GIS技術在古城資源保護與利用中的應用研究
——以揚州古城保護為例

熊 焰，石華勝，陳正富

(1.江蘇易圖地理信息工程有限公司，江蘇揚州225006;2.安徽省地礦局安慶測繪技術院，安徽安慶246001)

GIS技術在古城資源保護與利用中的應用研究
——以揚州古城保護為例

熊 焰1，石華勝2，陳正富1

(1.江蘇易圖地理信息工程有限公司，江蘇揚州225006;2.安徽省地礦局安慶測繪技術院，安徽安慶246001)

以揚州古城保護資源數據庫及地理信息系統建設為例，結合揚州歷史古城保護管理工作，從數據搜集、資料整理、專題測繪、試點普查等基礎性研究工作著手，闡述古城保護資源目錄及分類標準體系的建立，并基于地址編碼實現非空間數據與空間數據的信息關聯方法，探討建立古城歷史文化資源管理及共享應用的插件式GIS技術框架。

古城保護;GIS;地址編碼;插件式框架

一、前 言

揚州是國務院首批公布的24座歷史文化名城之一，有著近2500年的悠久歷史。數千年的歷史積淀給揚州留下了燦爛的文化、眾多的文物古跡，以及厚重的底蘊。在5.09 km2的明清古城內就現存500多條古街巷、900多處歷史文化建筑、市級以上文物保護省單位123處，這是揚州悠久歷史、燦爛文化的集中體現，也是揚州古城風貌、名城特色的集聚區域。如何有效地保護歷史文化名城資源，探索古城資源保護與利用的新技術、新手段，是當前相關政府部門面對的新課題。

在以往的古城保護規劃與管理中，大多采用傳統的方式和手段收集基礎資料。這些基礎資料通常會因設計人員的利用目的、設計觀念、技術水平的不同而參差不一，從而造成基礎資料收集的不完整。在設計階段，從感性的角度去分析收集的現狀基礎資料，往往缺乏對現狀基礎資料快速準確的分析，使得古城保護規劃無法在綜合考慮多源相關資料、相關影響的基礎上作出科學的分析和規劃決策。同時，由于古城保護是一項長期的、動態的過程，需要全過程的動態管控和調整，這就需要文管、規劃及城市建設部門能夠及時掌握古城齊全的歷史及現狀資料，并將此作為管理部門保護和管控的依據。多年來，因天災、人禍等諸多原因導致文物古跡損毀的事件時有發生，而又由于缺乏完整的歷史資源檔案，因此修復和復建工作十分困難。為此，探索運用新技術、新手段來解決古城現狀調查、歷史資源信息管理及古城保護管理工作中遇到的問題成了當務之急。隨著計算機信息技術和現代測繪技術的發展，特別是GIS技術應用的廣泛延伸，給這些問題的解決帶來了契機。

二、古城保護資源數據的搜集、采集及組織

揚州現存的明清古城(舊城和新城)，盡管面積只有5.09 km2，但歷經隋、唐、宋、元、明、清多個朝代疊壓，歷史遺存豐富。研究初期先在文管部門、城建檔案館搜集整理了大量的歷史資料，然后重新調查測繪了老城區范圍內的所有街巷。但由于老城內傳統的有保護價值的民居方面資料缺乏，為此筆者選擇渡江路以東、廣陵路以南的0.4 km2試驗區開展資源調查，并選擇個園、匏廬、賈氏庭園、嶺南會館開展保護性基礎測繪試點工作，建立建筑群總平面、保護建筑平立剖等電子圖檔，并拍攝高清圖片和視頻資料，如圖1～圖4所示。

在數據組織上，對照片、文字及視頻等非空間數據，需要建立與空間數據的屬性關聯，才能方便非空間屬性數據的檔案查閱。而地理編碼可以有效地解決用戶的現實世界語言同計算機空間信息語言之間的轉換，即根據自然語言描述的地址字符串自動生成標準地址，并根據標準地址，生成實際坐標，實現空間定位。

圖1 研究范圍

圖2 古城街巷

圖3 個園總平面測繪圖

圖4 個園古建保護測繪成果

地址編碼由14位數字組成，依次為:6位市行政轄區代碼、3位街道(鎮)代碼、3位社區代碼和2位單元網格順序碼。編碼結構如圖5所示。編碼工作流程如圖6～圖7所示。

圖5 編碼規則圖

圖6 地理編碼組成

圖7 編碼工作流程

三、古城保護資源目錄及分類標準

建立歷史古城保護資源空間數據庫，最重要的是要建立資源保護的專題數據庫，首先需要做的工作就是梳理保護資源的目錄體系及其分類標準。參照全國第三次文物普查不可移動文物分類標準，并結合國家歷史文化名城三級保護的相關技術要求及GIS技術特點，揚州歷史古城資源保護與利用專題數據庫主要包括:歷史名城保護資源(歷代城池、歷史水系、古城園林分布、城門遺址、古城街巷、建筑屬性)、歷史街區保護資源(歷史文化街區、傳統建筑群、重要保護街巷)、保護建筑資源(文保建筑、傳統建筑、宗教建筑)等歷史名城三級保護數據，以及老字號、歷史人物、歷史事件等古城歷史文化資源數據。通過收集大量有關古城區的文獻、圖片、視頻等資料，并將其與特定的地點、人物、事件相對應，以形成重要的古城歷史資源保護數據庫。

要素分類采用線分類法，要素類型按從屬關系依次分為4級:大類、中類、小類、子類。

大類包括:自然環境、城市空間格局、文物古跡、古樹名木、非物質文化遺產、其他等6類;中類在上述各大類基礎上劃分出17類(如表1所示)。

數據編碼分類代碼采用6位十進制數字碼，分別為按數字順序排列的大類(1位)、中類(1位)、小類(2位)和子類碼(2位)，表2為文物古跡中古建筑分類編碼。

表1 古城保護資源目錄及分類

四、插件式GIS系統框架設計

插件技術是在軟件的設計和開發過程中，將整個應用程序劃分為宿主程序和插件對象兩部分。宿主程序能夠調用插件對象，插件對象則能夠在宿主程序上實現自己的邏輯，而兩者的交互基于一種公共的通信契約。宿主程序可以獨立于插件對象存在，即使沒有任何插件對象，宿主程序運行也不受影響。因此，可以在避免改變宿主程序的情況下通過增減插件或修改插件的方式增加或調整功能。由于使用了插件技術的宿主程序具備了一個框架的本質特征，因此可以將它看做是一種插件式框架。插件式框架能夠有效地降低功能對象與對象管理邏輯之間的耦合程度，并將耦合置于最優的程度。插件式框架模型將一個程序的功能劃分為相對獨立的模塊，并使模塊以插件的形式存在。這些插件如同一堆功能積木，并在一個統一標準下被搭建，成為一個完整的、可無限擴充的應用系統。

表2 文物古跡古建筑要素編碼

1)宿主程序設計:作為插件的依附對象，主要功能包括主界面實現、插件對象解析及插件對象事件委托關聯，實現各種按鈕、工具條和菜單等UI形式的對象;插件運行引擎，實現解析插件程序集，提取其中包含的插件類型信息并負責將其生成相應的插件對象，并將這些插件對象存放在插件集合中轉交給界面程序處理;實現平臺與插件之間的標準通信契約接口，只有實現了規定接口的類型對象才能被插件引擎認可為插件組件。

2)框架插件設計:作為插件式框架具體功能的承載者，插件類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)附加組件庫設計:為輔助框架更好地運用而開發的各種工具集和類庫。

插件式GIS系統框架結構如圖8所示。

圖8 插件式GIS系統框架結構圖

為了適應未來系統支持多部門擴展應用的需求，揚州古城保護資源 GIS系統是基于 ArcGIS Engine開發組件、插件式系統架構設計思想而開發的，實現了數據、管理、服務、應用相分離。使用插件式框架主要有以下幾個特點:①可以在無需對程序進行重新編譯和發布的條件下擴展程序的功能;②可以在不需要程序源代碼的環境下增加新功能;③在一個程序的業務邏輯不斷發生改變、新的規則頻頻加入時適應靈活應用。

在插件式系統框架下，GIS所有功能都以模塊的方式設計和開發，主框架相當于一個容器，所有功能模塊開發完成后都以DLL的方式直接載入到主框架中，且各模塊都基于統一的接口，通過提供類似控件模塊的自注冊機制，把各模塊注冊到主框架中。

五、主要應用方向

(1)古城保護規劃、古城建設管理應用

揚州研究建立古城保護資源數據庫，是開展古城資源保護與利用的基礎性工作，出發點是為了滿足歷史文化名城保護管理工作的需要。系統完成后已經部署在城市規劃管理部門，為古城管理提供了基礎地理及古城歷史資源信息等基礎資料，將更加有利于歷史古城的保護和合理利用。系統不僅彌補了老城區現場踏勘不能完全掌握地形、地貌的弊端，也實現了快速全面了解項目周邊各種歷史文化資源信息的需要，為古城保護與利用提供了科學的依據。在老城區保護修繕過程中，既可以掌握全面的古城資源信息資料，同時也可以結合實際管理工作實現修繕竣工檔案資料的入庫管理工作，進一步豐富信息資源。

(2)文物保護管理應用

文物保護管理部門掌握了大量關于文物保護單位、建筑等珍貴檔案資料，以往這些資料都是以文字、圖片形式存放在文管部門的檔案室里。通過引入GIS技術，可將這些分散的檔案資料通過空間定位實現與現實建筑的關聯對應，有利于形成完整的古城歷史文物檔案數據庫，為避免因天災、人禍導致的文物損毀后的修復、復建工作提供了先進的技術手段，同時也為文物管理部門利用GIS技術管理文物資源提供了全新的思路。

(3)政府決策應用

歷史古城是無可替代的歷史資源，古城的保護與利用一直是政府、專家、普通市民共同關注的話題。建立古城資源信息庫是有效保護和合理利用的前提，只有在全面掌握信息資源的基礎上，才能作出科學、合理決策。特別是在改善老城區居住環境方面，通過對老城區資源的全面調查、整理入庫，使政府能夠及時全面掌握老城區現狀，為作好改造與合理利用提供了分析決策依據。

六、結束語

歷史古城是不可再生的歷史文化資源。GIS技術應用到古城保護，留下了城市的歷史記憶，不僅為開展古城研究、應對古城突發損壞后的復建提供了詳實的歷史檔案資料，同時也實現了現存資源與保護規劃數據的空間一體化，將更有利于古城保護各級管理工作的實施。

［1］ 胡明星，董衛.GIS技術在歷史街區保護規劃中的應用研究［J］.建筑學報，2004(12):63-65.

［2］ 蔣波濤.插件式GIS應用框架的設計與實現——基于C#和 ArcGIS Engine9.2［M］.北京:電子工業出版社，2008.

On Application of GIS Technique to Protection and Use of Old City Resources——Take Protection of Yangzhou Old City as an Example

XIONG Yan，SHI Huasheng，CHEN Zhengfu

0494-0911(2012)08-0079-04

P208

B

2012-06-29

熊 焰(1964—)，男，江蘇泰興人，高級工程師，主要從事地理信息數據獲取與應用工作。