GIS在歷史文化名城及風貌保護規劃中的應用研究綜述

【摘 要】在歷史、文化地理學的基礎上，對歷史文化名城保護理論進行了探索性思考，提出GIS在歷史、文化地理學中的重要性，從而挖掘GIS在歷史文化名城及風貌保護規劃中的應用，通過實例探討GIS技術的引用可改變現有的保護規劃編制技術路線，同時使規劃設計走向規范化與標準化。

【關鍵詞】文化地理學；歷史文化名城；GIS；保護

經濟的快速發展、人口的增加，正日益侵蝕著歷史文化名城賴以生存的環境，使許多保護較好的名城遭受到沖擊，甚至面臨著遭受破壞的危險。因此，急需提高對歷史文化名城規劃和管理工作的認識，并抓緊實施。目前，歷史文化名城及風貌保護規劃采用的大多是傳統的方法和手段，主要從感性的角度來分析收集現狀基礎數據，缺乏對現狀基礎數據的快速準確分析，使得名城及風貌保護規劃無法在綜合考慮相關數據相互影響的基礎上做出科學的分析。因此，傳統方法難以滿足形勢發展的需要，探索用新技術、新手段來解決歷史文化名城及風貌保護規劃與管理中遇到的問題成了當務之急。而計算機技術和信息技術的發展，特別地理信息系統技術的應用，給這些問題的解決帶來了新的契機。

以下筆者試圖以歷史、文化地理學的基本觀點作為歷史文化名城保護的理論基礎，總結了GIS在歷史、文化地理學研究中的應用及展望，從而梳理了GIS在歷史文化名城保護與更新中的應運，并通過幾個實例，說明經由GIS的數據處理技術建立起來的歷史文化名城及風貌保護規劃空間地理數據，為城市規劃管理和設計提供準確、動態的規劃成果信息平臺。

1 基于文化地理學對歷史文化名城保護的理論思考

歷史文化名城不僅具有豐富的文物古跡 、鮮明的城市空間格局和建筑風貌，而且具有深厚的文化內涵和傳統。歷史文化名城的城市形體環境作為一種符號系統和文化載體是某一地區在一定歷史時期內的政治、經濟、文化、軍事、建筑、科學 、教育等人類活動的歷史見證。因此，歷史文化名城堪稱是人類文化的“活化石”，具有極為重要 的歷史、科學、文化和 藝術價值。在當今城市國際化、信息化和飛速發展的激流中，唯有傳統文化才能顯示出城市的特色、身份和歸宿。

歷史文化名城保護與城市發展的矛盾普遍存在，在我國社會整體文化素質還不高，面臨全球化競爭又迫切需要大力發展經濟的特殊歷史階段，歷史文化名城保護與發展的矛盾顯得尤為突出。從實踐看，在歷史文化名城保護工作中，重局部，輕整體，重近期，輕長遠，重物質環境，輕文化內涵，重技術手段，輕人文精神，重空間關系，輕社會網絡，重經濟利益，輕歷史、科學、藝術價值的現象較為普遍，造成許多名城“建設性破壞”和“城市靈魂的失落”。這一方面反映了新時期城市建設面臨 問題和矛盾的錯綜復雜，另一方面則 凸現了歷史文化名城保護理 淪與方法研究的薄弱。

文化地理學是人文地理學的一個重要分支學科，著重研究一定空間范圍內各種文化現象的空間分異、地域組合及文化區的形成、發展和演變。文化地理學強調從地域的觀點探索文化現象的形成和發展，揭示文化現象的特性及其與地理環境的關系。早在19世紀初，德國地理學家洪堡就提出，應把景觀作為地理學的中心問題，探討由原始的自然景觀變成文化景觀的過程。因此，文化地理學的基本觀點和理論可以作為對歷史文化名城保護進行系統研究的理論基礎。

2 GIS在歷史、文化地理學研究中的應用及展望

歷史地理學和文化地理學是現代地理學中兩個關系密切的分支學科。人文現象是歷史地理學重要的研究對象，文化地理學研究也離不開其歷史屬性，兩者相互交叉形成了諸如歷史文化地理或歷史人文地理等學科。隨著當今世界科技的飛速發展，歷史地理學和文化地理學正面臨一些急需解決的問題，傳統的空間和時間分析方法凸顯其欠缺，這對學科發展也提出了新的要求，如何采用新的研究方法提高研究成果的精確性，以促進學科的進一步發展顯得十分重要。由于GIS 為地理研究和地理決策服務提供了技術支撐，在歷史、 文化地理研究中，可將衛星圖片、 地圖、 文獻資料、遺產及文化景觀等按一定的格式化要求予以融合，建立歷史文化地理數據庫，進行信息的多元綜合分析和應用，實現地理空間數據處理、分析和可視化，成為歷史、文化地理學研究的新趨勢。

其中，GIS在歷史地理學研究中的應用：（1）歷史地圖資料的數字化；( 2)空間歷史數據的管理和可視化；( 3) 基于空間分析方法探知歷史過程。GIS 在文化地理學研究中的應用：( 1) GIS 應用于物質文化景觀的研究；( 2) GIS應用于非物質文化景觀的研究；另外，文化資源的管理也是歷史、文化地理學的重要研究內容，主要包括文物資源的管理、文化遺址的評價以及數字博物館建設等方面。采用文物保護管理信息系統，可增強系統對空間數據的處理與操作能力，系統功能更為完善，實用化程度得到進一步提高。文化遺址景觀的脆弱性關系到遺址保護與持續利用，采用GIS 技術，可對文化遺址景觀敏感度進行綜合評價。

3 典型事例分析

下面以青島和南京為例，介紹基于GIS的歷史文化名城名城及風貌保護規劃管理信息系統的設計及功能等。

3.1 GIS在青島歷史文化名城及風貌保護規劃中的應用

3.1.1 概述：

青島是國務院批準的國家級歷史文化名城，作為近代歐亞文化的交匯區，青島具有獨特的歷史內涵，對中國近代歷史和社會發展產生過重要影響和作用。這是我們亟需保護和發揚光大的文化珍寶，正是由于各個歷史時期的城市建設特點，使青島城市發展歷史長河中既有明晰的文化主脈，又有中外多國不同文化交匯而呈現出的多彩文化，構成了城市建筑文化多元化的總體風貌特色。規劃將濱海旅游區以及展示本區域歷史文化的各類建、構筑物在空間上組織起來，形成網絡體系 使人們便于感知和理解保護區歷史文化淵源，給老城區增添活力。

為了很好地組織和管理這些信息，使之作為科學的分析和決策依據我們建立的青島歷史文化名城及風貌保護規劃成果空間數據庫，為進一步完善城市規劃成果數據庫的組織結構和管理體系，提高規劃編制和規劃管理的科學性、準確性和高效性，提供了有力的技術支持。

3.1.2 數據轉換：

衡量一種CAD數據到GIS空間數據庫轉換方法的性能，首先應考慮數據轉換前后的一致性，比如在保護建筑物在GIS空間數據庫中是以“面” 的形式存儲的數據， 在轉換前，主要對CAD圖形文件做的處理工作為：

（1）對于CAD圖形分層不標準的圖形文件，要先進行圖層分類標準化，按照點、線、面及不同的屬性和用途進行分類，從而達到顯示和分析的目的。然后按照不同圖層分別進行轉換。

（2）對CAD未封閉成面的保護建筑物，通過ARCATALOG的拓撲校驗來查找未滿足要求的圖形，通過人工干預校正圖形，最終實現數據轉換。

（3）數據的組織：

由CAD轉換的GIS數據并不能實現用戶對數據的真正需求，其只是實現了數據的顯示目的，轉換后的這些資料和信息具有空間定位特征，為空間信息，其擁有圖形數據。

數據的完整性不僅包括圖形數據，還包括與其相關聯的屬性數據，從而實現圖形屬性一體化，按照不同圖形的地物要素，制定不同的屬性數據 。 以 ” 保護建筑物” 面層為例，其屬性表如表1所示。

屬性字段是進行統計和分析等操作的必要條件。屬性字段還可以連接如照片和法定保護圖則等多煤體數據，照片可以是一張也可是多張，為保證圖則數據的相對安全性，采用DWF格式 。

3.1.4 功能實現

GIS 可以對空間數據按地理坐標和空間位置進行各種處理，對數據進行有效管理，研究各種空間實體的相互關系，通過多圖層多因素的綜合分析，可以迅速地獲取用戶所需要的信息，并以圖形等數據形式表示出來。

對查詢結果的空間數據的屬性進行多方位連接，在這些數據中，包含各種形式的數據，多種文件格式，多個數據來源，把這些數據有效地組織起來，建立一個統一的數據管理系統，顯示保護建筑的相關數據，比如說：現狀照片、法定圖則 、 文字說明等。

根據查詢結果計算出保護建筑物、絕對保護區、建設控制區的面積。此系統的查詢模塊包括：供圈選查詢、組合查詢、定位查詢的方式。

3.2 基于GIS技術在南京歷史文化名城保護規劃中劃定歷史街區的應用

歷史文化名城保護并不是要保護城市的全部，而是保護反映城市風貌特色的歷史街區、歷史格局和歷史風貌等，其中，歷史街區是城市傳統歷史文化的載體，是歷史文化名城重要的組成部分。劃定歷史地段、歷史建筑群等歷史保護區的保護界限，提出相應的規劃控制和建設要求是歷史文化名城保護規劃的主要內容之一。以南京為例，在歷史文化名城空間數據庫基礎上，建立劃定歷史街區保護界限的綜合評價評估體系，使評價體系做到對歷史資源的合理分類、科學分級，并使之通過分類標準所確定的保護對象體系能夠與保護規劃相銜接。

3.2.1 評價原理及方法

評價原理及方法包括：（1）評價指標體系的建立。在選擇具體的評價指標因子時，應遵守指標因子的客觀性、可測性、可比性、簡明性和靈敏度等基本原則。同時建立面狀資源評價體系，在南京老城的所有地塊中尋找風貌最好，價值最高的單元作為歷史街區的候選對象。因此，面狀資源評價體系是以確定保護價值為目標層的單目標評價體系，選擇資源自身價值、完整性價值作為面狀歷史資源的評價準則如表2所示。（2）評價指標因子分級和權重值的確定。

3.2.2 多因子綜合評價方法在南京老城劃定歷史街區中的應用

（1）指標因子的評價與分析：包括歷史價值計算，如先計算出城市空間沉淀深厚度分布圖，再計算出權力空間沉淀深厚程度，最后將得到的等級指數分別乘以各自的權重值，進行累加得到每個評價單元歷史價值綜合評價的總分。格局價值計算、歷史資源點富集度、形態完整性。

（2）南京老城歷史街區劃定的多因子綜合評價

例如將每個評價單元的歷史價值綜合評價值、格局價值、和景觀價值等級指數的得分值分別乘以各自的權重值（表1），將這三個指標因子所得值累加得到每個單元的自身價值綜合評價得分；將每個評價單元的歷史資源點富集度綜合評價值和形態完整性等級指數的得分值分別乘以各自的權重值，將這兩個指標因子所得值累加得到每個單元的完整性價值綜合評價得分；再根據兩個準則層的數據計算結果，按層次分析法算得的權重，計算出老城內地塊單元保護重要性。需嚴格保護的地塊單元主要集中在民國公館集中的頤和路、明故宮周邊、總統府周邊、老城南及秦淮河畔。在對老城內面狀空間單元評價的基礎上，可將綜合價值高的空間單元劃定為歷史街區。

4 結論

在專業設計人員和 GIS 專業人員的配合協作下，GIS 空間數據應用于規劃設計將存在著具大的應用空間并將發揮更大的作用。不僅實現了空間信息的分析、統計、管理、制圖和可視化表示，為政府的管理和決策及專業人員的設計提供支持，促使規劃設計走向規范化與標準化，同時也將平面設計引向三維空間設計，規劃成果空間數據庫的日益完善，對城市規劃的管理體制必將產生深遠影響。

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