GIS技术在古城资源保护与利用中的应用研究<br/>——以扬州古城保护为例

GIS技术在古城资源保护与利用中的应用研究
——以扬州古城保护为例

2012-11-14石华胜陈正富

测绘通报 2012年8期

关键词：插件扬州古城

熊焰，石华胜，陈正富

(1.江苏易图地理信息工程有限公司，江苏扬州225006;2.安徽省地矿局安庆测绘技术院，安徽安庆246001)

GIS技术在古城资源保护与利用中的应用研究
——以扬州古城保护为例

熊焰1，石华胜2，陈正富1

(1.江苏易图地理信息工程有限公司，江苏扬州225006;2.安徽省地矿局安庆测绘技术院，安徽安庆246001)

以扬州古城保护资源数据库及地理信息系统建设为例，结合扬州历史古城保护管理工作，从数据搜集、资料整理、专题测绘、试点普查等基础性研究工作着手，阐述古城保护资源目录及分类标准体系的建立，并基于地址编码实现非空间数据与空间数据的信息关联方法，探讨建立古城历史文化资源管理及共享应用的插件式GIS技术框架。

古城保护;GIS;地址编码;插件式框架

一、前言

扬州是国务院首批公布的24座历史文化名城之一，有着近2500年的悠久历史。数千年的历史积淀给扬州留下了灿烂的文化、众多的文物古迹，以及厚重的底蕴。在5.09 km2的明清古城内就现存500多条古街巷、900多处历史文化建筑、市级以上文物保护省单位123处，这是扬州悠久历史、灿烂文化的集中体现，也是扬州古城风貌、名城特色的集聚区域。如何有效地保护历史文化名城资源，探索古城资源保护与利用的新技术、新手段，是当前相关政府部门面对的新课题。

在以往的古城保护规划与管理中，大多采用传统的方式和手段收集基础资料。这些基础资料通常会因设计人员的利用目的、设计观念、技术水平的不同而参差不一，从而造成基础资料收集的不完整。在设计阶段，从感性的角度去分析收集的现状基础资料，往往缺乏对现状基础资料快速准确的分析，使得古城保护规划无法在综合考虑多源相关资料、相关影响的基础上作出科学的分析和规划决策。同时，由于古城保护是一项长期的、动态的过程，需要全过程的动态管控和调整，这就需要文管、规划及城市建设部门能够及时掌握古城齐全的历史及现状资料，并将此作为管理部门保护和管控的依据。多年来，因天灾、人祸等诸多原因导致文物古迹损毁的事件时有发生，而又由于缺乏完整的历史资源档案，因此修复和复建工作十分困难。为此，探索运用新技术、新手段来解决古城现状调查、历史资源信息管理及古城保护管理工作中遇到的问题成了当务之急。随着计算机信息技术和现代测绘技术的发展，特别是GIS技术应用的广泛延伸，给这些问题的解决带来了契机。

二、古城保护资源数据的搜集、采集及组织

扬州现存的明清古城(旧城和新城)，尽管面积只有5.09 km2，但历经隋、唐、宋、元、明、清多个朝代叠压，历史遗存丰富。研究初期先在文管部门、城建档案馆搜集整理了大量的历史资料，然后重新调查测绘了老城区范围内的所有街巷。但由于老城内传统的有保护价值的民居方面资料缺乏，为此笔者选择渡江路以东、广陵路以南的0.4 km2试验区开展资源调查，并选择个园、匏庐、贾氏庭园、岭南会馆开展保护性基础测绘试点工作，建立建筑群总平面、保护建筑平立剖等电子图档，并拍摄高清图片和视频资料，如图1～图4所示。

在数据组织上，对照片、文字及视频等非空间数据，需要建立与空间数据的属性关联，才能方便非空间属性数据的档案查阅。而地理编码可以有效地解决用户的现实世界语言同计算机空间信息语言之间的转换，即根据自然语言描述的地址字符串自动生成标准地址，并根据标准地址，生成实际坐标，实现空间定位。

图1 研究范围

图2 古城街巷

图3 个园总平面测绘图

图4 个园古建保护测绘成果

地址编码由14位数字组成，依次为:6位市行政辖区代码、3位街道(镇)代码、3位社区代码和2位单元网格顺序码。编码结构如图5所示。编码工作流程如图6～图7所示。

图5 编码规则图

图6 地理编码组成

图7 编码工作流程

三、古城保护资源目录及分类标准

建立历史古城保护资源空间数据库，最重要的是要建立资源保护的专题数据库，首先需要做的工作就是梳理保护资源的目录体系及其分类标准。参照全国第三次文物普查不可移动文物分类标准，并结合国家历史文化名城三级保护的相关技术要求及GIS技术特点，扬州历史古城资源保护与利用专题数据库主要包括:历史名城保护资源(历代城池、历史水系、古城园林分布、城门遗址、古城街巷、建筑属性)、历史街区保护资源(历史文化街区、传统建筑群、重要保护街巷)、保护建筑资源(文保建筑、传统建筑、宗教建筑)等历史名城三级保护数据，以及老字号、历史人物、历史事件等古城历史文化资源数据。通过收集大量有关古城区的文献、图片、视频等资料，并将其与特定的地点、人物、事件相对应，以形成重要的古城历史资源保护数据库。

要素分类采用线分类法，要素类型按从属关系依次分为4级:大类、中类、小类、子类。

大类包括:自然环境、城市空间格局、文物古迹、古树名木、非物质文化遗产、其他等6类;中类在上述各大类基础上划分出17类(如表1所示)。

数据编码分类代码采用6位十进制数字码，分别为按数字顺序排列的大类(1位)、中类(1位)、小类(2位)和子类码(2位)，表2为文物古迹中古建筑分类编码。

表1 古城保护资源目录及分类

四、插件式GIS系统框架设计

插件技术是在软件的设计和开发过程中，将整个应用程序划分为宿主程序和插件对象两部分。宿主程序能够调用插件对象，插件对象则能够在宿主程序上实现自己的逻辑，而两者的交互基于一种公共的通信契约。宿主程序可以独立于插件对象存在，即使没有任何插件对象，宿主程序运行也不受影响。因此，可以在避免改变宿主程序的情况下通过增减插件或修改插件的方式增加或调整功能。由于使用了插件技术的宿主程序具备了一个框架的本质特征，因此可以将它看做是一种插件式框架。插件式框架能够有效地降低功能对象与对象管理逻辑之间的耦合程度，并将耦合置于最优的程度。插件式框架模型将一个程序的功能划分为相对独立的模块，并使模块以插件的形式存在。这些插件如同一堆功能积木，并在一个统一标准下被搭建，成为一个完整的、可无限扩充的应用系统。

表2 文物古迹古建筑要素编码

1)宿主程序设计:作为插件的依附对象，主要功能包括主界面实现、插件对象解析及插件对象事件委托关联，实现各种按钮、工具条和菜单等UI形式的对象;插件运行引擎，实现解析插件程序集，提取其中包含的插件类型信息并负责将其生成相应的插件对象，并将这些插件对象存放在插件集合中转交给界面程序处理;实现平台与插件之间的标准通信契约接口，只有实现了规定接口的类型对象才能被插件引擎认可为插件组件。

2)框架插件设计:作为插件式框架具体功能的承载者，插件类型全部保存在插件程序集中，并被插件引擎解析和宿主程序使用。

3)附加组件库设计:为辅助框架更好地运用而开发的各种工具集和类库。

插件式GIS系统框架结构如图8所示。

图8 插件式GIS系统框架结构图

为了适应未来系统支持多部门扩展应用的需求，扬州古城保护资源 GIS系统是基于 ArcGIS Engine开发组件、插件式系统架构设计思想而开发的，实现了数据、管理、服务、应用相分离。使用插件式框架主要有以下几个特点:①可以在无需对程序进行重新编译和发布的条件下扩展程序的功能;②可以在不需要程序源代码的环境下增加新功能;③在一个程序的业务逻辑不断发生改变、新的规则频频加入时适应灵活应用。

在插件式系统框架下，GIS所有功能都以模块的方式设计和开发，主框架相当于一个容器，所有功能模块开发完成后都以DLL的方式直接载入到主框架中，且各模块都基于统一的接口，通过提供类似控件模块的自注册机制，把各模块注册到主框架中。

五、主要应用方向

(1)古城保护规划、古城建设管理应用

扬州研究建立古城保护资源数据库，是开展古城资源保护与利用的基础性工作，出发点是为了满足历史文化名城保护管理工作的需要。系统完成后已经部署在城市规划管理部门，为古城管理提供了基础地理及古城历史资源信息等基础资料，将更加有利于历史古城的保护和合理利用。系统不仅弥补了老城区现场踏勘不能完全掌握地形、地貌的弊端，也实现了快速全面了解项目周边各种历史文化资源信息的需要，为古城保护与利用提供了科学的依据。在老城区保护修缮过程中，既可以掌握全面的古城资源信息资料，同时也可以结合实际管理工作实现修缮竣工档案资料的入库管理工作，进一步丰富信息资源。

(2)文物保护管理应用

文物保护管理部门掌握了大量关于文物保护单位、建筑等珍贵档案资料，以往这些资料都是以文字、图片形式存放在文管部门的档案室里。通过引入GIS技术，可将这些分散的档案资料通过空间定位实现与现实建筑的关联对应，有利于形成完整的古城历史文物档案数据库，为避免因天灾、人祸导致的文物损毁后的修复、复建工作提供了先进的技术手段，同时也为文物管理部门利用GIS技术管理文物资源提供了全新的思路。

(3)政府决策应用

历史古城是无可替代的历史资源，古城的保护与利用一直是政府、专家、普通市民共同关注的话题。建立古城资源信息库是有效保护和合理利用的前提，只有在全面掌握信息资源的基础上，才能作出科学、合理决策。特别是在改善老城区居住环境方面，通过对老城区资源的全面调查、整理入库，使政府能够及时全面掌握老城区现状，为作好改造与合理利用提供了分析决策依据。