数字技术赋能下海防遗存的整体性保护路径研究

文化遗产整体性保护思想强调遗产本体与其生存环境、文化脉络协同维系。数字技术革新大环境下，该思想的实践路径有进一步扩展。海防遗存是一种具有军事防御和文化交流双重性质的复合型遗产，对海防遗存的保护要求已经超出传统修复范畴而向多维度，动态化管理体系建设转变。烟台地区海防遗存具有分布广、种类多等特点，同时又受到海洋环境的严重侵蚀，传统的保护手段很难满足人们对海防的复杂要求。在数字技术空间建模、大数据分析、交互展示等功能的支持下，探讨适合烟台海防遗存整体性保护的方案，对于完善我国海防遗产保护的理论和实践体系有着十分重要的意义。

一、海防遗存保护的现状与挑战

（一）中国海防遗存的典型特征

烟台地区海防遗存表现出明显特点。它的历史跨度异常久远，从远古防御倭寇的军事设施到现代与列强作战的海防工程等，各时期遗存层层叠叠，犹如一部栩栩如生的海防史书 [1]。这批遗存种类繁多，涉及宏伟的炮台、巍峨的烽火台、稳固的城堡、繁杂海防营垒。并且，烟台的海防遗存与当地独特的地理环境紧密相依，巧妙地利用山海地形构建起严密的防御体系。与此同时，这批遗存中又蕴藏丰厚的文化底蕴，它是地方军民英勇斗争的实物见证、多元文化相互交流交融的表现，承载着丰富的历史信息与文化价值。

（二）传统保护模式局限性

传统海防遗存保护模式目前已显露出许多局限性。从经费投入上看，对政府财政拨款依赖性过强，经费来源渠道较窄，很难适应大范围、系统性保护的需要，致使很多海防遗存由于经费不足，不能及时进行有效地整修、维修。从技术手段来看，传统模式大多采用较常规的测绘、记录方式，面对错综复杂的海防遗迹结构和日趋严重的自然侵蚀显得捉襟见肘，很难做到精准保护和长期监控。管理体制层面上，出现各部门功能交叉、责权不清等情况，使保护工作的决策，实施过程效率不高，统筹难度大。此外，传统保护模式中公众参与度严重不足，没有充分调动社会力量和公众的积极性，造成保护工作没有广泛的社会基础和持续动力。

二、数字技术赋能海防遗存保护必要性

（一）精准数据留存，夯实保护根基

海防遗存经历时间的剥蚀，实体信息的不断流失。传统的记录手段很难完整，准确地保留其复杂的结构，材质细节和空间布局。三维重建、高分辨率图像采集等数字技术，可以从各方面获得遗存数据并建立高精度的数字模型。这些模型既完整地记录当前状态，又可用来比对分析各个时期的变化情况，从而为以后的保护修缮工作提供准确的参考，保证保护工作建立在可靠信息的基础上，避免由于信息缺失而造成的错误判断和不恰当干预 [2]。

（二）高效监测预警，提升保护时效

海防遗存往往受到自然风化、人为破坏、环境变迁等因素的威胁。利用数字技术建立的实时监测体系通过传感器网络和卫星遥感可以对遗存温度，湿度和位移等主要指标进行实时监测。当数据偏离正常阈值时，系统立即发出警告。相比人工定期巡检，缩短查找问题的时间，使得保护人员能够第一时间做出反应并采取措施抑制损害，最大限度地减少潜在的损失，大大提高保护工作的及时性和主动性。

（三）突破时空限制，促进广泛传播

大部分海防遗存位置偏僻，市民实地接触有限，其中所包含的历史文化价值流传范围较为狭窄。利用数字技术，构建一个虚拟的展示平台，通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，使公众能够在家中深入体验海防的历史遗迹。线上展览和数字导览的方式突破地域和时间的限制，广泛宣传海防文化，提高公众的关注度，唤起公众的保护意识，在保护工作中汇聚更大的社会力量。

三、数字技术赋能下海防遗存的整体性保护路径

（一）构建数字档案库实现海防遗存精准建档

在文化遗产数字化保护已成为国际潮流的时代背景下，烟台地区海防遗存的丰富性迫切需要建立系统化的数字化保护体系。烟台是明清时期海防重镇，有烟台山现代领事馆建筑群，蓬莱水城古代军事港池和砣矶岛烽火台，这些海防遗址在各个历史时期保存情况和保存环境都有显著区别。数字档案库的建设需要标准化的采集流程和多源数据整合的方式来处理各种类型遗存 [3]。

具体而言，运用便携式高清摄影设备，从多个角度获取遗址本体的图像，着重记录遗址的建筑形制，雕刻纹饰和碑刻文字的详细信息；

同步利用激光测距仪和全站仪获取场地空间尺寸数据，构建精准平面和高程模型。同时，对纸质档案，历史文献和其他非物质资料利用专业扫描仪高清数字化，利用 OCR 文字识别技术把手写体和印刷体的文字转换成可检索的数据。再者建立统一数据管理平台对空间数据、影像数据、文献数据按照遗址类型、时代和地理位置进行分类储存，通过运用地理信息系统（GIS）进行空间定位和关联分析，构建一个综合数据库，该数据库涵盖遗址的基础信息、当前的保护状况以及研究成果，并建立分级权限管理系统，以保证数据安全性和共享性并对后续研究、修缮、论证提供数据支持。

（二）运用三维扫描技术强化遗存本体监测

烟台地区海防遗址在海洋气候侵蚀和人为活动等因素作用下效果显著，例如蓬莱水城城墙在海水盐渍化作用下发生墙体剥落，烟台山近代建筑，由于地基沉降而发生结构变形等。为解决这类问题利用手持式激光扫描仪等轻量化的三维扫描设备，周期性扫描遗址本体。扫描时，需要结合遗址特征设置扫描密度并集中扫描关键结构部位、病害区域，得到毫米量级精度三维点云数据。

将扫描数据导入到专业建模软件中，建立遗址三维数字模型，利用数据对比分析功能实现不同时段模型叠加比对及结构位移和材质变化细微差别自动识别。建立监测预警系统并设置位移和裂缝宽度的阈值参数，一旦监测到的数据大于阈值，该系统就会自动产生预警信息以提示保护人员做出相应的处理。此外，综合气象数据、环境监测数据，分析温湿度、海风盐雾环境因子。对遗址本体保护效果，从而为科学地制定保护方案提供数据基础。

（三）搭建虚拟展示平台拓宽遗存传播路径

鉴于传统的展示方法所面临的观众数量有限和互动性不强的挑战，利用先进的互联网技术结合虚拟现实（VR）和增强现实（AR）工具，设计一个沉浸式的虚拟展示系统。首先在构建好的数字档案库和三维模型数据基础上，利用游戏引擎技术开发虚拟展示场景来还原烟台海防的历史情景，例如蓬莱水城明代水军操练、烟台山现代海防炮台防御系统运行等[4]。

再者，研发多终端适配展示平台，使用者可以通过手机、电脑和VR 设备进入虚拟展厅并使用触控、手势识别和语音交互进行自主浏览和信息查询。同时，设计交互式体验模块，如海防知识问答、遗址修复模拟的设定，提高用户的参与感。或是与教育部门共同开发线上研学课程，结合虚拟展示内容进行中小学历史教育和爱国主义教育，采用线上直播、虚拟讲解的方式进行远程教学。除此之外，借助社交媒体平台传播内容，生产短视频、H5 互动页面及其他轻量化内容以扩大烟台海防遗存在社会中的影响，促进文化遗产保护和公众认知良性互动。

（四）开发智能预警系统保障遗存安全防护

烟台区域内现有海防遗存主要集中在蓬莱水城、西炮台，这些海防遗存分布广泛，地理环境复杂，常规人工巡查很难实现全天候，全覆盖动态监控。鉴于此，发展智能预警系统需要依托物联网技术，建立涵盖海防遗存本体和周围环境的立体化监测网络。特别可以在蓬莱水城城墙、西炮台炮位的关键位置，布设低功耗传感器节点对结构的位移，裂缝扩展和湿度变化情况进行实时数据采集，数据经 LoRa 无线通信模块传输到边缘计算网关进行现场初步分析和异常阈值的判断。例如，考虑到西炮台砖石结构容易受到雨水的侵蚀，可以在墙体内部安装温湿度传感器，当检测到局部湿度持续超过 65% 时，系统将预警信息自动触发推送给文物保护单位和属地管理部门。

同时，利用无人机携带高清摄像头、红外热成像仪，在蓬莱水城沿港口防波堤和解宋营遗址护城河的大范围地区开展周期性巡检工作，利用图像识别算法对墙体剥落和护城河淤积病害进行自动识别，并生成含有位置坐标和病害等级等信息的数字化报告。在预警信息处理部分，需要将烟台市文物局，应急管理局和公安海防数据平台进行集成，构建统一事件应对机制。比如，在系统监控到蓬莱阁烟墩遗址附近发生非法挖掘的情况后，立即以短信和 APP 推送的形式告知属地派出所及文物保护员，同时，调周边监控摄像头进行实时画面协助研判，确保预警信息在5 分钟内完成从发现到处置的全流程闭环。

（五）实施数字修复技术还原遗存历史风貌

烟台海防遗存大多经历几百年的风雨侵蚀，其中一些建筑，如西炮台半地下建筑指挥所、解放营旧址南门门楼都有结构残损和装饰缺失，传统的修复方式主要靠人工测绘和经验判断来完成，很难准确地恢复历史原貌。引进数字修复技术需要以三维激光扫描、多光谱成像为主线，建立遗存全要素数字化模型。比如对于西炮台上现有的克鲁勃炮台底座，可以利用地面式三维激光扫描仪得到毫米级精度的点云数据并与无人机倾斜摄影相结合得到顶部的结构信息，利用 GeomagicControl X 软件包实现点云拼接和模型重构，产生包括炮位朝向和射界范围在内的军事参数数字化档案。针对蓬莱水城小海岸带防波堤石材风化情况，可以采用多光谱成像技术，对石材在不同频段表面组成的差异进行分析，并对硫酸盐结晶进行鉴定，识别微生物侵蚀及其他病害类型并结合历史文献和考古报告在 Blender 软件上对修复石材的纹理和颜色进行仿真，产生可用于3D 打印修复部件的数字模型 [5]。

修复实施阶段，需要“数字模型一材料试验一现场施工”闭环流程。以宋营遗址东峰子烟墩修复解为例，基于三维模型对补配石材体积和重量进行测算，并对不同胶凝材料粘结强度、耐候性进行实验室仿真，选择与原始石材最匹配的修复方案，然后技工在数字模型的引导下现场拼装以保证修复部位和周围环境在视觉上协调。同时，采用虚拟现实技术搭建海防遗存维修过程可视化平台，对三维模型和施工进度数据进行关联分析，并在 Web 端显示维修前后对比结果，为群众参与监管提供技术支持。

（六）建立数据共享机制促进跨域协同保护

跨区域、跨部门的协同保护对提高海防遗存保护效能具有重要意义，而数据共享机制的建立，为烟台地区海防遗存的跨域协同保护工作提供强有力的支持。整合烟台地区所有海防遗迹管理单位的数据资源，这包括蓬莱阁海防遗址、养马岛海防工事等，以构建一个统一的数据共享平台。建立统一数据采集标准与格式规范，覆盖遗存基础信息、监测数据、研究成果，保证数据一致性、兼容性。

通过区块链技术加密存储与管理数据，确保数据安全与不可篡改。授权各级管理部门、研究机构、社会力量等，获取对应数据资源并分级共享。该平台建立协同工作模块以支持多主体的在线沟通、讨论与协作，例如联合拟定保护方案，对监测数据进行分析。同时，与周边及国内海防遗存保护资料平台搭建资料交互接口，互通互联资料，推动地区间经验交流及技术合作。运用大数据分析技术挖掘分析共享数据，为整体性保护策略的制定和资源的优化配置提供科学依据，促进烟台区域海防遗存的保护由单一管理走向跨域协同。

四、结语

在文化遗产保护理念不断深入和数字技术日益繁荣的大背景下，海防遗存保护工作面临着新的机遇和挑战。数字技术以数据采集、分析和展示等优势，突破传统保护模式束缚，建立多维度、动态化的海防遗存整体性保护模式。以数字技术为依托的保护方式，既是将技术革新运用到文化遗产领域，也是对历史文化继承和发扬的一种创新性探索，同时也为海防遗存保护工作以及整个文化遗产保护工作的可持续开展提供一种新的思路和方向。

参考文献

[1] 王双全 ， 杨蕾 . 我国海防建筑遗存保护研究进展综述 [J/OL]. 中外建筑 ，1-11[2025-08-03].

[2] 许惠晓 ， 程芷盈 ， 陈晓鸿 ， 等 . 文化强市建设背景下汕尾明清海防遗产的保护与利用研究 [J]. 客家文博 ，2023，（02）：38-46.

[3]谢绮盈.东莞市虎门镇海防炮台遗存的海权教育价值研究[D].暨南大学 ，2022..

[4] 林澍 . 清代广东海防炮台遗址与国防教肓 [D]. 暨南大学 ，2022.

[5] 梁芷晴 . 民间海防聚落遗产的价值与保护 [D]. 暨南大学 ，2022.

董晓丽，（1997 年 1 月 -），女，汉族，硕士，助教，文化与经济发展

课题：《烟台市海防遗存的整体性保护与教育价值研究》，YTSK2025-480