【目的】城市历史街区主要由高密度的建筑构成，但大多建筑风貌杂糅、街区特征不明确。准确提炼历史街区的风貌特征并划定分区，是后续规划设计的重要依据。【方法】以历史层积性为线索，结合景观基因理论和历史景观特征评估（historic landscape characterisation, HLC）方法，构建精细识别城市历史街区建筑的历史景观特征与分区的技术体系。1）从5个方面对景观基因理论进行优化：强化建筑基因的历史层积分析；调整建筑基因识别原则；完整执行二元基因识别；建立建筑基因的一般分类体系；强化二元基因的关联分析。2）借助K-means聚类算法优化HLC的分区方法。3）以广州泮塘历史街区为例阐述该方法的具体操作。【结果】泮塘历史街区的发展被分为4个历史时期，经历了16种建筑形制的演替，共识别出相互关联的38个显性基因和23个隐性基因。依据K-means聚类算法的空间聚类结果划分出5个历史景观特征分区。【结论】提出的优化方法能有效提取历史街区的建筑特征，并依据建筑基因分布推导历史层积倾向分布，实现历史景观特征分区。该方法完善了历史街区更新改造的认知角度与技术方法。