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循证视野下的建筑遗产预防性保护研究

——以中东铁路建筑遗产预防性保护为例

李琦
2020年01月16日17:42 | 来源:人民网研究院
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摘要:本文在预防性保护中引入循证理念。通过循证科学的概念综述与理念特征解读论证其对与建筑遗产预防性保护的适用性,耦合循证理念与预防性保护概念。以中东铁路建筑遗产面临的问题为例,在由创证到用证的操作理念下,试构建从调查、诊断到决策、实践、修正及后效评价的标准化程序。具体步骤包括运用系统评价方法建立包含建筑遗产病理学、管理学与行为学的预防性保护的问题集与决策指导证据集合;以之为基础,通过实时监测与日常维护工作对建筑的自然老化进行最大化控制;结合证据素材、模拟结果及历史数据预估突发事件导致的重大风险,并依据证据制定主动性干预策略、风险规划以规避可能损失。将循证理念渗透到预防性保护中,为其计划性与前瞻性的设计方案与管理决策提供实证主义的证据支持,以达到更加高效、准确与科学的最终目标。

关键词:循证科学,预防性保护,系统评价,中东铁路

1 概念溯源与耦合:循证理念与预防性保护

1.1 循证为何?

循证理念的萌芽基础是20世纪中叶西方医学界对传统经验医学的反思。20世纪70年代末流行病学领域提出在临床实践中需依据科研成果的观点,并开始展开相关医学文献的系统评价研究,这种具有实证主义色彩的循证实践运动推动了循证医学(Evidence-Based Medicine,EBM)的概念提出与体系建立[1]。1990年,循证医学作为一个新的医学名词在医学讨论中被首度提出[2]。虽然在1992年循证医学工作组第一次明确提出其概念[3],但循证医学最被广为接受的定义是循证医学之父David Sackett在1996年提出的:“慎重、准确、明智地应用当前最佳证据制定患者的治疗措施”[4]。2000年David Sackett对循证医学的定义进行了完善,纳入了医患关系与决策背景,补充了医生的技能、经验与病人期望、价值观[5],由以疾病诊治为中心转向以病人为中心。至此,循证医学概念正式确立,并逐渐形成了完整的体系。

随着在临床上的不断运用与探讨,循证理念开始在医学领域广泛应用。除了护理、药理等医学自身领域之外,向其他学科的扩展主要经过了两个路径:一是由流行病研究扩展到公共卫生政策,继而延伸到管理、教育、法律、社会工作、国际关系等社会科学领域,形成被誉为社会科学第三次“科学化”浪潮的循证社会科学[6];二是以Roger S. Ulrich教授于1984年发表的关于医院景观环境对病患治疗恢复效果影响的论文为起点,促发循证设计理念的生成[7]。很自然的,在医疗建筑的设计中开始广泛的引入对于循证的讨论[8]。2003年D. Kirk Hamilton开始将循证设计作为普遍设计范式来探讨,并于2007年给予循证设计以明确的定义:“循证设计是一个过程:慎重、准确和明智地应用当前所能获得的来自研究和实践的最佳证据,与知情的客户一道,针对每个具体和独特的项目,制定出关键的决策”[8]。虽然距离有效运用循证理念来进行建筑实践仍需时间,但循证设计无疑会在建筑领域引起一场范式变革。

循证是为实现特定目标,以理性为指导,经由最优路径,寻求最优结果,并尽可能实现最高效率的思考方式与行为理念,在自然科学与社会科学领域逐步形成了循证科学(Evidence-Based Science, EBS)[2]。

1.2 循证何为?

循证理念产生与广泛运用的技术条件是现代信息化背景下数据处理手段的成熟,计算机技术与互联网提供了大范围巨量信息的检索、择选与评价的可能性,使得“最佳证据”具有现实的意义,也是循证从观念性到操作化的决定性因素。寻找最佳证据是循证实践的核心内容,这背后的理论逻辑是经由数据提炼信息,根据信息总结知识,最后基于问题对知识进行组织、存储、管理和更新,即知识的结构化[9]。从某个角度上来说,循证科学也即是信息科学。

循证理念隐含的实践逻辑是针对系统性问题的实证主义决策。首先,证据需要针对的是具体的、可解答的技术性问题,这意味着可以对问题的结果进行一定程度上的预测,决策的效果能被测度。如在严寒地区建筑遗产维护过程中,增设防潮层对砖石建筑墙体材料含水量的控制效果,及其能够抵御冻融循环侵蚀的程度,都是可以通过模拟、观测获得较为具体的效果评价。其次,循证理念对解决多因素影响下的系统性问题更为适用。针对特定问题进行的点对点式的基础研究,如某种材料性能或病理学的实验室研究,单个保护案例的分析与评价等,并不是循证实践;针对某个保护项目的专项研究与技术开发,如对敦煌石窟的监测与化验,长城修复材料的试验等,也并不能代表循证实践。证据具有集合属性,即所谓“孤证不立”,是否对已有的一定数量的科学研究成果进行了全面遴选和评价才是检验是否为循证实践的标准。在这个基础下,综合考虑多因素影响构建循证的问题是循证实践的第一步,也是重要的一环。最后,循证理念的哲学基础是实证主义。与传统的经验主义不同的是,实证主义更加关注决策依据的客观性与科学性。具体表现在建筑遗产保护领域上,以神经系统与认知为研究内容的自然科学与以材料、结构等内容的物理科学等“硬”科学的研究成果是更高等级的证据;定量性的研究成果与经过实践检验的理论方法作为证据效力更高。循证实践最关键的步骤即为证据的评价与分级,其中的核心内容是针对特定问题对各类研究成果进行系统评价(systematic review)[10],得到最佳证据,再对各类可能证据进行排序,结合现实条件进行科学决策。

综上所述,循证理念指导下的各类决策实践具有准确性与有效性的优势,是一种具有预见性的思维方式,与预防性保护在思考方式与实践逻辑上有着充分的耦合关系。针对建筑遗产预防性保护活动的特征,构建循证实践标准化操作程序,建立完善的证据体系,是一个渐进的积累过程。

1.3 循证预防性保护

建筑遗产内容的多样性与层次复杂性决定了保护实践的综合性,影响因素众多是这项工作中的一个巨大挑战。建筑遗产是指经人类建造活动形成的文化遗产,包括建筑与城市。此处的建筑遗产指的是具有文化涵义和象征物功能或可作为民族史证物的建成物[11],不仅仅指具有遗产身份的建筑。从目前遗产研究内容来看,根据空间尺度可以将建筑遗产分为线性遗产网络[12]、线性遗产[13]、城镇[14]、村落[15]、街区[16]以及建筑6类。从宏观到微观,面临着技术、管理等多层次,多领域的问题,是一种系统工程。因此,面对不同层面的遗产问题,能够提供清晰、有序的指引的循证预防性保护操作策略具有相当大的现实意义。

预防性保护的内涵是具有充分计划性和前瞻性的保护工程,在实施过程中进行持续的循环反馈[17]。以遗产本体和其所在环境为处置对象,对遗产的老化、不当处置引起的病害以及突发灾害进行主动控制,最大化减少被动的“紧急干预”。这个过程里涉及到的一系列工作内容,如信息搜集、精密勘察、价值评估、病害分析、系统监测、日常维护等[18],与循证的实践程序高度重合。

理想状态下的文化遗产保护是一个永续的过程,循证预防性保护贯穿于这个全过程,形成一个连续运转的闭环。(见图1)在这个闭环里,各方面的从业者需要进行由“操作者”向“监护人”的角色转变;秉持研究指导工程的工作理念和思考与操作并行(THINKING-BY-DOING)的反省实践(Reflective practice)模式[19]。建筑遗产具有脆弱性又不可再生,一旦在决策与实践环节出现错误,造成历史信息的丢失与其本体的损害,结果都是不可逆转且代价高昂的。将循证理念渗透到预防性保护中,为风险评价,预测、预警和管理控制等一系列的预案与决策提供支持,可以将遗产保护的试错成本与社会损失降至最低,是对两种理念的升华。

2 中东铁路建筑遗产预防性保护的挑战

中东铁路修建于19-20世纪之交的中国东北地区,全长约2489公里,跨越中国东北四个省份(黑、吉、辽及内蒙古),沿线保留了大量的建筑遗产。作为一条跨区域的大尺度文化线路[20],在中东铁路建筑遗产的预防性保护与管理中面临着不同领域、多层次的问题。

2.1中东铁路建筑遗产的多样性特征

中东铁路规划过程中根据各地区位、地理环境以及资源条件,综合距离因素,按照职能与重要性设置6个等级的站点,另外还根据铁路行驶需求设置若干会让站(见图2)。在铁路建设、运营与发展的过程中,沿线站点均形成了不同规模的历史建筑群落。

中东铁路建筑遗产数量多,现存各类建筑遗产超过2000处,在功能类型与技术表征上极为多样。在功能类型上,由于铁路工业的综合性需求,沿线的遗产群落中几乎囊括了人类生活所需的所有建筑类型。整体上可以可分为五大类:铁路交通与工业建筑、护路军事及警署建筑、公共建筑与综合服务设施、铁路社区居住建筑、铁路工程设施。每个大类在整个演化过程中有着不同的建设时序与发展地位,其中又包含着具体的子类功能。在技术形态上,传统结构形式主要是砖、石、木混合结构和以木材为主要材料的木剋楞及木框架结构。新的结构形式,如钢框架结构、钢桁架结构、钢筋混凝土等一般应用在特殊的建筑上。

2.2中东铁路建筑遗产保护影响因素的复杂性

影响中东铁路建筑遗产的预防性保护的因素复杂多样,包括自然环境与社会环境两个方面。自然环境上,中东铁路跨跃中国东北地区四个省份,穿越了山地、丘陵、湿地、平原、海岸等丰富多样的地貌环境。复杂的地理环境与多变的气候要素是影响建筑遗产劣化的关键因素,从技术上需要考虑不同变量的影响。在社会环境上,不同地区对待遗产的与城市发展的态度,在遗产保护上的资源投入水平,以及遗产登陆和管理方式均有区别。对于这样一份大尺度线性遗产来说,区际间的资源竞争与发展不均衡导致的地区隔离都是整体性保护面临的巨大挑战。

从遗产内容的空间尺度上来看,中东铁路建筑遗产保护层次可以分为跨区域的线性遗产、历史城市(哈尔滨、大连、长春、满洲里、绥芬河等)、历史城镇(横道河子、一面坡、昂昂溪等)、历史街区、建筑组团以及单体建筑。从更宏观的角度来看,中东铁路也是近代中国铁路遗产网络非常重要的一环。在不同的空间层级上需要解决的问题与保护目标有很大差异。从需要应对问题属性来看,包括历史研究,如中国东北近代文化交流,文明转型与工业发展过程;建筑遗产病理学研究,如不同材料与结构类型的建筑遗产的病害与劣化机制以及主导的环境因素;建筑技术研究,如修复、加固与维护手段与材料的开发与运用;行为心理研究,如地方居民与遗产地之间人地关系[21](依恋或排斥)或外来游览者的宏观印象与文化认知;行为心理研究,如建筑游览的引导感知[22];管理学研究,如游客流量控制,居住者维护、修缮与监测活动的官方补偿制度等不同学科,不同范式的内容。结合中东铁路建筑遗产预防性保护需要面对的这些综合性、复杂性和系统性的问题,试探讨循证预防性保护的工作内容与实践流程。

3 循证预防性保护的操作内容与程序

3.1 调查:预防性保护的问题集合

针对建筑遗产预防性保护可能出现的问题建立问题集合,尤其是对如中东铁路建筑遗产一样成体系的群体遗产来说,是进行高效循证实践的基础。对于问题的构建途径有两种,一是根据不断的实践记录累积,二是综述相关研究文献进行系统评价搜集问题。根据对中东铁路建筑遗产的调查与研究,其问题集合如表1所示。具体表现如砖、石、木结构建筑的各类病害(遗产本体问题,图2),扎兰屯建筑的水泥加固框架(不当维护问题,图3),昂昂溪大量建筑的废弃空置(资源调度问题,图4),哈尔滨中央大街过度商业化(政策管理问题,图5)等。循证预防性保护的问题集合是动态性的,根据研究与实践的发现随时补充、更正。

3.2 诊断:建筑遗产的病理风险档案

无论是建筑本体的病理学问题还是政策、经济发展的管理学问题,都可以看作是遗产的“病症”。对症施治和预防需了解问题的症结所在,以及有关病症发生与其程度发展的各类影响因素。

对遗产本体的建筑病理学风险来说,针对问题的外在表现(问题集合),系统化的诊断、记录自然状态下建成遗产的病害侵蚀、劣化的作用机理及其影响因素是进行主动的循证预防性干预的基础数据库。以中东铁路二等站昂昂溪的历史建筑群为例,其砖石建筑墙体的酥碱和粉化的主要集中在檐下与墙基上部,病害的发生机理是土壤含水量高、屋面防水处理较弱,导致墙体含水量高。环境影响因素包括:东北地区全年温度与空气湿度差异大,加剧材料内部水分吸收与析出循环,形成盐类结晶;秋—冬—春的季节交替时期冻融循环达上百次,对材料的物理结构有着强大的机械破坏作用。因此,对于中东铁路建筑遗产来说,砖石墙体的酥碱、粉化,或者木结构建筑的裂缝、糟朽问题背后的核心影响因素是水分(空气、土壤含水量及雨、雪、霜等)与地区温度变化[23]。在针对建筑本体的日常维护中,需针对这些风险因子提供处置措施,而不能仅仅根据病害的表现治标不治本。

循证预防性保护实践最终需建立完善的建筑遗产病理诊断系统,目前值得参考的是欧洲环境工程(Environment Programme)下开发的古迹损伤诊断系统(Monument Damage Diagnostic System,MDDS)。MDDS的前身是砖石损伤诊断专家系统(The Mansonry Damage Diagnostic System),旨在系统的组织砖石结构的损伤类型、过程机理及影响因素等知识,以指导修复与维护从业者的实践。新的MDDS包含的内容范围扩大,不仅限于砖石结构建筑,系统中提供的损伤图集(Damage Atlas)在材料水平和建造水平上都能够支持损伤分析,帮助使用者正确定义观察到的损伤,并能够考虑到损伤发生的各项环境因素[24]。

建筑遗产的管理学风险也面对相同的问题与任务,只不过将结构、材料等“硬”科学问题替换为行为心理、管理、组织架构等“软”科学问题。针对不同对象、不同类型的问题建立同样的病理档案,为政策的制定提供指导。这部分工作目前虽无例可循,但各类型的基础研究比较充分,应通过系统评价建立起记录、存储和搜寻的体系。

3.3 决策:建筑遗产预防性保护的证据素材

建筑遗产预防性保护的证据素材包括两个层面的内容,一是针对实践问题创立具有针对性的可用证据,主要通过系统评价的方法进行;二是对项目进行记录和后效评价。

理想的证据应该是通过系统评价(Systematic review)对相关研究成果的评价和整合[19][25]。系统评价是对科学文献进行筛选和再评价,并进行定性或定量合成,尽最大可能降低偏倚,得到综合结论,呈现可靠证据的方法。根据问题的性质和研究类型分为定性系统评价和定量系统评价。定量系统评价(Quantitative Systematic Reviews)是针对某一具体问题,全面搜集已有研究,对同类研究数据进行合并分析,一般采用荟萃分析(Meta-Analysis)的方法,适合“硬”科学的实验室研究与现场实验。定性系统评价(Qualitative Systematic Reviews)是指针对研究问题,经检索后纳入符合要求的定性研究,并客观评价、分析得出结论,一般采用主题综合(Thematic Synthesis)、Meta民族志(Meta-ethnography),批判地解释性综合(Critical Interpretive Synthesis)等方法,适合“软”科学的观察、记录、主观评价、分析、总结等[10]。系统评价是循证实践寻找最佳证据最重要的步骤和方法,是对已有知识的检验、评价和综合。

对遗产保护来说,因其不可再生的特性,有始有终的实践程序非常难得,完整的工程过程、结果、操作手段与工作时序是更有说服力的证据。因此,从业者在实践过程中一项重要的工作是对整个维护、修复或者规划过程做详细的记录,并在工程结束后,进行使用后评价(Post Occupancy Evaluation,POE)[26]。经由评价而得的预防性保护证据分为四种,一是经过保护实践对已有证据的验证,二是针对具体条件新解决的问题。这两类内容按照“问题—背景—原因—措施—目标—结果”的结构加以组织构成新的证据。第三种是未能形成有效结果,对实践问题来说结果有不确定性。这类证据是进一步研究的素材,作为数据和案例挖掘的材料。第四是失败案例,作为反向信息也需要被存储起来。

创立证据集合的原则可以总结为科学和真实,系统和量化,动态和更新,分类分级,包含肯定、否定和不确定性以及共享和实用。证据的产生过程应该是透明化的,以保证外界的监督和随时修正和补充。

3.4 循证预防性保护的实践流程

建筑遗产的预防性保护可以分为两个层面的问题,一是日常性检测与维护,多关注建筑遗产本体的实时状态;二是风险管理与控制,多关注建筑群体中远期突发性的不利因素的影响。(图6)日常监测与维护提供的损伤报告与病理数据也作为风险管理决策证据的一部分。

针对特定的遗产对象,日常监测与维护应建构包括问题集合、病历档案以及相关维护措施决策最佳证据的实践手册,并确定监测与维护的周期、工作内容、记录形式等。在诊断和解决已有档案的问题的同时也要及时发现和补充新的问题。以中东铁路为例,具体的维护措施包括规避易损行为,如对游人限流,限制建筑再利用功能等;规避易损环境,如修缮落水管及加强檐下防水,及时清除墙体周围积雪等;增加预处置措施,如对建筑增加防潮处理,木结构建筑油饰脱落后的补刷等。

遗产的风险管理更能体现预防性保护的计划性与前瞻性特点。遗产风险可以分为两类,一是渐进式的,即特定条件下的当前风险评估,以及未来可能的程度变化;如意大利的国家项目遗产风险地图(Risk Map)[27],主要关注环境变化与空气污染给建筑遗产带来的劣化风险,并为减缓这些损失提供策略性建议。另一种是针对突发的自然与人为灾害,如地震、洪水、强降雨雪,强风,极端温度以及火灾等,对其可能发生频率与时间进行预测,制定防控措施。遗产风险管理可利用历史数据的统计结果预测未来风险因子的变化趋势,也可以使用数码模拟软件对特定的环境进行模拟,预估可能损失,或配合天气与灾害的预报预警系统提前规划与制定处置措施。这类工作的重心偏于宏观,常利用GIS、遥感等工具和技术。

4 结论

建筑遗产的循证预防性保护是一个系统性、结构化的实践体系,也是具有操作性的理念指导。在未来发展方向上,需逐步完善两个层面的内容。一是构建包括记录、存储、评价、决策、实践及修正的标准化实践程序。二是建立完整的证据数据库与检索系统,包含与遗产保护相关的自然科学与社会科学方方面面问题的表征、发生机理、影响因素及解决办法,以及对保护实践的工作内容、成果形式、实践反馈进行评价与分级。在当前信息化、网络化与大数据技术的支持下,保持这个实践系统的动态更新与高效运转。结合当前在人工神经网络领域的研究突破来看,科学、集约的智能化可持续保护并不是一句口号,而是我们正在走进的未来。

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(责编:刘扬、赵光霞)

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