基于GIS的北洋水师大沽船坞保护规划前期中的应用

2018-04-13

自然与文化遗产研究 2018年3期

（天津大学建筑学院，天津 300072）

2014年10月至今，笔者随天津大学中国国际文化遗产研究中心参与了北洋水师大沽船坞遗址保护规划编制。为了明确文物的历史、科技、社会等方面价值，确定文物保护范围，也为今后文物保护、非文物建筑再利用提供依据；需要对大沽船坞兴起、选址的原因，厂区建设的历史沿革进行相关信息收集、研究和分析。

北洋水师大沽船坞遗址位于天津市滨海新区，濒临海河大沽入海口约8 km，现属天津市船厂，2013年6月入选第七批全国文物重点保护单位。现存文物本体有甲坞，轮机车间，其中甲坞仍在使用，轮机车间荒废；附属文物有乙、丙、丁、戊4坞，乙、丙、戊埋于地下，丁、戊被改造为半机械船台；可移动文物有1885年购置德国机床2台，民国时期制造马克沁机枪等；现归北洋水师大沽船坞纪念馆管理。

对北洋水师大沽船坞遗址的研究较有影响力的有：曹苏硕士论文（2009）[1]，对大沽船坞的历史资料进行了梳理；天津大学徐苏斌及青木信夫教授2010年发表的论文[2]，从天津滨海新区总体规划角度考虑了以大沽船坞为主的文物保护与规划发展相协调的问题；清华大学朱文一教授2011年发表的论文[3]，从改造再利用角度，以大沽船坞为例进行探讨，福州大学季宏分别在2011年和2012年发表两篇论文[4]，以大沽船坞为例，着重对工业遗产的价值评估与“整体保护”方案进行探讨。

总结前人研究可发现，其中对大沽船坞的历史研究较多的为曹苏与季宏的研究成果，他们的研究对大沽船坞的历史研究具有开创意义，但也存在一些问题：①对北洋水师大沽船坞创建的原因没有给出明确答案；②对于大沽船坞为何选址于天津大沽处表述有待补充；③在对大沽船坞历史格局发展的研究，主要完成了对几个特定时期的文献记载进行了陈述，但对大沽船坞格局演变过程没有系统地整理，也没有找到合理的技术手段进行研究与表达。

对大沽船坞遗址的保护规划制定来说，前两个问题对于历史、科技、文化等价值的判断至关重要；第3个问题对规划中保护范围等级的划分、保护措施的选择也起到重要支撑作用。本文通过对历史文献的收集研究，并结合GIS时态数据对数据进行整合管理与系统分析，对以上问题进行论证。

1 基于GIS时态数据的北洋水师大沽船坞格局演变研究

1.1 北洋水师大沽船坞GIS时态数据库的建构

GIS（geographic information system）时态数据相比于传统的GIS系统加入“时间属性”。时态属性的加入使GIS系统的研究对象从“三维空间”扩展到“三维空间+时间”，基于此项技术，可利用时间先后顺序将研究对象的图形、文献等信息进行系统组织，对研究对象的演变历程进行可视化的研究分析，还可通过导出视频等方式进行直观表达。将GIS时态数据技术引入文物建筑和历史文化名城、名镇、名村的历史研究及保护规划中，可更为有效地组织历史及现状的文献、图纸等数据，为研究与保护提供科学有效的研究平台及方法。

进行各级文保单位保护规划编制工作，要采集与保护对象相关的历史数据与现状数据，并在对数据有效分析的前提下完成各项专项评估，为保护规划提供依据。对于工业遗产类文保单位而言，由于工艺流程、功能分区等原因，工业遗产的完整性内涵较其他类型遗产更为丰富。不仅应考虑文物建筑、遗址的数据收集、评估与保护，船厂内其他非文物建构筑物、设备、附属设施、厂区环境等也是重点关注的。由于非文物建构筑物的可操作性较大，往往成为工业遗产再利用中重要的一环。

如此复杂且数量庞大的空间、属性数据需进行系统的管理与分析，传统的CAD软件无法胜任，而GIS技术在空间信息管理领域存在明显优势。本研究中通过在各专题要素中添加“时间属性”①在GIS中，时态属性主要用Date数据类型进行储存，包含“Date_star”（开始）和“Date_end”（结束）两个时间节点。，启用GIS时态数据功能，使GIS技术的研究对象从“三维空间”扩展到“三维空间+时间”，这就更加适用于各类文物建筑的历史、保护研究。基于此项技术，可根据保护规划的内容将大沽船坞的图形、文献等信息进行系统组织，对各类专项评估进行定量的科学分析，并基于时态数据对历史至现状的演变历程进行可视化动态分析并利用图形、视频等形式表达，为保护规划编制提供科学依据。

北洋水师大沽船坞经历清末、民国时期的数据来源主要有成文于1928年（民国十七年）《大沽船坞历史沿革》②作者为1931年时大沽造船所工务科一等科员王毓礼。，成书于1907年（光绪三十三年）《直隶工艺志初编》中的清末时期格局示意图（图1），《海军实纪》中记载了1926年的格局，日占时期1941年的测绘图（图2），塘沽区文化局编制的《北洋水师大沽船坞》文集等；1949年以后数据来源有滨海新区规划部门提供的2008年1:1 000现状CAD、航拍图，天津市船厂编制的《图文大沽船坞》，课题组经过实地调研、采访厂内员工、测绘等手段获得的一手资料。

建构北洋水师大沽船坞GIS时态数据库框架，将收集的数据进行整理录入（图3）。在此数据库中，对各个年代的历史格局进行还原再现，通过对“时间滑块”的拖动，直观清晰地反映北洋水师大沽船坞厂区边界、厂区功能等格局随时间变化的演变过程，以及建筑的增建、毁损、功能等的变化。通过这种新手段，能更直接有效地进行相关历史研究与表达。

图1 大沽船坞1907年格局（来源：直隶工艺志初编）

图3 北洋水师大沽船坞时态数据库（来源：作者自绘）

1.2 北洋水师大沽船坞格局演变研究

通过对数据库整理成果分析，可以发现北洋水师大沽船坞遗址格局演变有5个重要时期。

1.2.1 初创期（1880—1897年）

这一时期虽经历了甲午海战失败，但大沽船坞并没有遭到损失，生产建设未曾停止，先后完成了大沽船坞中各厂房、船坞等重要建筑的建设，奠定了大沽船坞在1951年之前的规模。据王毓礼《大沽船坞历史沿革》一文中记载：“是年庚辰二月，购用民地一百十亩，建筑各厂，各坞。”[5]由此可知，大沽船坞初期厂址面积应为7.3 hm2。根据数据库中依据历史信息复原的大沽船坞格局可测得总面积为83 246.6 m2，按清朝尺32 cm约为34.35 cm[6]，面积与现今相当。按666.7 m2计算，约为8.3 hm2，这与记载不相符。后经验证，海神庙为皇家庙宇并非民地，面积约为7 183.6 m2，厂区其余部分围绕海神庙，面积为7.6 hm2与记载大致相符，这也证明大沽船坞在创建时是以海神庙为中心。通过对数据库内历史地图研究，可发现以海神庙西山墙为界，厂区被明显分为两部分，并且“东厂”是大沽船坞最早修建区域，主要的生产性厂房也分布于此（图4(a)、图4(b)）。

图4 北洋水师大沽船坞遗址格局演变的5个重要时期布局图

1.2.2 停滞期（1898—1916年）

这一时期大沽船坞经历了八国联军侵华、清末新政以及辛亥革命胜利。八国联军侵华中被俄国占领，设备遭到掠夺，后经李鸿章赎回，于1904年更名铁工厂分厂；1906年厂区南部被宪兵学堂借用，1913年又更名为大沽处造船所。这一时期由于政局动荡，大沽船坞多次更名，建设和维护也一度陷入停滞（图4(c)）。

1.2.3 中兴期（1917—1925年）

这一时期在“直隶督军”曹锟的经营下，大沽船坞建设多为在“初创期”之上的加建项目，根据数据库中对这一时期的格局的还原（图4(d)），可以看出这一时期的建设重点依然是厂区的东部。“东厂”的历史、社会等价值在这一时期又得到提升，而1922年，海神庙的不幸烧毁也对整个厂区的格局有重要的影响。

1.2.4 破坏期（1926—1948年）

在这一时期大沽船坞先后经历了国奉交战、抗日战争与解放战争，在国奉交战中大沽船坞的设备、物资、人员等先后被劫掠到青岛、奉天等地；日占时期由于缺乏维护，厂内建筑损失过半，戊坞也在这一时期被填平；解放战争时期，国民党撤离时带走大量物资，也对大沽船坞造成了巨大破坏。

1.2.5 重建改造期（1949—1998年）

1949年后，大沽船坞经过多次改组，1954年更名为塘沽机器厂，并进行了扩建。这次扩建由于原“核心区”海神庙区域的烧毁以及在“破坏期”的损失，完全打破了原有的格局，并形成了较规整的道路系统（如图4(e)）。后经多次改造，乙、丙、戊坞不复存在，丁坞被彻底改造，仅存甲坞，轮机车间和2005年发掘的海神庙遗址。

1.2.6 小结

通过对北洋水师大沽船坞GIS时态数据库的建构，将相关的空间信息、文字信息进行了系统化组织与可视化表达，并在此基础上完成了对大沽船坞历史格局演变的研究。其成果可为后来的保护规划编制提供宝贵的基础性资料与分析支持。

2 历史格局演变研究对保护规划的指导

通过对北洋水师大沽船坞创建、选址等研究，在保护规划中对北洋水师大沽船坞遗址历史、科技、社会价值有了明确的定位：大沽船坞是洋务运动在北方的重要成果，它是我国北方最早的近代化船坞，是北洋水师最早经营的军事基地及重要后勤保障，见证了中国军事工业的发展；大沽船坞选址结合海神庙，体现了我国传统祭海文化在近代海军中的影响。大沽船坞现存大量从19世纪80年代至20世纪60年代的制修船设备，体现了我国制船工业的技术发展。大沽船坞是我国近代史上中华民族不畏列强、抵制外犯的重要场所，也是我国北方制船工业的摇篮，可激发民族自豪感，具有重要的教育意义。

通过利用GIS[7]时态数据库对大沽船坞厂区及周边环境格局演变进行研究分析，确定了保护规划中的保护区范围（图5），其中最重要的部分应为海神庙、海神庙以东及沿海河船坞区。在保护措施中应考虑到对历史船坞、船厂建筑遗址、海神庙遗址发掘、保护的可能性；在后期展示利用的规划中应充分考虑大沽船坞历史格局，结合历史出入口、边界、道路等要素进行展示路线、功能分区的规划；结合历史船坞的发掘与沿海河历史面貌的恢复，规划中也应考虑沿海河参观路线的可行性。