地理信息定期更新和动态更新相结合的机制，不断完善各类各级历史建筑信息数据，实现数据采集的标准化和高效化，管理的现代化和自动化，实现信息动态更新机制，提高历史建筑保护工作管理水平，实现历史建筑保护管理的系统性和科学性，使其在历史文化名城保护中发挥核心和不可替代的作用，成为实施规划审批和文物保护范围预警保护、体现新型城市化要求的综合性、实用性平台。

　　3、推进历史建筑数据的共享与交换

　　要会同相关信息化主管部门牵头做好测绘地理空间数据的共享与交换工作，加紧制定历史建筑测绘地理空间数据交换政策和制度，明确共享交换内容和方式，规范数据标准，完善技术规程，逐步建立部门之间测绘地理信息资源共建共享机制。各相关单位可通过历史建筑数字管理关键技术集成创新与示范应用，在权限范围内使用历史建筑测绘地理信息和其他部门共享的相关专题信息。平台的地理信息数据由统筹管理部门负责采集和更新，各类专题信息数据由各权属部门单位负责汇交和更新。

　　4、做好平台的维护与管理

　　我院要全力做好地理信息数据的更新维护，提高对共享交换数据处理、整合与发布的效率；要加强平台决策分析应用开发关键技术研发，做好平台的功能升级，不断增强平台对外服务能力，进一步完善平台的数据交换机制，最终实现相关数据的在线交换和同步更新；要逐步完成与“智慧历史建筑”的对接工作，在以测绘领域作为切入口，在已建成的基础地理信息数据资源基础上，通过高精度自动化采集技术和物联网实时监测技术，摸清掌握历史建筑真实动态情况，结合三维建模技术，建构高精度激光三维模型及周边环境一体化三维场景，形成二三维结合地图，实现二三维一体可视化，为智慧历史建筑中的普查、保护、管理、应用、公众服务需求提供在线多源、多角度、全方位的历史建筑信息服务，形成多级互动的地理信息综合服务能力，满足历史建筑智慧管理应用对空间信息的需求。我院作为维护机构，要针对各应用部门单位做好平台应用的技术培训工作，为各应用单位提供强有力的技术支持，确保平台稳定、安全、有效地运行。

　　六、实施成效

　　本项目在统筹历史建筑信息化保护工作和传统保护手段的差异性，将广州市历史建筑数据通过统一标准上报和定期的维护，实现全市历史建筑信息的标准化和数字化建档。以信息平台为纽带，通过软件开发、数据标准制定、数据整合和信息平台的建设，完成基础资料制作、外业普查信息采集、内业数据补充完善和上传工作。

　　本平台的建成，将推动全市历史建筑的确认和建档，完成历史建筑线索的信息录入，可为历史建筑预保护和后续认定工作打下扎实基础。同时，在项目后期通过对成果以及应用的全面推广，可为其他城市的历史建筑的普查、认定和建档等相关保护工作提供新的思路。

　　此外，该平台所整合的历史建筑数据库可纳入“多规合一”、“一张图”等平台中，作为紫线图层的独立子图层，为历史文化保护与城市规划建设工作的协调提供决策依据。

　　（一）经济效益

　　历史建筑智慧护管数字平台是综合GIS、网络、软件开发、三维等多项技术的统一平台，具有多人并行工程特点，侧重于全过程的信息互通、数据处理和管理，以及与其他规划、特别是法定规划的协同和衔接。调研所获取的历史建筑位置、平面、立面、年代、保护范围等数据信息，将以标准化的格式存储于同一信息平台，实现不同数据的共享和协调。通过设置一定权限，实现对数据的动态维护，保证了历史建筑数据信息的实时性和准确性。运用该平台，可以保证信息交互的实时性、无纸化和准确性，大大提高工作效率，降低信息交互成本。

　　（二）社会效益

　　历史建筑智慧护管数字平台可以实现历史建筑相关信息的实时交互，通过对权限的设置，有关部门可对历史建筑进行实时更新，通过及时传达有关指示和建议，实现对历史建筑的实时有效的保护。

　　1、改变历史建筑信息普查作业方式，提高普查精度和效率，保证成果统一与完整：

　　本项目研发的野外采集GIS系统，相对传统测绘测量仪器、纸、笔、相机等多种仪器，简单、轻便、定位精度高，并且支持一人独立采集，同时直接上传入库，大大提高工作效率、减少劳动量。通过采集信息整理软件，保证了数据库成果的统一、完整。

　　2、满足历史建筑实际性的管理需求：

　　以实用为出发点，以整合历史建筑保护信息资源为主要内容，以动态、客观、准确地反映管理的整体实力和提供有效的科技决策手段为目标，建立了一个历史建筑信息与地理信息的高效管理平台。实现信息管理的准确性、及时性、科学性，大大提高历史建筑保护及考古工作的科技含量与管理水平，为城市规划、建设、管理提供决策支撑。形成文物保护和历史文化名城保护长效管理机制。

　　3、满足历史建筑的研究与公众教育需求：

　　本研究创新性地集成三维激光点云、倾斜三维、实景影像、二三维一体化等先进技术，利用历史建筑的多源数据，在遭到破坏后，提供恢复依据的真实资料。同时系统平台提供历史回溯、统计分析等功能，对研究文物及历史文化名城保护有很高的研究价值，将为子孙后代保留珍贵的财富。

　　同时，本研究建立了数字化的历史建筑保护体系，让广大市民及时了解历史建筑保护的科普知识和相关资料。建设单位也可以及时了解拟建地块范围内的历史建筑保护情况，了解相关的法律法规，具有很好的教育价值。

　　（三）环境效益

　　通过该平台可以实现对历史建筑更有效地保护，从而带动地区人文品质的提升，创造更加宜居的人居环境。