上海历史公园知识层级信息模型构建方法

历史公园知识层级信息模型构建方法

 

前文所述技术为历史公园信息模型构建提供了支撑，关键是如何基于当前技术优化模型构建方法，研究并提出针对需求优化系统和细化模型层次的策略。本研究总体思路如下：首先调查历史公园保护管理的需求，据此厘清数据的来源、类型、格式、存储、使用等（保护管理工作中的信息流）；其次从需求和历史公园信息特征出发，提出历史公园保护管理知识层级的构建方法；最后，基于知识层级提出历史公园信息模型构建的工作步骤与流程。

 

选取上海10座历史公园为对象进行实证研究，这些公园均在上海市绿化和市容管理局公布的名单中，包括古猗园、秋霞圃、醉白池、曲水园、复兴公园、桂林公园、中山公园、鲁迅公园、汇龙潭公园和方塔园[26]（表1）。该名单综合考虑了在本地区或全国拥有较高美誉度、保存较为完好、具有一定历史价值的园林。并且，上海市绿化和市容管理局发布的《上海市城市公园实施分类分级管理指导意见》针对历史公园的分类分级给出了具体评定细节，因此上述10座历史公园适合作为调查历史公园保护管理工作的对象。

 

 

本研究采用以半结构式访谈为主、问卷调研为补充的形式对公园管理工作人员进行调查。通过获取受访对象真实经验以及对历史公园改造事件的回忆，探讨历史公园保护管理过程中的信息需求。受访对象为近20年内经历过历史公园改造的参与者（设计师、工程师、管理人员等），同时要求管理人员具有20年以上的资深经历。样本的选择在管理改造对象，历史公园改造参与者岗位职能、参与改造年份等方面的比例较为均衡，基本可以反映上海市历史公园保护管理工作的现状、未来需求及更新改造的影响因素，具有一定的代表性。

 

访谈时间为2021年1—3月，共采访9位公园管理者，每次交谈时间在2h以上，访谈原记录文本共有8万余字。通过整理访谈文件，对保护管理工作有了大致了解，从中提取需要定量研究的问题——各公园的保护管理现状、公众对历史文化的感知度、保护管理信息需求，针对这些问题，进行问卷收集与量化分析。采用NVivo软件对访谈材料进行内容分析，提出历史公园保护管理全过程框架，包括遗产调查、动态监测、评估分析、实施处置、遗产解说5个部分，针对历史公园完善了景观遗产整体保护管理框架的内容。


 

 

信息流从广义来说指采用各种方式来实现信息交流，其中包括信息的收集、传递、处理、储存、检索、分析运用。基于城市文化景观文档工作“源”“存”“用”3个基本步骤[2]，将历史公园保护管理信息流分为信息需求、信息储存、信息平台3个环节（图1）。依据历史公园保护管理5个方面工作需求进行信息分类（表2），各公园可依据分类逐渐收集历史信息并电子化归档，构建数据库，以便进一步完善信息储存与信息平台构建。

 

遗产价值与空间实体的对应对遗产保护管理至关重要。针对历史公园具体信息分类，本研究进一步提出基于BIM族理论延展的“空间实体-时间属性-价值属性-说明文件”四维信息语义编码（图2），将历史公园多元信息与空间实体之间进行关联。空间实体依照价值判断和信息储存，分为整体范围、景点组件和实体空间信息3个层次；其中，实体空间信息又细分为8类，空间实体直接链接属于它的“基本属性”（表2中的信息分类）。保护管理全过程是个动态循环的过程，因此历史公园保护管理全过程中的信息储存非常需要时间属性的关联。时间属性包括：

 

1）具体时间，遗存或重建及其年份；

 

2）变化特征记录，相较其他时间、空间实体有何改变的文字记录与对应模型变化。空间实体所承载的无形资产才是历史公园的价值内核，同时价值属性也是空间实体分级的重要依据。价值属性包括原真性与完整性的判断、设计风格与风貌等故事性描述。说明文件指链接空间实体在具体操作中所涉及的过程文件。

 

 

借鉴BIM中的不同细节层次（levelofdetail,LOD）理论，可以对信息模型的知识层次进行分类，以应对数字模型制作过程中采集数据量大、制作困难、耗时长等问题，使其有针对性地满足保护管理工作中的不同精度需求，并据此建立信息模型构建的整体工作框架，旨在实现高效可行的信息模型构建与应用方法。

 

Guidi等在介绍“罗马再生”项目时详细说明了城市尺度中三维模型的多分辨率方法，将LOD的模型整合到一起，该理念属于模型的多精度表达[27]。另外，Castellano-Román等[17]提出遗产三维可视化需要精确测量技术，但并非必要，因为定义HBIM模型取决于评估所创建遗产模型的几何准确性和语义丰富性，高分辨率点云或自动生成的模型可能提供真实的现实图景，但不一定提供高水平的遗产知识，对此分析了CharterhouseofJerez建筑遗产HBIM案例，将LOD概念延伸为知识层级（levelofknowledge,LOK），针对保护管理工作需求区分不同等级的几何精度与语义层次。



基于此理论，本研究从历史公园保护管理全过程中提出满足历史公园不同情景需求的LOK，共分为4级：LOK100、LOK200、LOK300、LOK400（表3）。各级LOK分别对应了不同的应用情景，不同应用情景对模型的度量值与形态学值有不同倾向，故从可操作性上对信息模型进行2D、3D到4D分类，并且不同LOK层级对空间模型精度与语义类型有各自不同的要求，等级越高越复杂（图3）。

 

 
 

DiGiulio等为了应对复杂结构三维测量的主要挑战，解决三维数字模型制作过程中采集数据量大、过程耗时的问题，建立了一种优化的DAP[18]。其目的是通过处理以下问题来指导文化遗产数字化的过程，尊重文化资产的需求、要求和特性，这些问题包括：考虑耗时的过程和有限的3D文档预算、3D模型的准确性、遗产文件的复杂性、将元数据和语义集成到3D模型、将3D对象与其他多媒体信息（如图像、结构分析数据、材料、保存记录等）联系起来、使用广泛接受的标准归档3D数字记录。本研究结合DAP提出以LOK为中心的历史公园信息模型制作工作框架（图4）：

 

1）评估信息模型级别——在质量、时间、成本的基础上考虑空间模型精度与语义类型丰富度，配合当前保护管理工作需求所对应的功能情景，确定LOK层级；2）收集信息——根据LOK的语义类型丰富度确定所需信息，完成数据收集；

 

3）模型制作——模型可分为复原模型、现状模型，根据LOK层级确定空间模型精度进行制作；

 

4）信息模型构建——根据LOK层级进行信息附加、四维时空解析；

 

5）基于Web的信息平台制作；

 

6）测试与反馈修正。

 

 

本研究构建的历史公园知识层级信息模型在“保护管理需求调查、保护管理工作中信息编码、保护管理知识层级的构建”方面，尝试应对模型构建中三维记录、三维表现和三维传播的技术难题，一定程度上弥补了遗产保护领域在此方面的不足。