复杂地形环境下建筑文化遗产保护范围划定方法初探——以长城保护范围划定为例

谭立峰，曹迎春，于君涵

1. 天津大学 建筑学院，天津 300072；2. 河北大学 建筑工程学院，河北 保定 071002

复杂地形环境下建筑文化遗产保护范围划定方法初探
——以长城保护范围划定为例

谭立峰1，曹迎春2，于君涵1

1. 天津大学 建筑学院，天津 300072；2. 河北大学 建筑工程学院，河北 保定 071002

由于理念和工具的局限，传统的建筑文化遗产保护范围划定方法过于简单，不能满足复杂地理环境条件下建筑文化遗产的保护需要。论文基于建筑文化遗产真实性保护的理念和全新的地理信息系统（GIS）空间分析平台，综合考察遗产真实性保护的系统性、复杂性和动态性，针对长城通常所处的山脉、谷地、平原等几类主要地理环境，制定了“多层次综合叠加”的保护范围划定方法，方法关照了长城众多要素复杂的系统关系，并以动态保护的理念将其纳入可持续的良性发展轨道。

建筑文化遗产；长城；保护范围；GIS；动态保护

在建筑文化遗产保护规划制订过程中，项目保护范围划定一般遵循较为传统的方法[1]——将建筑文化遗产的边线水平偏移一定距离作为保护范围的边界。但在复杂地理环境下，此方法的局限性非常大，尤其是此保护范围划定方法过于简单，遗漏了遗产承载的众多复杂信息。长城是世界重要的建筑文化遗产，横亘东西，跨越多省，所涉区域地形地貌极其复杂。文章以长城保护范围划定为研究对象，基于GIS（地理信息系统）空间分析平台，充分关照长城的真实性保护以及地理环境的复杂性，提出更加切合实际的保护范围划定方法。

一、长城所处地形地貌环境

（一）整体自然环境

长城是中国北方农牧分界线的具体表象，它横亘东西，从渤海之边，到西部戈壁玉门关外，绵延万里，途经平原、丘陵、山地以及高原等多种地形地貌[2]。长城所经地区包含多个省份，地势则从东部平原渐渐升高。秦岭山脉的边缘由于地壳运动多次抬升而高度较大，地势险要，成为长城南北的天然分界，长城以北的内蒙古高原地面平坦并无高山，只有平缓起伏的岗阜和小丘；长城以南大部分地区地势较复杂，既有平原，也含山地，同时也存在如黄土高原和青藏高原这样的高海拔地区（见表1）。

（二）微观地形特点

从微观地形环境看，长城作为我国大型线性文化遗产，其所处地形呈现出多样性与复杂性的特点。它不同于一般的物质文化遗产，由于大的地理跨度，长城涵盖了自然山区、开阔地带、地质塌陷区等类型，并且每一类型并非单一出现，而是往往在同一地区出现多种地形（见表2）。如山西山阴县境内的长城，属内陆长城，地处黄土高原，此区域的长城东始于新广武城，西达代县分红岭。长城与新广武城相连，其他多建在蜿蜒的低缓山坡上，依恒山之阴连接着内长城东段多个重要关口，并紧邻开阔地带（见图1）。又如河北涞源县地区的长城，由于多年开矿采挖，形成地质塌陷，虽此段长城本身处于自然山区环境下，但也同属于地质塌陷区范围内（见图2），因此，在划分保护范围时就不能仅仅停留在地表的二维或三维的范围线上，而应将地下一定范围也纳入保护体系中。

表1 长城所在地区地理环境

图1 山西省山阴县旧广武城（明）

图2 地质塌陷区长城

表2 长城所处环境分类

二、现有范围划定规定

长城保护须在国家的法律法规框架下进行保护。针对长城保护的特殊性及复杂性，为各地长城保护规划能顺利进行，2016年，中国建筑设计研究院建筑历史研究所受国家文物局委托，拟定了《长城保护规划大纲》（讨论稿）（以下简称《大纲》）。其中明确规定了划定长城保护范围的目的是保证长城相关遗址、遗迹的完整性。设定长城建设控制地带的目的是维护长城周边的自然景观和视廊通达性。《大纲》对长城保护范围划定作了明确规定，同时也考虑了特殊情况。例如，保护范围划定规定：若长城墙体的墙基外缘不易分辨，则沿墙体中心线向两侧各外扩不少于50米作为保护范围边界； 墙体地表消失段按照墙体可能的中心线向两侧各外扩不少于50米作为保护范围边界；已经资源调查认定、但地表无法辨认分布边界的长城遗存，可依据现有研究成果划出地下文物埋藏区，待考古调查和勘探取得一定成果后，划定保护范围。同时，《大纲》中规定：应综合考虑位于山脊或崖顶的长城墙体、人迹罕见的荒野草原、戈壁、荒漠等开阔地带的长城、建设活动压力明显的农田和城镇建成区的长城、属于同一防御单元的相邻（约在500米之内）长城等因素的边界划定。同样，对建设控制地带划定除划界范围不同外，也须考虑上述问题。这对长城保护规划范围的划定具有非常强的指导意见。然而，目前长城保护规划范围划定的理论和实践，依然存在细节标准不足、适应性不足、动态性不足等问题。

三、基于GIS的长城保护范围划定方法

（一）基础工具

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）[3]，是综合地理学、地图学、数学、遥感学以及计算机分析等众多学科，基于计算机硬件和软件平台，对地理环境相关的空间要素（山体、平原、海洋、大气等）数据进行采集储存、管理修正、研究分析及可视化表达的复杂系统。GIS在地理环境分析方面具有海量数据处理、多维空间分析、多参数综合、可视化表达等众多优势，为复杂自然地形环境下建筑遗产保护工作的科学开展提供了高效、精确、便捷的平台[4]。

针对传统长城保护范围划定方法的缺陷，工作小组在实践中基于GIS平台，在传统分析方法的基础上，整合坡度坡向分析、缓冲区分析、视线分析、栅格图像叠加分析、地统计分析等丰富的方法。经过多年对长城保护的研究和实践，提出如下基于GIS平台的长城保护控制范围划定方法。方法主要包括前期评估、综合分析、可视化表达三个部分，基本技术路线如图3。

图3 长城保护控制范围划定方法技术路线

1．前期评估

对长城及所处的地理环境进行评估，主要包括长城价值评估、地理环境评估、保护目标评估，本步骤是保护范围划定的基础，决定后续工作的方向性和工作范围的完整性；

2．综合分析

以各项评估信息为背景，以GIS平台为核心，配合使用统计分析、地质分析、空间结构分析等方法，对长城及地理环境进行相应的空间、信息、关系分析。本阶段是长城保护控制范围划定的关键，相关分析对长城诸要素系统关系挖掘的深度和精度至关重要，直接决定保护范围划定的科学和准确与否；

3．可视化表达

将综合分析的成果可视化表达并绘制为工作图纸，此阶段是成果的最终呈现，关键是如何充分、清晰、简单的呈现分析结果，以高效指导实践工作。

（二）理念及方法

1．保护范围划定理念

以保护长城及其相关历史遗迹真实性为核心理念，尽可能还原文化遗产的原真状态[5]，同时与现实接轨使其可持续的生存发展。针对长城的具体特征和文章的研究对象和范围，其真实性挖掘主要体现在系统性、复杂性和动态性三个方面。

（1）系统性。长城是由墙体、关隘、墩台、烽火台、挡马墙等多要素组成的防御系统，众要素存在复杂的协同关系[6]，保护范围划定需要将古代要素的关系保存下来，才能最大限度还原长城防御体系的真实性，从而有效保护文化遗产的完整性，并使每个遗产在整个体系中获得明确的定位。而在复杂的地理环境条件下，各要素关系的界定和确立就显得更为重要，否则很容易由于环境的复杂性丢失要素的系统信息，甚至要素本身。

（2）复杂性。长城从其建成、使用、废弃，到衰败、保护以及未来的可持续发展，其中任何一个阶段都是复杂因素交互作用的产物。因此今天长城的保护工作必须，也不得不面对复杂的情况。而工作中最为重要的是如何处理过去、现在和未来复杂关系的问题，传统的保护方法并未承认和挖掘其复杂性[7]。文章在物质层面的自然地形角度关照其复杂性，在严格保护物质本体的基础上，从复杂性角度出发，挖掘长城防御活动所涉及的物质要素及环境的范围，并结合现实的既成事实和时代需求，考虑尝试建立一套相应的分析方法。

（3）动态性。源自历史街区动态保护理念——历史街区动态保护理论以发展观点为核心，将历史街区的保护纳入与城市系统同步发展的范畴，根据其自身以及城市的各种具体情况，因地制宜、与时俱进地确定相应的保护策略，是一种可持续的保护模式[8]，使历史街区在保持历史的同时，又不断融入新的功能和社会活动，得以再生和发展。将动态保护理念引入长城保护领域可使其重获新生。长城的构筑物属性较多，目前已成为重要的文化象征，且与环境特征深度融合，因此动态保护的切入点便是对其文化景观的整体保护和还原，进而充分挖掘景观价值，将其纳入当代的景观、文化和经济生态系统，焕发全新生命力，以此永续、鲜活、良性的生存和发展。

2．保护范围划定方法

基于真实性的理念，设计制定了“多层次综合叠加”的保护范围划定方法，以此应对复杂自然地形环境下建筑遗产保护工作的复杂性和动态性。多层次保护范围主要包括：物质本体保护范围、防御活动控制范围、景观控制范围三个层次。通常物质本体保护范围＜防御活动控制范围＜景观控制范围，从而对长城及其附属设施、遗迹承载的古代防御信息、以及以长城为主题的整体景观，形成良好的保护。其中后两部分是文章关注的重点范围。物质本体保护范围是指长城、相关历史遗迹以及所处环境的物质本体的保护控制范围。大致与传统的文物保护范围划定模式近似，包括文物保护范围和建设控制范围。因此需严格依据国家的《大纲》对保护范围划定的相关规定，同时参照《中华人民共和国文物保护法实施条例》[9]的有关规定，严格保护文物的物质本体，这个范围是长城保护不可逾越的底线，所有工作必须以此为基础展开；防御活动控制范围指长城防御活动中相关的物质要素和防御活动所涉及的空间范围，主要包括传信通道、防御射击以及瞭望值守等，防御活动控制范围是由这些活动决定的空间范围。防御活动控制范围是保护长城系统性和复杂性的关键区域；而景观控制范围则是基于物质本体保护范围、防御活动控制范围之上，综合当地景观规划制定的某区域的保护范围。此范围划定更大，考虑以长城为主题的带型沟谷、山坡面域、或是低洼水域等大型综合景观区域，充分挖掘和整体保护其景观价值，将其重新纳入当代的景观、文化和经济生态系统，进而可持续保护和发展。需要说明的是传统文物保护的建设控制范围与论文提出的防御活动控制范围、景观控制范围有显著的区别，前者隶属于传统文物保护和控制范围划定方法，实质是文物严格保护范围之外的一层或多层缓冲区，具有保护文物和控制环境等目的，但其定位并不明确，虽有保护场所之意，但划定方法却与保护范围的划定方法如出一辙；而论文提出的防御活动控制范围和景观控制范围的划定方法与依据内在统一——直接基于遗产真实性设定控制范围，其范围明确大于传统文物保护的控制范围。

（三）技术策略

基于保护长城及其历史遗迹真实性的理念和“多层次综合叠加”的保护范围划定方法，针对长城通常所处的山脉、谷地、平原等几类主要地理地貌，制定了如下保护范围划定的技术策略，以宣府镇张家口地区长城为案例进行了保护范围的划定，并与传统方法的成果进行比较（见图4），结果表现出更好的适应性和更丰富的内涵与外延。

1．山脉

山脉是长城选址的主要地貌特征，通常长城选址于山体顶部，沿山体峰脊连绵起伏，形成律动美感。山体地貌特征起伏多变、高差变化极大；视线视野通达开阔与闭塞狭隘交织，变化剧烈。山脉地貌条件下保护范围划定策略的重点应关注：（1）起伏地貌的物质本体保护范围划定应具有充足的保护范围，实践显示常规的水平推移方法，在坡面上很可能不足50米；（2）防御活动控制范围关注传信通道的完整性和通畅性、瞭望塔互视的完整性和通畅性、防御射击的控制范围等；（3）景观控制范围则参考当地的长城相关的景观规划，以相应的长城景观主题为核心，在防御活动控制范围的基础上进一步向外扩充划定保护范围，将区域的传统村落、古道、寺庙等遗迹纳入保护范围，复原和建构长城防御区域的整体场所情景，形成良好的整体景观氛围，同时获得更好的保护缓冲区。

2．谷地

谷地是长城选址的另一主要地理形态，通常长城横亘沟谷两侧山面之间，以关隘形成沟谷通道防御的重要节点。沟谷地貌特征弯曲转折、高低起伏；视线视野则由谷道线性空间限制而狭闭；通常沟谷与区域水系或湖泊伴随。谷地地貌条件下保护范围划定策略的重点应关注：（1）防御活动控制范围关注谷道视线通廊的畅通和完整、瞭望传信系统的连续性（尤其是谷道两侧高处，位于长城防线外提前预警的烽火台与长城线及关隘的视线通廊的畅通）、防御射击的控制范围等（见图4）；（2）景观控制范围同样参考当地的长城相关的景观规划，以关隘和长城景观主题为核心，在防御活动控制范围基础上进一步向外扩充划定保护范围，将区域的传统村落、古道、寺庙等遗迹纳入保护范围，需要特别指出的是保护范围应充分体现和强化沟谷场所情景，在沿沟谷走向方向设置足够长度的控制区，以形成良好的线性行走景观体验；（3）通常长城对区域水系或湖泊有积极的应对措施，由此形成独特的地理和人文景观，将这些水系和湖泊纳入景观控制范围，更好保护区域的场所精神。

3．平原、戈壁

平原是长城选址的另一形态，由于没有山体的帮助，此时长城尽可能直线布置，以减少防御面的长度。平原、戈壁地势平坦，视线视野通达开阔。平原、戈壁地貌条件下保护范围划定策略的重点应关注：（1）物质本体保护范围划定应具有充足的保护范围。（2）防御活动控制范围关注传信通道的完整性和通畅性、瞭望塔互视的完整性和通畅性、防御射击的控制范围等。需要特别指出的是，平原、戈壁地区长城通常与军事防御聚落城堡毗邻，两者在防御活动中具有互补协防的关系，应关注两者间武器和人员可达性范围的划定。（3）景观控制范围划定的独特之处是，平原、戈壁地区的与长城防御相关的传统村落、寺庙、古塔等人文景观甚多，特别是存在很多非物质文化遗产，应将这些区域充分纳入保护范围，复原和建构最为丰富和立体的长城防御景观体验的场所形态。

4．塌陷区

图4 传统保护范围划定方法与多层次综合叠加的保护范围划定方法的成果比较

长城分布的部分地区（尤其河北省）与矿脉重叠显著，由于早期未能足够重视，致使采空塌陷区对长城造成沉降、开裂、坍塌等不同程度破坏。塌陷区长城保护范围划定除了关注物质本体保护范围、防御活动控制范围、景观控制范围三个层次的划定外，应特别注意以下两点：（1）控制长城相关范围内采空区的进一步发展，防止长城遭到更大的破坏；（2）规划、管理周边地表径流，防止塌陷区积水形成水洼或湖泊，防止对长城的次生破坏。

四、总结

基于GIS的方法，对复杂地理环境条件下长城保护范围的划定提供一套，基于文物本体保护的基本保护范围、基于遗产真实性的防御活动控制范围、以及基于动态保护的景观控制范围的系统方法，在静态物质保护层面和动态保护层面进一步丰富和完善了传统保护范围划定方法，为未来以长城为代表的众多居于复杂地形的文化遗产保护实践工作提供了科学支撑，使文化遗产得到更好的保护。当然，此方法的设计初衷主要是为应对复杂的地理环境，因此在文化方面考虑较少，主要原因有二：由于文化方面的影响较为隐性和间接，相关因素过于复杂，研究方法亦零散、孤立，目前还没有系统的量化研究方法，因此很难获得整体的分析和评价标准；另一个难点则是文化因素的量化成果与物质因素的量化成果的综合叠加，两者的影响强度和加权比例尚需要理论和实践领域的摸索，从而更加综合完整的呈现长城文化遗产的保护范围划定。这些因素主要涉及非物质文化遗产、地方文化习俗、现代经济发展、当代文化和景观旅游等因素。未来研究将引入文化控制和保护相关因素，逐步探索如何将其参数化并纳入本系统方法中，形成更加完善和系统的建筑文化遗产保护方法。

[1] 宋子若. 瞿昙寺保护区划及其建设控制研究[D]. 西安： 西安建筑科技大学, 2014.

[2] 谭立峰. 明代河北军事堡寨体系探微[J]. 天津大学学报(社会科学版) ,2010(6)： 544-552.

[3] 宋小东, 钮心毅. 地理信息系统实习教程[M]. 北京： 科学出版社, 2007.

[4] 汤国安, 杨昕. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M]. 北京： 科学出版社, 2006.

[5] 郑利军. 历史街区的动态保护研究[D]. 天津： 天津大学, 2004.

[6] 曹迎春, 张玉坤. 基于Voronoi图的明代长城军事防御聚落空间分布研究[J]. 河北大学学报(自然科学版), 2014, 34(2)： 129-136.

[7] PRIGOGINE I, ALLEN P M. The challenge of complexity[M]// W C SCHIEVE, P M ALLEN. Self-Organization and Dissipative Structures： Applications in the Physical and Social Sciences. Austin： University of Texas Press, 1982： 3-39.

[8] UNITED NATIONS EDUCATIONAL, CULTURALAND SCIENTIFIC ORGANIZATION CONVENTION. Concerning the protection of the world cultural and natural heritage [EB/OL]. [1994-11-21]. http：//whc.unesco.org/archive/nara94.htm.

[9] 《中华人民共和国文物保护法实施条例》[EB/OL]. [2005-08-21]. http：//www.gov.cn/banshi/2005-08/21/content_25087.htm

（责任编辑：吴 星）

On the Method for Determining Protection Range of Cultural Heritage under the Complex Geographical Environment— Taking the Great Wall as an Example

TAN Li-feng1, CAO Ying-chun2, YU Jun-han1

1. Tianjin University, Tianjin 300072; 2. Hebei University, Baoding, Hebei 071002

Due to the limitations of ideas and tools, the traditional method for determining protection range of cultural heritage is too simple to meet the needs of the protection of architectural cultural heritage in the complex geographical environment. Based on the concept of authenticity of cultural heritage and a new Geographic Information System (GIS) spatial analysis platform, and comprehensive investigation of heritage authenticity protection system, complicated and dynamic, usually located in the Great Wall mountains, valleys, plains and other major geographical environment, the paper sets up the method of determining protection range，namely the multilevel integrated stack, which takes into account the complex system of many elements of the Great Wall and the concept of dynamic protection for the sustainable development of the Great Wall.

architectural cultural heritage; the Great Wall; scope of protection; GIS; dynamic protection

J59

A

1007-6875(2017)03-0135-06

日期：2017-04-23

10.13937/j.cnki.hbdzdxxb.2017.03.026

国家自然科学基金（51678391）；河北省自然科学基金（E2015201081）；国家自然科学青年基金（51408183）。

谭立峰（1975—），男，山东潍坊人，博士，天津大学建筑学院，副教授，研究方向为传统聚落研究。曹迎春（1977—），男，河北宣化人，博士，副教授，研究方向为传统聚落空间分析研究（通讯作者）。

于君涵（1992—），男，吉林长春人，硕士，研究方向为传统聚落研究。