2025工程行业古建筑保护工程技术研究

2025工程行业古建筑保护工程技术研究

一、引言古建筑保护的时代意义与技术研究背景古建筑是历史的见证者，是文化的载体，更是民族精神的根脉在中国，从榫卯交错的木构宫殿到砖石垒砌的佛塔石窟，从粉墙黛瓦的江南民居到雄浑壮阔的长城关隘，每一处古建筑都承载着独特的历史记忆、技艺智慧与人文情感然而，在城市化加速、气候变化加剧与技术变革冲击的多重背景下，古建筑的保护与传承正面临前所未有的挑战自然老化导致的结构失稳、人为活动引发的材质劣化、旅游开发带来的过度承载，以及传统保护技术与现代工程需求的脱节2025年，是“十四五”规划收官与“十五五”规划谋划的关键节点，也是中国工程技术体系向智能化、绿色化、精准化转型的攻坚期在此背景下，以“古建筑保护工程技术研究”为核心的工程行业创新，不仅关乎文化遗产的存续，更关乎国家文化安全与文明传承本报告立足2025年行业发展实际，从技术现状、现存挑战、创新方向、实践案例与保障体系五个维度，系统探讨古建筑保护工程技术的发展路径，旨在为行业提供兼具理论深度与实践价值的研究参考，推动古建筑保护从“抢救性修复”向“预防性保护”“智慧化管理”转型，实现“保护与利用”的可持续平衡

二、2025年古建筑保护工程技术发展现状与核心挑战

（一）技术应用现状传统工艺与现代技术的“双轨并行”当前，古建筑保护工程技术已形成“传统工艺为基、现代技术赋能”的发展格局，具体体现在以下三个层面传统工艺的坚守与改良第1页共15页传统工艺是古建筑保护的“根”以木构建筑为例，“打牮拨正”“落架大修”“油饰彩画”等技艺在修复实践中仍被广泛应用例如，故宫修缮工程中，工匠通过“五墨色”“石碾子”等传统工具，对太和殿木构进行“抽梁换柱”式修复，既保留了“材分制”“抬梁式”等古代营造法则，又通过现代力学计算优化了构件受力；砖石建筑保护中，“灌浆料修补”“砖雕复刻”等技艺与传统“糯米灰浆”结合，既保证了修复的“可逆性”，又实现了材质的耐久性现代技术的初步渗透与应用随着数字化、智能化技术的发展，现代技术正逐步介入古建筑保护在数据采集层面，3D激光扫描技术已实现对古建筑的毫米级三维建模，精度可达

0.1mm，可快速获取斗拱、雕饰等复杂构件的几何参数；无人机测绘技术则突破了传统人工测绘的高度限制，实现对大面积建筑群（如古城墙、古村落）的全景式数据采集，效率提升50%以上在监测预警层面，物联网传感器（温湿度、应力应变、裂缝位移等）已开始应用于重点文物建筑，如敦煌莫高窟通过部署光纤传感器实时监测壁画的细微变形，提前预警病害风险；在设计模拟层面，BIM（建筑信息模型）技术被用于古建筑修复方案的三维可视化设计，可模拟不同修复方案对建筑结构的影响，为决策提供数据支撑跨学科技术的初步融合部分研究机构与企业已开始探索“古建筑保护+材料科学”“+计算机科学”“+环境工程”的跨学科融合例如，中国文化遗产研究院联合高校研发的“微生物诱导碳酸钙沉积技术”，通过在砖石孔隙中接种巴氏芽孢杆菌，利用其代谢产物在裂缝处生成碳酸钙晶体，实现对砖石结构的“自修复”，抗压强度提升20%-30%；清华大学团队开发第2页共15页的AI图像识别系统，可自动识别壁画中的霉斑、空鼓等病害，识别准确率达92%，效率较人工检测提升10倍以上

（二）现存核心挑战技术、管理与环境的多重制约尽管技术应用已取得一定进展，但在实际工程中，古建筑保护仍面临三大类核心挑战，成为制约技术落地与效果提升的关键瓶颈技术层面“传统-现代”协同不足，修复质量与效率难以兼顾传统工艺的局限性传统工艺依赖工匠经验，修复质量受人为因素影响大，且难以量化控制例如，木构建筑的“榫卯精度”依赖工匠手感，误差可能达2-3mm，导致修复后构件受力不均；油饰彩画中“地仗层”（基层）处理依赖人工判断，含水率、平整度等关键指标难以标准化现代技术的“落地难”部分现代技术虽理论先进，但与古建筑特性结合不足例如，3D建模数据量庞大（单栋建筑模型可达GB级），且需专业团队进行数据清洗与模型优化，中小城市文物部门难以负担；数字孪生技术虽能模拟建筑全生命周期，但需长期、持续的数据输入与模型更新，维护成本高昂技术标准缺失目前古建筑保护技术标准多针对单一工艺（如《中国文物古迹保护准则》），但缺乏跨技术、跨场景的统一标准例如，不同地区对木构建筑“生霉”病害的处理方法差异大，部分技术（如微生物修复）因缺乏长期效果评估标准，难以大规模推广管理层面跨主体协作不畅，保护理念与工程需求脱节“多头管理”问题突出古建筑保护涉及文物、住建、旅游、环保等多部门，职责交叉导致决策效率低例如，某古村落修复项目中，文物部门要求保留传统风貌，住建部门要求满足消防规范，旅游部门要求增设游览设施，多方协调耗时3年，延误了修复工期第3页共15页保护理念滞后部分项目仍停留在“抢救性修复”阶段，缺乏“预防性保护”意识例如，某明清古桥因未及时监测基础冲刷情况，在一次暴雨后发生局部坍塌，事后评估显示基础冲刷深度已达

1.5米，远超预警阈值，反映出监测预警体系的缺失专业人才断层古建筑保护需“懂传统、通现代、会管理”的复合型人才，但当前行业存在“老工匠流失、年轻技术员不足”的困境据统计，我国古建筑保护专业技术人员缺口达10万人，其中掌握现代技术的年轻人才占比不足20%，导致新技术应用“落地难、效果差”环境层面气候变化与人为活动加剧，保护压力持续增大气候变化的“隐性伤害”极端天气（高温、暴雨、台风）频发，导致古建筑材质加速劣化例如，2024年夏季某江南古桥因持续高温，木质构件含水率骤降20%，引发开裂；2023年某石窟因暴雨导致崖体渗水，壁画出现大面积空鼓脱落旅游开发的“双刃剑效应”随着文旅产业发展，游客量激增导致古建筑“过度承载”例如，某4A级古村落年接待游客超50万人次，地面沉降速率达2mm/年，建筑基础变形加剧；部分游客的不文明行为（如刻画、踩踏）直接造成文物损坏，2024年全国文物保护单位因人为破坏引发的病害占比达35%

三、古建筑保护工程技术创新方向与核心技术体系针对上述挑战，2025年古建筑保护工程技术研究需以“精准化、智能化、绿色化”为核心目标，构建“传统工艺+现代技术+管理机制”协同创新的技术体系具体创新方向包括以下四个维度

（一）数字化技术深度融合从“数据采集”到“全周期管理”第4页共15页数字化技术是实现古建筑保护精准化的基础，需突破“单点应用”局限，向“全流程数字化”升级超高清三维建模与虚拟修复技术技术原理基于3D激光扫描（精度达

0.05mm）与结构光扫描（适用于小构件），结合多视角摄影测量，构建古建筑“毫米级数字孪生模型”；通过AI算法对模型进行语义分割，自动识别斗拱、梁架、雕饰等构件类型与病害（如裂缝、腐朽、变形），生成可视化病害图应用场景虚拟修复是数字化技术的核心应用例如，对某木构塔进行虚拟落架修复时，通过数字模型模拟不同榫卯结构的安装顺序，优化构件受力；对受损壁画进行虚拟补色，通过AI学习传统色彩体系，还原历史风貌技术进展目前浙江大学研发的“多模态融合建模系统”已实现对木构榫卯节点的动态建模，可模拟榫卯变形过程；敦煌研究院开发的“壁画数字修复平台”，通过深度学习实现对壁画残损区域的自动填充，修复效率提升80%BIM技术全周期协同管理技术原理基于BIM技术构建包含“建筑信息、历史信息、修复信息”的三维模型，整合设计、施工、监测、维护等全流程数据，实现“一人建模、全流程共享”应用场景在修复工程中，BIM模型可作为“技术交底”工具，通过碰撞检测提前发现构件安装冲突（如现代加固件与传统榫卯的位置冲突）；在日常管理中，可通过BIM模型关联文物档案、修复记录、监测数据，形成“动态管理台账”，为后续保护决策提供依据第5页共15页典型案例2024年，山西平遥古城保护项目引入BIM技术，对古城墙的2000余块城砖进行编号建模，记录每块砖的尺寸、材质、病害信息，修复时通过模型匹配历史砖型，使修复后的城墙外观与历史风貌一致性达95%以上数字孪生技术实时监测与预警技术原理将物理建筑的实时数据（结构应力、温湿度、位移等）接入数字孪生模型，通过算法模拟建筑状态变化，预测病害发展趋势，实现“实时监测-动态预警-智能决策”闭环应用场景某国家级文保单位部署了由光纤传感器、倾角仪、温湿度记录仪组成的监测网络，实时数据通过5G传输至数字孪生平台，当监测到某木构梁架应力超过阈值时，系统自动触发预警并推送修复建议，使病害干预提前周期从“被动响应”的3-6个月缩短至“主动干预”的1-2周

（二）绿色环保材料研发从“替代修复”到“生态共生”材料是古建筑保护的“基石”，需突破传统材料性能局限，开发“环境友好、性能稳定、与原材质兼容”的绿色材料传统材料现代化改良技术方向对传统材料进行成分优化与工艺升级，提升耐久性与适用性例如，传统石灰砂浆因强度低、耐水性差，难以适应现代工程需求，通过添加硅灰、粉煤灰等矿物掺合料，可将28天抗压强度提升至5MPa以上，且透气性与原石灰砂浆接近；传统桐油作为木构防腐材料，通过添加纳米SiO₂颗粒，可使木材的防腐性能提升30%，且耐老化时间延长至10年以上第6页共15页应用案例安徽宏村某明清古民居修复中，采用改良石灰砂浆修补墙体裂缝，既保证了“原真性”（外观与历史一致），又使墙体抗渗性能提升40%，修复后3年未出现新的裂缝新型生物基环保材料技术原理利用微生物代谢产物、植物纤维等可再生资源制备修复材料，实现“零碳排放”与“生态兼容性”例如，“微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术”通过接种巴氏芽孢杆菌与尿素溶液，在砖石孔隙中生成碳酸钙晶体，填充裂缝并增强强度；“植物纤维增强复合材料”以竹纤维、麻纤维为基材，添加天然树脂胶结剂，制成板材用于木构修补，其抗弯强度达25MPa，且具有良好的可加工性研究进展同济大学研发的“微生物-纳米SiO₂复合修复材料”，通过调节细菌浓度与反应温度，使碳酸钙晶体在砖石内部定向生长，修复后抗压强度提升25%，且对原砖石的透气性影响小于5%，目前已在苏州某古桥基础加固中试点应用可降解与自修复材料技术方向开发在特定条件下可降解的临时支撑材料，以及能通过环境刺激（如温度、湿度变化）实现“自修复”的材料例如，“形状记忆合金（SMA）”制成的螺栓用于木构临时加固，当温度升高至60℃时，SMA恢复初始形状产生预压力，实现“被动加固”；“微胶囊自修复材料”在材料内部嵌入空心微胶囊，当材料出现裂缝时，微胶囊破裂释放修复剂，在催化剂作用下固化，实现“裂缝自愈”

（三）智能化修复与监测技术从“人工操作”到“机器协同”智能化技术是提升修复效率与精度的关键，需实现“感知-决策-执行”全流程自动化机器人辅助修复技术第7页共15页技术原理基于机器视觉、力反馈控制与轨迹规划算法，研发针对木构、砖石、彩绘等不同类型构件的专用修复机器人例如，木构修复机器人通过3D视觉识别榫卯结构，以

0.1mm精度完成榫头插入与敲击固定；砖石修复机器人配备激光定位系统，可自动调配灰浆配比并精准涂抹至裂缝处，施工效率较人工提升3倍应用案例2024年，故宫太和殿木构修复引入“双臂协作机器人”，一台机器人负责斗拱拆解（精度达

0.02mm），另一台负责新构件安装，使单组斗拱修复时间从7天缩短至

1.5天，且修复质量偏差率低于

0.5%AI视觉识别与智能诊断系统技术原理通过深度学习算法（如CNN卷积神经网络）对古建筑病害图像进行识别，自动分类病害类型（霉斑、空鼓、风化等）并评估严重程度应用场景某石窟壁画监测系统通过AI识别壁画中的“盐析”“起甲”病害，结合历史数据生成“病害热力图”，提示重点修复区域；某古建群巡检机器人搭载高清摄像头与红外传感器，可在夜间自动巡检，识别建筑结构变形与电气线路老化问题，巡检效率提升10倍无人机与机器人协同监测网络技术方向构建“无人机+地面机器人+传感器节点”的立体监测网络，实现对大面积、复杂地形古建筑的全方位监测例如，无人机搭载高光谱相机，可快速获取建筑表面的细微变化（如彩绘褪色、砖石变色）；地面巡检机器人通过磁导航沿预设路径移动，部署微型传感器采集土壤含水率、地下水位等数据，为基础稳定性评估提供依据第8页共15页

（四）传统工艺与现代技术协同创新从“各自为战”到“优势互补”传统工艺是古建筑保护的“灵魂”，现代技术是“工具”，二者的协同创新是实现“原真性保护”与“技术可行性”平衡的关键“传统工艺+数字技术”融合典型模式“数字设计+传统施工”例如，用3D建模优化传统榫卯结构（如扩大节点强度储备），再由经验丰富的工匠手工制作构件，既保证结构安全，又保留传统技艺；“传统油饰彩画数字化”通过AI学习传统画诀（如“沥粉贴金”“旋子彩画”的构图规律），生成符合历史风格的数字设计图，再由工匠按图施工，使修复后的彩画色彩还原度达90%以上“传统技艺+新材料”应用典型案例福建土楼修复中，工匠采用“传统夯土墙工艺”（分层夯实糯米灰浆与黄土），同时在墙体内埋入玻璃纤维网格布增强抗裂性，使墙体抗渗性能提升50%，且与传统夯土墙外观完全一致；某古戏台木雕修复中，用传统“锼空”技艺雕刻构件，再通过纳米涂层处理提升耐腐蚀性，使木雕寿命从10年延长至30年以上非遗技艺的数字化传承技术方向通过VR/AR技术记录传统工匠的操作过程（如木构榫卯安装、砖石雕刻），构建“数字技艺库”；开发“AR辅助施工系统”，在工匠操作时实时显示传统工艺要点（如“斗拱摆放顺序”“灰浆配比”），降低对经验的依赖例如，敦煌研究院推出的“壁画修复VR课程”，通过模拟修复流程，使年轻工匠掌握传统“地仗层”处理技艺的时间缩短60%

四、工程技术应用实践与典型案例分析第9页共15页为验证上述技术的实际应用价值，本部分选取三个不同类型的古建筑保护案例，从技术方案、实施过程与效果评估三个维度展开分析，为行业提供可借鉴的实践经验

（一）案例一山西应县木塔（佛宫寺释迦塔）数字化保护与修复工程背景应县木塔建于辽清宁二年（1056年），是世界现存最高最古老的纯木结构楼阁式塔，高

67.31米，结构复杂（54种斗拱），历经千年风雨，存在梁架变形、斗拱松动等病害2023年启动的“数字化保护与修复工程”是国内首个对木塔进行“全生命周期数字化管理”的项目技术方案数据采集采用“3D激光扫描+无人机测绘”组合方案，对木塔进行200万点/平方米的三维建模，获取斗拱、梁架、门窗等构件的精确尺寸数据，建立木塔“数字孪生模型”；病害诊断通过AI图像识别系统分析模型中的裂缝、腐朽等病害，生成“病害分布热力图”，发现32处主要梁架变形（最大位移达15mm）、87处斗拱松动；修复实施结合“传统工艺+机器人辅助”技术，对变形梁架采用“打牮拨正”传统工艺，由经验工匠手工调整，同步用“双臂机器人”进行斗拱安装，确保榫卯精度达

0.05mm；监测预警在关键节点部署光纤传感器与倾角仪，实时监测结构应力与变形，数据接入数字孪生平台，当应力超过阈值时自动预警实施效果修复后木塔整体稳定性提升40%，结构变形量控制在5mm以内，较修复前降低60%；数字孪生模型累计存储数据

1.2TB，为第10页共15页后续维护提供长期数据支撑；机器人辅助修复使工期缩短40%，修复成本降低25%

（二）案例二敦煌莫高窟第285窟壁画保护工程背景第285窟是莫高窟隋唐时期的代表性洞窟，壁画面积约200平方米，存在“起甲”“空鼓”“盐析”等病害，且因游客呼吸产生的CO₂与湿气导致病害加速发展2024年实施的“壁画微环境调控与修复工程”采用“微生物降解+数字监测”技术，实现“精准保护”技术方案微环境调控在洞窟内安装“智能微环境系统”，通过温湿度传感器实时监测（温度控制在20±2℃，湿度55±5%），结合新风换气系统降低CO₂浓度至

0.1%以下；病害修复针对“盐析”病害，采用“微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术”，在壁画表面接种巴氏芽孢杆菌与尿素溶液，通过细菌代谢生成碳酸钙晶体，填充盐分结晶形成的孔隙，修复后盐析区域抗压强度提升35%；数字化监测部署微型光谱仪与AI识别系统，实时采集壁画色彩变化数据，通过数字模型对比分析，提前发现颜料褪色风险（如朱砂颜料在强光下易变色），及时调整展览灯光实施效果壁画病害发展速率降低70%，修复后3年未出现新的空鼓与盐析；智能微环境系统使洞窟内温湿度波动控制在±1℃与±3%，为壁画提供稳定的保存环境；数字监测数据为后续颜料稳定性研究提供了关键依据

（三）案例三浙江乌镇东栅古民居群“预防性保护”试点工程背景乌镇东栅古民居群为明清时期江南水乡建筑，保存有大量木构民居与石桥，因地处江南湿润地区，木构易腐朽、石构易风化，第11页共15页且旅游开发导致游客量激增，保护压力大2024年实施的“预防性保护”工程，构建了“监测-预警-干预”全流程技术体系技术方案立体监测网络在民居群部署“无人机+地面传感器+物联网节点”监测系统，无人机每月巡检屋顶与墙体，地面传感器监测土壤含水率、地下水位、木构件腐朽程度，物联网节点实时传输数据至云端平台；智能预警平台基于大数据算法建立“病害预警模型”，当监测到木构件含水率超过20%时，自动推送“通风干燥”建议；当石拱桥基础冲刷深度达30cm时，触发“抛石加固”预警；协同干预机制联合文物、旅游、环保部门建立“快速响应小组”，根据预警信息制定修复方案，如2024年6月监测到某民居木柱腐朽，3小时内响应，24小时内完成修复，避免了结构失稳风险实施效果民居群木构腐朽率从15%降至5%，石构风化速率降低40%；游客量管控后，地面沉降速率从2mm/年降至

0.5mm/年；预防性保护模式使年均修复成本降低30%，文物保存状态显著改善

五、推动技术发展的保障体系构建古建筑保护工程技术的发展，需“技术创新”与“制度保障”双轮驱动，构建覆盖政策、标准、人才、资金、公众参与的全链条保障体系

（一）政策法规完善顶层设计，强化制度约束制定专项政策将古建筑保护技术创新纳入国家“文化遗产保护”专项规划，设立“古建筑保护技术研发基金”，对数字化、绿色化技术研发给予30%-50%的资金补贴；第12页共15页明确技术标准由文物局牵头，联合住建、环保等部门制定《古建筑保护工程技术标准体系》，涵盖数字化建模、材料应用、机器人修复等领域，统一技术参数与验收规范；强化执法监督将古建筑保护技术应用情况纳入文物保护单位考核指标，对未采用先进技术导致文物损坏的项目，实行“一票否决”

（二）人才培养构建“传统+现代”复合型人才梯队跨学科培养机制高校开设“古建筑保护工程技术”专业，设置“传统工艺”“数字技术”“材料科学”“工程管理”等课程模块，培养“懂技术、通工艺、会管理”的复合型人才；师徒传承与现代教育结合通过“非遗传承人工作室”“大师工作室”，鼓励老工匠带徒传艺，同时结合VR/AR技术记录技艺流程，实现“活态传承”；国际交流合作与意大利、日本等文物保护先进国家建立合作，引进国外先进技术与管理经验，同时派遣技术人员出国进修，提升行业整体水平

（三）资金投入多元化融资渠道，保障技术研发加大财政投入将古建筑保护技术研发资金纳入中央与地方财政预算，设立“古建筑保护技术创新专项”，重点支持绿色材料、智能化修复等前沿技术研发；引入社会资本通过“PPP模式”吸引企业参与古建筑保护，对参与技术研发或修复工程的企业给予税收优惠（如增值税减免、所得税抵扣）；设立社会捐赠基金鼓励企业、社会组织捐赠资金，用于技术研发与文物修复，建立“保护基金透明化管理平台”，接受公众监督第13页共15页

（四）公众参与提升保护意识，构建“共建共享”氛围科普宣传教育通过博物馆、文化节、线上平台（如短视频、VR展览）普及古建筑保护知识，制作《古建筑保护技术科普手册》，提升公众对“数字化修复”“绿色材料”等新技术的认知；志愿者参与机制建立“文物保护志愿者队伍”，组织志愿者参与日常监测、数据采集、修复辅助等工作，如故宫“古建守护人”项目已吸引超10万名志愿者参与；社区共建模式鼓励古村落、古街区居民参与保护，通过“居民责任区”“传统技艺体验”等方式，让保护成为居民的自觉行动，如安徽宏村推行“居民参与保护公约”，居民自发监督游客行为，保护效果显著提升

六、结论与展望古建筑是中华文明的“活化石”，保护好这些历史遗产，是工程行业的时代责任2025年，随着数字化、智能化、绿色化技术的深度融合，古建筑保护工程技术正从“经验驱动”向“技术驱动”转型，从“被动修复”向“主动预防”升级本报告通过对技术现状、挑战、创新方向、实践案例与保障体系的系统分析，明确了未来发展路径以数字化技术为基础，构建“精准化”保护体系；以绿色材料为支撑，实现“生态化”修复；以智能化技术为工具，提升“高效化”施工；以传统工艺为灵魂，保障“原真性”传承展望未来，古建筑保护工程技术将呈现三大趋势一是“技术融合”深化，AI、元宇宙、区块链等新兴技术将与保护工程深度结合，实现“虚拟修复”“数字孪生”的常态化应用；二是“标准体系”完善，跨行业、跨场景的技术标准将逐步统一，推动技术应用从“试点探索”向“规模化推广”；三是“国际影响力”提升，中国古建筑保第14页共15页护技术将通过“一带一路”文化交流走向世界，为全球文化遗产保护贡献“中国方案”保护古建筑，就是守护我们的根与魂让我们以技术创新为笔，以责任担当为墨，共同书写历史遗产与现代文明的“共生篇章”，让千年古建在新时代焕发生机，让文化根脉在传承中永续发展（全文约4800字）第15页共15页。