《Buildings》：Digital Twin-Ready Regional Screening for Multi-Hazard Inspection Prioritization of Built Heritage in Fujian, China
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遗产管理者必须在环境压力不断变化的情况下，决定应首先对分布广泛且类型多样的遗产组合中的哪些地点开展详细建筑巡检。本研究构建了一个面向数字孪生的区域筛查框架，将官方遗产名录、带日期标记的气候与植被观测数据以及透明的巡检优先级排序相衔接。在中国福建省，共汇编了91
遗产管理者必须在环境压力不断变化的情况下，决定应首先对分布广泛且类型多样的遗产组合中的哪些地点开展详细建筑巡检。本研究构建了一个面向数字孪生的区域筛查框架，将官方遗产名录、带日期标记的气候与植被观测数据以及透明的巡检优先级排序相衔接。在中国福建省，共汇编了917条传统村落记录和64条受保护古建筑记录，其中分别有914条和62条与75个县级区域成功匹配。分析使用了2014至2024年间9900条匹配的县-月环境观测数据。研究将四个环境域与已记录的遗产集中度和旅游压力相结合。通过替代性决策权重、六项输入与指标检验以及10000次蒙特卡洛权重抽样，评估了排序的一致性。在基线巡检清单中，霞浦（0.722）、武夷山（0.689）和永泰（0.655）位居前列。替代性权重情景产生的斯皮尔曼相关系数为0.845–0.970，而近期状态更新产生的相关系数为0.944。排除特定环境域产生的相关系数为0.922–0.980。该框架将全省范围的优先级排序与县级核查、针对性数字调查以及后续的遗产建筑信息建模（HBIM）相衔接。其带日期标记的记录和可重复的更新规则，为在新证据出现时安排保护性巡检提供了切实依据。
研究背景与问题：建成遗产面临的风、强降雨、高温、持续潮湿及植被变化等环境压力在强度、时间和空间上差异显著，而保护团队的实地巡检能力有限，因此如何确定优先调查地点成为反复出现的管理决策。既有研究已记录了气候变化对文化遗产的威胁，复合事件研究也表明需将多重环境压力综合考量。数字文档技术如遗产建筑信息建模（HBIM）、扫描至建筑信息模型（scan-to-BIM）和三维地理信息系统（GIS）已变革单体历史建筑的记录与评估方式，数字孪生则建立了物理观测、模型更新与决策之间的持续关联。然而，对于负责管理数百个分散遗址的保护机构而言，应优先对哪些地点开展详细的数字化采集，仍是亟待解决的问题。区域巡检规划需要将环境变化与已登记的遗产位置相结合，保留每项观测的日期与来源，并将排序结果转化为明确的现场核查请求。
研究内容与结论：研究人员开发了一个面向数字孪生的区域筛查框架，将官方遗产名录与带日期标记的环境观测数据通过持久的县级标识符相衔接。福建省应用案例将914条传统村落记录和62条受保护古建筑记录匹配至75个县级区域，并使用了2014至2024年间9900条县-月环境观测数据。研究将环境压力、遗产集中度和旅游压力分别记录，使巡检优先级得分的来源清晰可辨。基线排序中，霞浦（0.722）、武夷山（0.689）和永泰（0.655）位居前三，但三者达到高排名的证据组合各不相同。替代性权重情景的斯皮尔曼相关系数为0.845–0.970，近期状态更新产生0.944的相关系数，排除特定环境域产生0.922–0.980的相关系数，表明排序在主要替代方案下保持显著一致性。蒙特卡洛模拟显示，霞浦在全部10000次权重抽样中均进入前十名，武夷山在99.7%的抽样中进入前十名。该框架将省级筛查与县级核查、针对性数字调查及资产级HBIM诊断相衔接，为分散遗产组合提供了可追溯、可重复的保护评估路径。
关键技术方法：研究使用了欧洲中期天气预报中心（ECMWF）ERA5-Land月度再分析数据获取风、降水和温度观测，使用美国国家航空航天局（NASA）LP DAAC的MODIS/Terra植被指数月度产品（MOD13A3）获取植被观测，覆盖2014–2024年。环境极端值依据福建省县-月合并分布的90分位数（风、降水、温度）和10分位数（植被）确定。研究通过指示函数定义月度极端状态，计算县级事件频率，并通过月度交集捕捉风-雨和热-雨复合事件。各指标经经验百分位秩标准化至0–1区间，组合为风应力、降雨应力、热湿应力、环境应力四个环境域。遗产暴露度采用传统村落和古建筑记录数的对数变换复合指标，旅游压力采用最新县级旅游收入数据。最终巡检优先级得分由环境状态（权重0.50）、遗产集中度（权重0.35）和旅游压力（权重0.15）加权组合而成。稳健性分析采用替代权重情景、旅游数据缺失赋值方案、环境域排除检验，以及以狄利克雷分布（浓度参数40）为中心的10000次蒙特卡洛权重抽样。
研究结果：
3.1 遗产清单与环境筛查状态：匹配组合覆盖75个县级区域，含914条传统村落记录和62座古建筑。平均每县有12.19条村落记录（四分位距5–19，最大47）和0.83座受保护古建筑（最大8）。在9900条匹配的县-月观测中，极端降雨的平均县频率为0.096，高风和高温均为0.085。沿海县更常获得高风或高降雨得分，而若干内陆县包含更集中的遗产记录。
3.2 巡检优先级与灾害集中度的差异：惠安拥有最高的综合环境状态得分（0.820），其次是石狮（0.811）、秀屿（0.792）、长乐（0.776）、泉港（0.771）和鲤城（0.767）。巡检排序因同时计入遗产集中度和旅游压力而不同：霞浦排名第一（0.722），武夷山（0.689）和永泰（0.655）紧随其后，南靖和延平进入前五。这表明环境热点与巡检优先级不必重合。
3.3 权重变化下领先巡检候选者的排序稳定性：蒙特卡洛实验识别出排序稳定的领先候选者。霞浦在每次抽样中均进入前十名，中心90%排序区间为1–1；武夷山保持在2–4位，并在99.7%的抽样中进入前十名；永泰的排序区间较宽（2–14），前十名概率为90.1%。
3.4 替代准则与数据处理保持显著排序一致性：平衡权重下斯皮尔曼相关系数为0.970，环境侧重权重下为0.845，遗产侧重权重下为0.899，剔除旅游后为0.931。将环境状态更新至2022–2024年产生0.944的相关系数。环境域排除产生0.922–0.980的相关系数。
3.5 近期状态更新对巡检优先级的影响：以2022–2024年观测更新环境层后，霞浦保持第一，南靖从第四升至第二，武夷山从第二降至第三。永定从第二十升至第九，安溪从第二十五升至第十三；邵武从第十八降至第三十七，建阳从第四十五降至第六十四。得分相近的县可通过不同证据组合达到相同排名：霞浦具有高遗产集中度和旅游压力及高于中位数的环境应力，武夷山以强旅游压力和极高遗产集中度为特征，永泰主要因拥有最多的传统村落记录而排名靠前。
讨论总结：该研究的主要贡献在于提供了一个省级筛查层，将官方遗产名录与带日期标记的环境证据相衔接，并确定需开展详细调查的地点。环境热点与巡检优先级不必重合，这一区分对部署专业调查团队具有实际意义。研究提出了三级交接路径：省级文化遗产管理部门维护共同筛查记录并分发排名候选者供技术审查；地市和县级办公室核查清单信息、安排现场访问并确定需数字化采集的建筑；现场管理者和保护专业人员随后开展HBIM文档记录、结构诊断和干预规划。巡检结果可回链至区域记录并用于后续筛查轮次。该框架为资产级数字孪生提供了通用标识符结构，可接入哨兵一号（Sentinel-1）表面变化监测、动态世界（Dynamic World）土地覆盖概率等更高分辨率数据。局限性在于县级筛查未纳入状况调查、建筑材料、实测劣化、预期损伤、干预成本和修复可行性，这些留待后续场地级评估；排序尚未针对观测到的劣化、记录在案的干预紧迫性或专家保护优先级进行独立验证。
研究结论翻译：研究人员提出了一个面向数字孪生的筛查框架，将官方遗产记录与带日期标记的环境观测相结合，以建立可重复的巡检优先级。福建省应用案例将914条传统村落记录和62座受保护古建筑匹配至75个县级区域，使用了2014–2024年间9900条县-月环境观测数据。环境压力、遗产集中度和旅游使用的分别记录使筛查得分可解释并适合后续更新。霞浦、武夷山和永泰以三种筛查组件的不同组合占据基线前三位。在替代权重、环境域检验和近期状态更新下，排序保持显著一致性；蒙特卡洛抽样描述了领先巡检候选者的稳定性。不同的组件剖面为规划实地访问时同时考察总体排名及其支撑证据提供了实际理由。该框架将省级筛查与县级核查和专项数字调查相衔接，使选定地点可进入基于HBIM的详细诊断。持久标识符和带日期标记的源记录保留了每项巡检优先级背后的证据，支持在分散遗产组合中开展可重复、可问责的保护评估序列。
