基于GIS的湘西凤凰古城文化景观保护管理信息系统_邓运员

1、第29卷第6期2008年12月衡阳师范学院学报Jo ur nal of H engy ang N ormal U niver sityN o.6V ol.29D ec.2008基于GIS的湘西凤凰古城文化景观保护管理信息系统邓运员,刘沛林,郑文武(衡阳师范学院资源环境与旅游管理系,湖南衡阳421008摘要:由于旅游对经济的巨大拉动作用,坐落在湘西的凤凰古城近几年旅游业蓬勃发展,各地游客纷至沓来,大有超过其合理容量之势,使得古城内原本保存完好的文化资源面临着被破坏的危险。为了使古城的文化景观得到有效保护、文化资源得到永续利用,我们试图引进GIS技术来建立凤凰古城文化景观管理信息系统。通过对该系统

2、的目标和功能、系统设计、技术路线的选择以及功能模块的实现等过程的论述,可以得到结论:将GIS 技术应用于古村古镇的文化景观管理是可行的,甚至可以代替传统的管理手段;采用组件式GIS技术建立古城文化景观管理系统具有较强的功能,特别是其中的三维可视化功能可提高管理水平以及保护效率。关键词:古城镇;文化景观;GI S;管理信息系统中图分类号:T P75文献标识码:A文章编号:16730313(200806010505凤凰古城曾一度被包裹在湘西的群山里沉沉入睡,但随着/中国南方长城0的发现和国家级历史文化名城的审批,凤凰古城仿佛一夜之间就名声大噪,自从2000年大规模地开展旅游活动以来,旅游产业呈现跳

3、跃式发展,2005年接待游客252万人次,实现旅游收入5.5亿元,其中门票收入0.55亿元,从2000年到2005年旅游收入平均以43%的年递增率增长1。旅游接待规模大有超过旅游环境容量的趋势,在旅游业兴旺发达的同时,也给古城的保护和管理带来了不少问题。为了有效保护古城的文化景观,使古城的文化资源得到可持续利用,除了加强传统管理手段外,还迫切需要采用新技术、新方法来提升古城景观的管理水平和提高保护的效率。上世纪90年代以来,国外已相继建立了一些专业化的历史文化遗产信息管理系统2,成功地将GIS技术应用于历史文化资源的管理。国内开展此项研究者较少,一般集中在考古领域3-8;而将GIS 应用于古村

4、古镇的文化景观管理则少之又少,而到目前为止,只有胡明星等从单个聚落或历史街区的角度作过一定研究9-11。随着我国信息技术应用的普及和GIS技术向国民经济各行各业的渗透,将GIS应用于古村古镇的规划、保护和管理是一个值得探索的方向,为此,我们试图构建基于GIS的凤凰古城景观保护管理信息系统,希望该系统的方法同样可推广应用于其它古村古镇文化景观的管理。1凤凰古城的文化景观凤凰县位于湖南省西部边缘,属湘西自治州的一个小县。该县历史悠久,县城所在地沱江镇已有一千多年的建城史,建城以前的历史还可追溯至先秦,古称/五竿0,至清朝在此屯兵后改称凤凰。凤凰收稿日期:20080401基金项目:湖南省社科基金项目

5、/基于GIS的传统聚落景观管理模式研究0(06JD23作者简介:邓运员(1973,男,湖南祁阳人,衡阳师范学院资源环境与旅游管理系副教授,硕士,主要研究方向为G IS在人文地理学中的应用.106衡阳师范学院学报2008年第29卷县地处湘黔要冲,交通发达,有枝柳铁路从境内通过;县城曾是大湘西地区的政治、经济、军事、文化中心,也是历朝/防苗镇边0的苗疆要塞。凤凰县城的老城区傍沱江而建,完好地保留着清朝、民国时期的传统建筑,旧式城墙、明清古院和青石板铺就的/驿道0风采依旧,小青瓦、石灰墙、/扳鳌头0(马头墙风格独特,具有重要的历史文化价值。古城内现有省级重点文物保护单位8处,州、县级文保单位85处,

6、重要街道面积及重要文物古迹面积7万余平方米。其中古建筑68处,古遗址116处,明清两代特色民居建筑120多栋,明清石板古街道20多条1。民居文物既有沈从文故居、熊希龄故居、熊家宅院、陈家宅院等府第私宅,又有沙湾古民居区、龙阁吊脚楼群等普通民房。寺庙文物多建于清代,各种庙祠建筑共58处1。另外,古城西郊有唐代/渭阳0县黄丝桥石头城,目前保存完好;还有始建于明代的/南方长城0蜿蜒起伏,形成了凤凰古城独特的文化景观;再加上有戏剧/活化石0之称的傩戏、流传数百年的苗族蜡染等文化资源,使得凤凰古城光彩照人。因此,2001年12月17日,凤凰古城被国务院正式批准为我国第101座国家级历史文化名城。值得指出

7、的是,古城核心区1.8平方公里范围内除了保留有明清两代的建筑以外,还有大量民国时期以来陆续修建或更新的民居,并且它们基本上都保持着传统风貌,目前供2.5万人居住着,按建筑单体计算,共有7500余座1。所有这些建筑物和构筑物都可称为历史建筑,但为区别起见,我们将民居建筑称为传统民居,将庵堂、寺庙、宗祠、宝塔等称为宗教建筑,而将关门、关厢、碉卡、哨台、炮台、古井、墓葬群等统称为历史遗迹;城墙(含南方长城、城门楼、风雨桥等称为公共设施。2系统目标和功能凤凰古城拥有如此众多的文化景观资源,但这种资源是不可再生的,它们经不起自然侵蚀和人为破坏,将出现日趋衰败的迹象。为此,我们开发基于GIS的凤凰古城景观

8、保护管理信息系统,以便更好、更有效地对古城内的文化资源进行保护,该系统的目标总体上来讲是负责凤凰古城的文化景观的保护和管理,并力求使古城内文化资源保值或增值。在这里GIS用于两个方面的管理需求,从小的方面来讲,可用于单个建筑的管理及保护规划,对古镇内7500多座传统建筑基于单体进行管理;从大的方面来讲,则可用于整个凤凰古城的文化资源和景观的管理和保护。2.1微观管理功能在完成对凤凰古城各种文化资源的调查以后,将调查数据输入计算机,形成一个数据库,最终建成一个系统。该系统可完成历史建筑状况信息的记录、分析、管理、检索、显示和各种文化资源数据的收集、存档、分析等工作。具体来说,主要有以下四个方面的

9、功能:2.1.1查询检索最基本的属性数据查询,比如有关民居的建筑年代、建筑材料、房屋权属等是任何信息系统都可以做到的。该系统还可用于任意位置传统民居的现状及规划方案的查询,也能通过多种方式查询各种现状地物的详细资料,并可进行专题制图,输出查询结果。还可检索与古城密切相关的资料,为古城的保护和管理提供准确、全面的各种类型数据,如自然环境背景数据和各种社会经济数据(通过ODBC连接外部数据库。2.1.2图形图像显示由于系统连接多种方案的详细规划图件及其必要的说明,所以当查询的对象是民居时,系统将显示民居有关的数字图像,包括现状的有关平面、立面、剖面、屋顶及规划图件等。2.1.3统计评估该系统能够根

10、据现有房屋建筑的各种属性,对其进行统计和分析,辅助具体建设项目的计算和决策,如古城保护需要拆除一些与传统风貌不协调的建筑,本系统既可根据拆迁房屋面积估算其费用,根据现居住人口数决定搬迁人口等;还可通过查询民居建筑的现状和规划方案而评价维护、保护和重修的需求与优先权。需要维护的则可制定维护整改的对策,并能根据维护改造的程度,计算维修、改造的费用。2.1.4三维可视化三维可视化有两层含义,一是以数字视频或是以多张现状照片的方式显示古城内几条主要街道的沿街立面。这不但可展示传统街巷空间的风貌,还可方便决策者了解某一个具体区域的现状,以监视街区的保护和指导审批相关建设项目。二是对所有古城内的建筑物进行

11、三维建模,从而能够让用户了解各建筑物之间的三维空间关系。2008年第6期邓运员,刘沛林,郑文武:基于G IS的湘西凤凰古城文化景观保护管理信息系统1072.2宏观管理功能虽然凤凰古城已于2000年做了5凤凰历史文化名城保护规划6,但该规划提出的保护方案是静态的,对文化资源的管理不能进行动态跟踪。随着时间的推移,规划方案有可能需要调整,而且原来的方案制订都是手工方式完成的,随意性较大、不够精确,一旦需要重新修编或微调,则原有方案成果须全部推倒,而基于GIS的景观管理信息系统则可最大限度地实现数据的重用,规划方案的变化可及时地在计算机上修改完成。由于该系统所管理的文化景观资源等信息都具有定位特征,

12、属于空间信息的范畴,用GIS对它们进行管理则可以对它们进行科学分析、提供决策支持信息。通过图形数据可了解古城内的文化资源分布及其价值;并能通过及时地对已改建、维修的建筑更新其图形和属性库而实时地了解民居建筑的动态变化;并且,该系统还可实现三维可视化,方便用户从宏观上把握古城的三维空间关系。该系统的宏观管理功能具体包括:(1凤凰古城用地现状输入、分析、更新和检索以及土地利用规划方案查询。如用地类型包括:居民住宅用地、商业金融用地、行政办公用地、休闲娱乐用地、医疗卫生用地、文化教育用地、文物古迹用地、工业发展用地、园林绿化用地、道路广场用地、市政设施用地、对外交通用地等。(2制定凤凰古城的管理规划

13、和制定发展控制的途径。如制定建筑物高度控制要求、文物和其它景观点高度控制要求、视线通廊分析、分期建设规划等。(3制定凤凰古城的保护规划,如近期保护和更新模式和中期保护与更新模式(保护、改善、保留、整治或更新;此外,通过GIS的缓冲区分析功能可以划定适宜的保护区边界和范围(核心保护区、风貌协调区、区域控制区、山体保护区等。(4制定景点景区的旅游规划,划定特色旅游点(带,如民俗活动场所、旅游购物带、传统文化展示点、名人轶事陈列点等;查询检索全部或特定民居旅馆(客栈以方便相关部门进行监管和游客求宿。(5监视和评价管理及保护政策,根据管理和保护效果可以及时对政策进行调整。3系统设计及实现用于古城的景观

14、保护和管理的GIS应用系统的软硬件配置可有多种形式,我们采用ArcObjects 提供的COM组件,再结合VB语言进行开发,这是一条比较实用的技术路线。我们选择ArcObjects 而不是MapObjects是因为前者还提供了三维表达功能。其它开发过程与一般的GIS应用系统没有太大区别,对于古城景观的管理信息系统这个专门领域来说,关键在于它的数据库的建设。3.1数据库设计GIS应用系统的基础和核心是数据库库体的建设,本系统采用空间数据和属性数据分开管理的办法,空间数据用A rcView的shape文件存储,属性数据采用SQL Server2000数据库管理。虽然shape文件格式自带了管理属性

15、数据的DBF数据库,但是,这种数据库是不安全的,对它的不正确修改极易导致Shape文件的损坏。为了提高系统的安全性,也为了提高系统的可扩展性,本系统采用标准的客户端/服务器(C/S模式,空间数据直接以文件的方式存储在本地计算机的硬盘上,属性数据存放在远程服务器上,通过SQ L Server2000进行调用。这样既可以避免地图数据在网上传输负载过重的缺点,又实现了对属性数据的统一管理,增加了系统的安全性。3.1.1空间数据的分类及组织根据本系统的特点,将数据分成传统民居、宗教建筑、公共设施、历史遗迹、道路、河流水系、给水、排水、电力、电讯、绿化等十多个专题数据层。所有这些图层的图形数据都以sha

16、pe文件存贮,对图形数据采用统一规则命名,以便于数据组织和维护。该系统需要输入的数据众多,为方便管理,将数据分为:基础数据、地理数据和专项规划数据三种类型。(1基础数据包括传统民居、宗教建筑、历史遗迹、公共设施(合称为/历史建筑0以及道路数据等,其中最重要的是历史建筑数据。(2地理数据主要包括地形数据(等高线、高程点、土地利用数据和河流水系等。(3专项规划数据即保护规划的数据,包括高度控制规划、用地规划、旅游线路规划、景点景区规划。各种数据均以层为基本单位进行组织,形成以图为主、数据从属的图表结合的数据表达方式。为了使空间数据和属性数据结合起来,为了便于实现108衡阳师范学院学报2008年第2

17、9卷各子库之间、属性库与空间库之间的交互访问、数据交换,快速、有效地响应从地图到属性和从属性到地图的双向查询,这里采用了关联字段的方法,在空间数据和属性数据库及其子库中都设计一个可以唯一标识所有记录的字段(ID码,以建立数据库之间的联系,查询以此字段(建立索引后为基础进行。另外,使用单位可以根据实际需要自主地添加有关数据项和内容。3.1.2属性数据的结构和定义根据古城保护和管理的特点,收集各类数据源的数据,评价其精度、可靠性、可利用性及相互关系,确定入库的数据项,并给出各数据项的详细定义,对同一属性进行分类编码,并编辑数据字典。(1建筑物信息:建筑编号、建筑年代(清代建筑、民国建筑、五十至七十

18、年代建筑、八九十年代建筑、新建建筑、建筑类型(较好风貌传统建筑、一般风貌传统建筑、部分改动传统建筑、部分损毁传统建筑、较好风貌现代建筑、一般风貌现代建筑、较差风貌现代建筑、建筑质量(一类、二类、三类、四类、建筑材料(木质、砖石、青瓦、功能用途、结构、层高、住户(户主姓名、人口数、产权等属性。(2街道信息:街道编号、街道类型、宽度、铺路材料(红色砂岩、青石板、街巷视频录像。(3历史遗迹信息:编号、名称、类型(关门、关厢、碉卡、哨台、炮台、古井、墓葬群等、历史渊源描述文本、不同角度的照片若干张。(4公共设施信息:编号、名称、类型(城墙、城门、其它、不同角度的照片若干张。对本系统最重要的数据层即历史

19、建筑及传统风貌的街巷空间,为了全面地评价其现状,除用定长的属性字段对其进行了描述外,还有大量实地拍摄的数字图像。因此,属性数据除包含通常的文本信息外,还包括图片信息(如建筑物特别是挂牌保护的民居的平、立、顶面各个角度的照片和影像资料(如反映街巷空间或房屋立面特点的AVI动画和声音。由于对每个实体进行表示的多媒体数据量大小不一样,只能用SQL Serv er数据库的BLOB (长二进制字段类型进行存储。3.2系统实现凤凰古城文化景观保护管理信息系统是一个对凤凰古城文化遗产信息进行采集、处理、存贮、分析以及提供可视化表达的保护与管理的统一平台。根据保护与管理的功能需求,将系统分成七个功能模块:查询

20、模块、统计模块、数据输出与打印模块、数据备份模块、系统维护模块、建筑物管理模块、用户管理模块。根据GIS软件工程的要求以及系统本身的特点,将各功能模块进行切分,做成相应的菜单,共分八个部分实现,包括:有关系统的操作、有关系统更新的操作、对视图的操作、查询操作、统计操作、建筑物管理操作、三维虚拟以及空间分析操作,再加上/ 帮助0,共九个菜单,系统的总体界面如图1。图1系统的总体界面Fig.1The system overall interface4结论与讨论目前我国的古村古镇的保护规划和保护管理当中大多采用手工操作、人工管理等传统的方法和手段,保护的好坏完全取决于规划编制专家的经验和管理人员的保

21、护意识与专业素养,有太多的人为性和随意性。主要表现在两个方面的不足:(1规划方案不科学。(2静态管理方式不能跟踪动态变化12。因此,传统方法难以满足形势发展的需要,探索采用新技术、新手段来解决古村古镇的保护规划与管理中遇到的问题成了当务之急。而GIS技术的应用,将给这些问题的解决带来了新的契机。近年来我们一直致力于将GIS应用于古村古镇的文化景观保护与管理,通过以上的案例研究可以得出如下结论:(1GIS应用于古村古镇的文化景观的保护和管理是可行的,并且大有可为,将极大地改变古村古镇的管理手段和保护效果,最终替代传统的管理方法。本案例的研究可以为其它古村古镇的景观保护和管理提供一定的借鉴。(2采

22、用组件式GIS建立的古镇文化景观保护管理信息系统具有较强的空间分析功能和扩展功2008年第6期邓运员,刘沛林,郑文武:基于G IS的湘西凤凰古城文化景观保护管理信息系统109能,还可实现景观或传统建筑信息的三维可视化表达。在此基础上,可方便地进行三维景观浏览、视线通廊分析、建筑高度控制规划等管理功能。(3本案例在古村古镇的景观保护和管理当中引进GIS技术,相对于以往基于定性描述为主的研究方法是一种革新,采用这种方法所得出的管理方案无疑更具有可操作性,因而可以提高古村古镇的管理水平和保护效果。(4应用GIS技术可以对古村古镇的地图数据、文献数据和实物照片数据进行一体化管理,方便用户基于图形化的界

23、面进行查询,从而提高保护和管理的工作效率。参考文献:1湘西自治州政府.中国湘西网EB/OL.2005-5-25htt p:/w w 2(英Paul Bo x.地理信息系统与文化资源管理:历史遗产管理人员手册M.胡明星,董卫译.南京:东南大学出版社,2001:1-216.3曹兵武.G IS与考古学J.考古与文物,1997(4:79-84.4中国河南省文物考古研究所,美国密苏里州立大学人类学系.河南颍河上游地区考古调查G PS和GIS的初步报告J.华夏考古,1998(1:1-16.5肖彬,谢志仁,闾国年,等.G IS支持的考古信息管理系统以长江三角洲地区为例J.南京师大学报(自然科学版,1999,

24、22(3:110-114.6刘建国,王霞,张蕾.洹河流域区域考古信息系统的建设与探索J.考古,2001(9:52-56.7李安波,毕硕本,裴安平,等.田野考古地理信息系统研究与建设J.地理与地理信息科学,2004,20(1: 39-42.8张海.A rcV iew地理信息系统在中原地区聚落考古研究中的应用J.华夏考古,2004(1:98-106.9胡明星,董卫.基于GI S的镇江西津渡历史街区保护管理信息系统J.规划师,2002,18(3:71-73.10胡明星,董卫.基于GIS的古村落保护管理信息系统J.武汉大学学报(工学版,2003,36(3:53-56. 11胡明星,董卫.G IS技术在

25、历史街区保护规划中的应用研究J.建筑学报,2004(12:63-65.12邓运员,代侦勇,刘沛林.基于G IS的中国南方传统聚落景观保护管理信息系统初步研究J.测绘科学,2006,31(4:74.A Research of the GIS-Based Management Information Systemfor the Preservation of the Cultural Landscape of theOld Town of Fenghuang in the West of HunanDE N G Yun-y uan,L I U P ei-lin,ZH EN G Wen-w u(G

26、eog raphy Department,H eng yang No rmal U niver sity,Heng yang H unan421008,ChianAbstract:Because of the pow erful pro pelling o f t ourism,the tour ist indust ry in the O ld T ow n o f F eng huang,West Hunan,has been pro sper ing in the recent year s,and tr aveler s have been rushing her e fr om va

27、r ious places,and it seems to exceed it s to lera-ble capacit y,and to endanger its cultural resources which w ere previously w el-l preserv ed in the tow n.T o guarantee the effec-tiv e pr eser vatio n of the cultural landscape of the tow n,and to make sustainable use of the cultura l resources,we intend to adopt the G IS t echnolo g