基于GIS的北洋水師大沽船塢保護規(guī)劃前期中的應(yīng)用

（天津大學(xué)建筑學(xué)院，天津 300072）

2014年10月至今，筆者隨天津大學(xué)中國國際文化遺產(chǎn)研究中心參與了北洋水師大沽船塢遺址保護規(guī)劃編制。為了明確文物的歷史、科技、社會等方面價值，確定文物保護范圍，也為今后文物保護、非文物建筑再利用提供依據(jù)；需要對大沽船塢興起、選址的原因，廠區(qū)建設(shè)的歷史沿革進行相關(guān)信息收集、研究和分析。

北洋水師大沽船塢遺址位于天津市濱海新區(qū)，瀕臨海河大沽入海口約8 km，現(xiàn)屬天津市船廠，2013年6月入選第七批全國文物重點保護單位。現(xiàn)存文物本體有甲塢，輪機車間，其中甲塢仍在使用，輪機車間荒廢；附屬文物有乙、丙、丁、戊4塢，乙、丙、戊埋于地下，丁、戊被改造為半機械船臺；可移動文物有1885年購置德國機床2臺，民國時期制造馬克沁機槍等；現(xiàn)歸北洋水師大沽船塢紀念館管理。

對北洋水師大沽船塢遺址的研究較有影響力的有：曹蘇碩士論文（2009）[1]，對大沽船塢的歷史資料進行了梳理；天津大學(xué)徐蘇斌及青木信夫教授2010年發(fā)表的論文[2]，從天津濱海新區(qū)總體規(guī)劃角度考慮了以大沽船塢為主的文物保護與規(guī)劃發(fā)展相協(xié)調(diào)的問題；清華大學(xué)朱文一教授2011年發(fā)表的論文[3]，從改造再利用角度，以大沽船塢為例進行探討，福州大學(xué)季宏分別在2011年和2012年發(fā)表兩篇論文[4]，以大沽船塢為例，著重對工業(yè)遺產(chǎn)的價值評估與“整體保護”方案進行探討。

總結(jié)前人研究可發(fā)現(xiàn)，其中對大沽船塢的歷史研究較多的為曹蘇與季宏的研究成果，他們的研究對大沽船塢的歷史研究具有開創(chuàng)意義，但也存在一些問題：①對北洋水師大沽船塢創(chuàng)建的原因沒有給出明確答案；②對于大沽船塢為何選址于天津大沽處表述有待補充；③在對大沽船塢歷史格局發(fā)展的研究，主要完成了對幾個特定時期的文獻記載進行了陳述，但對大沽船塢格局演變過程沒有系統(tǒng)地整理，也沒有找到合理的技術(shù)手段進行研究與表達。

對大沽船塢遺址的保護規(guī)劃制定來說，前兩個問題對于歷史、科技、文化等價值的判斷至關(guān)重要；第3個問題對規(guī)劃中保護范圍等級的劃分、保護措施的選擇也起到重要支撐作用。本文通過對歷史文獻的收集研究，并結(jié)合GIS時態(tài)數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進行整合管理與系統(tǒng)分析，對以上問題進行論證。

1 基于GIS時態(tài)數(shù)據(jù)的北洋水師大沽船塢格局演變研究

1.1 北洋水師大沽船塢GIS時態(tài)數(shù)據(jù)庫的建構(gòu)

GIS（geographic information system）時態(tài)數(shù)據(jù)相比于傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)加入“時間屬性”。時態(tài)屬性的加入使GIS系統(tǒng)的研究對象從“三維空間”擴展到“三維空間+時間”，基于此項技術(shù)，可利用時間先后順序?qū)⒀芯繉ο蟮膱D形、文獻等信息進行系統(tǒng)組織，對研究對象的演變歷程進行可視化的研究分析，還可通過導(dǎo)出視頻等方式進行直觀表達。將GIS時態(tài)數(shù)據(jù)技術(shù)引入文物建筑和歷史文化名城、名鎮(zhèn)、名村的歷史研究及保護規(guī)劃中，可更為有效地組織歷史及現(xiàn)狀的文獻、圖紙等數(shù)據(jù)，為研究與保護提供科學(xué)有效的研究平臺及方法。

進行各級文保單位保護規(guī)劃編制工作，要采集與保護對象相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，并在對數(shù)據(jù)有效分析的前提下完成各項專項評估，為保護規(guī)劃提供依據(jù)。對于工業(yè)遺產(chǎn)類文保單位而言，由于工藝流程、功能分區(qū)等原因，工業(yè)遺產(chǎn)的完整性內(nèi)涵較其他類型遺產(chǎn)更為豐富。不僅應(yīng)考慮文物建筑、遺址的數(shù)據(jù)收集、評估與保護，船廠內(nèi)其他非文物建構(gòu)筑物、設(shè)備、附屬設(shè)施、廠區(qū)環(huán)境等也是重點關(guān)注的。由于非文物建構(gòu)筑物的可操作性較大，往往成為工業(yè)遺產(chǎn)再利用中重要的一環(huán)。

如此復(fù)雜且數(shù)量龐大的空間、屬性數(shù)據(jù)需進行系統(tǒng)的管理與分析，傳統(tǒng)的CAD軟件無法勝任，而GIS技術(shù)在空間信息管理領(lǐng)域存在明顯優(yōu)勢。本研究中通過在各專題要素中添加“時間屬性”①在GIS中，時態(tài)屬性主要用Date數(shù)據(jù)類型進行儲存，包含“Date_star”（開始）和“Date_end”（結(jié)束）兩個時間節(jié)點。，啟用GIS時態(tài)數(shù)據(jù)功能，使GIS技術(shù)的研究對象從“三維空間”擴展到“三維空間+時間”，這就更加適用于各類文物建筑的歷史、保護研究。基于此項技術(shù)，可根據(jù)保護規(guī)劃的內(nèi)容將大沽船塢的圖形、文獻等信息進行系統(tǒng)組織，對各類專項評估進行定量的科學(xué)分析，并基于時態(tài)數(shù)據(jù)對歷史至現(xiàn)狀的演變歷程進行可視化動態(tài)分析并利用圖形、視頻等形式表達，為保護規(guī)劃編制提供科學(xué)依據(jù)。

北洋水師大沽船塢經(jīng)歷清末、民國時期的數(shù)據(jù)來源主要有成文于1928年（民國十七年）《大沽船塢歷史沿革》②作者為1931年時大沽造船所工務(wù)科一等科員王毓禮。，成書于1907年（光緒三十三年）《直隸工藝志初編》中的清末時期格局示意圖（圖1），《海軍實紀》中記載了1926年的格局，日占時期1941年的測繪圖（圖2），塘沽區(qū)文化局編制的《北洋水師大沽船塢》文集等；1949年以后數(shù)據(jù)來源有濱海新區(qū)規(guī)劃部門提供的2008年1:1 000現(xiàn)狀CAD、航拍圖，天津市船廠編制的《圖文大沽船塢》，課題組經(jīng)過實地調(diào)研、采訪廠內(nèi)員工、測繪等手段獲得的一手資料。

建構(gòu)北洋水師大沽船塢GIS時態(tài)數(shù)據(jù)庫框架，將收集的數(shù)據(jù)進行整理錄入（圖3）。在此數(shù)據(jù)庫中，對各個年代的歷史格局進行還原再現(xiàn)，通過對“時間滑塊”的拖動，直觀清晰地反映北洋水師大沽船塢廠區(qū)邊界、廠區(qū)功能等格局隨時間變化的演變過程，以及建筑的增建、毀損、功能等的變化。通過這種新手段，能更直接有效地進行相關(guān)歷史研究與表達。

圖1 大沽船塢1907年格局（來源：直隸工藝志初編）

圖3 北洋水師大沽船塢時態(tài)數(shù)據(jù)庫（來源：作者自繪）

1.2 北洋水師大沽船塢格局演變研究

通過對數(shù)據(jù)庫整理成果分析，可以發(fā)現(xiàn)北洋水師大沽船塢遺址格局演變有5個重要時期。

1.2.1 初創(chuàng)期（1880—1897年）

這一時期雖經(jīng)歷了甲午海戰(zhàn)失敗，但大沽船塢并沒有遭到損失，生產(chǎn)建設(shè)未曾停止，先后完成了大沽船塢中各廠房、船塢等重要建筑的建設(shè)，奠定了大沽船塢在1951年之前的規(guī)模。據(jù)王毓禮《大沽船塢歷史沿革》一文中記載：“是年庚辰二月，購用民地一百十畝，建筑各廠，各塢。”[5]由此可知，大沽船塢初期廠址面積應(yīng)為7.3 hm2。根據(jù)數(shù)據(jù)庫中依據(jù)歷史信息復(fù)原的大沽船塢格局可測得總面積為83 246.6 m2，按清朝尺32 cm約為34.35 cm[6]，面積與現(xiàn)今相當。按666.7 m2計算，約為8.3 hm2，這與記載不相符。后經(jīng)驗證，海神廟為皇家廟宇并非民地，面積約為7 183.6 m2，廠區(qū)其余部分圍繞海神廟，面積為7.6 hm2與記載大致相符，這也證明大沽船塢在創(chuàng)建時是以海神廟為中心。通過對數(shù)據(jù)庫內(nèi)歷史地圖研究，可發(fā)現(xiàn)以海神廟西山墻為界，廠區(qū)被明顯分為兩部分，并且“東廠”是大沽船塢最早修建區(qū)域，主要的生產(chǎn)性廠房也分布于此（圖4(a)、圖4(b)）。

圖4 北洋水師大沽船塢遺址格局演變的5個重要時期布局圖

1.2.2 停滯期（1898—1916年）

這一時期大沽船塢經(jīng)歷了八國聯(lián)軍侵華、清末新政以及辛亥革命勝利。八國聯(lián)軍侵華中被俄國占領(lǐng)，設(shè)備遭到掠奪，后經(jīng)李鴻章贖回，于1904年更名鐵工廠分廠；1906年廠區(qū)南部被憲兵學(xué)堂借用，1913年又更名為大沽處造船所。這一時期由于政局動蕩，大沽船塢多次更名，建設(shè)和維護也一度陷入停滯（圖4(c)）。

1.2.3 中興期（1917—1925年）

這一時期在“直隸督軍”曹錕的經(jīng)營下，大沽船塢建設(shè)多為在“初創(chuàng)期”之上的加建項目，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中對這一時期的格局的還原（圖4(d)），可以看出這一時期的建設(shè)重點依然是廠區(qū)的東部。“東廠”的歷史、社會等價值在這一時期又得到提升，而1922年，海神廟的不幸燒毀也對整個廠區(qū)的格局有重要的影響。

1.2.4 破壞期（1926—1948年）

在這一時期大沽船塢先后經(jīng)歷了國奉交戰(zhàn)、抗日戰(zhàn)爭與解放戰(zhàn)爭，在國奉交戰(zhàn)中大沽船塢的設(shè)備、物資、人員等先后被劫掠到青島、奉天等地；日占時期由于缺乏維護，廠內(nèi)建筑損失過半，戊塢也在這一時期被填平；解放戰(zhàn)爭時期，國民黨撤離時帶走大量物資，也對大沽船塢造成了巨大破壞。

1.2.5 重建改造期（1949—1998年）

1949年后，大沽船塢經(jīng)過多次改組，1954年更名為塘沽機器廠，并進行了擴建。這次擴建由于原“核心區(qū)”海神廟區(qū)域的燒毀以及在“破壞期”的損失，完全打破了原有的格局，并形成了較規(guī)整的道路系統(tǒng)（如圖4(e)）。后經(jīng)多次改造，乙、丙、戊塢不復(fù)存在，丁塢被徹底改造，僅存甲塢，輪機車間和2005年發(fā)掘的海神廟遺址。

1.2.6 小結(jié)

通過對北洋水師大沽船塢GIS時態(tài)數(shù)據(jù)庫的建構(gòu)，將相關(guān)的空間信息、文字信息進行了系統(tǒng)化組織與可視化表達，并在此基礎(chǔ)上完成了對大沽船塢歷史格局演變的研究。其成果可為后來的保護規(guī)劃編制提供寶貴的基礎(chǔ)性資料與分析支持。

2 歷史格局演變研究對保護規(guī)劃的指導(dǎo)

通過對北洋水師大沽船塢創(chuàng)建、選址等研究，在保護規(guī)劃中對北洋水師大沽船塢遺址歷史、科技、社會價值有了明確的定位：大沽船塢是洋務(wù)運動在北方的重要成果，它是我國北方最早的近代化船塢，是北洋水師最早經(jīng)營的軍事基地及重要后勤保障，見證了中國軍事工業(yè)的發(fā)展；大沽船塢選址結(jié)合海神廟，體現(xiàn)了我國傳統(tǒng)祭海文化在近代海軍中的影響。大沽船塢現(xiàn)存大量從19世紀80年代至20世紀60年代的制修船設(shè)備，體現(xiàn)了我國制船工業(yè)的技術(shù)發(fā)展。大沽船塢是我國近代史上中華民族不畏列強、抵制外犯的重要場所，也是我國北方制船工業(yè)的搖籃，可激發(fā)民族自豪感，具有重要的教育意義。

通過利用GIS[7]時態(tài)數(shù)據(jù)庫對大沽船塢廠區(qū)及周邊環(huán)境格局演變進行研究分析，確定了保護規(guī)劃中的保護區(qū)范圍（圖5），其中最重要的部分應(yīng)為海神廟、海神廟以東及沿海河船塢區(qū)。在保護措施中應(yīng)考慮到對歷史船塢、船廠建筑遺址、海神廟遺址發(fā)掘、保護的可能性；在后期展示利用的規(guī)劃中應(yīng)充分考慮大沽船塢歷史格局，結(jié)合歷史出入口、邊界、道路等要素進行展示路線、功能分區(qū)的規(guī)劃；結(jié)合歷史船塢的發(fā)掘與沿海河歷史面貌的恢復(fù)，規(guī)劃中也應(yīng)考慮沿海河參觀路線的可行性。

圖5 北洋水師大沽船塢遺址保護規(guī)劃擬保護范圍

3 結(jié)束語

北洋水師大沽船塢時態(tài)數(shù)據(jù)庫在歷史格局演變研究及保護中的應(yīng)用，是GIS時態(tài)數(shù)據(jù)新技術(shù)在工業(yè)遺產(chǎn)研究保護領(lǐng)域的一次探索。隨著我國信息化的發(fā)展與創(chuàng)新，GIS等信息技術(shù)在數(shù)據(jù)管理、分析、展示及共享等領(lǐng)域的作用將大大促進歷史研究、文物保護等社會科學(xué)領(lǐng)域的數(shù)字化、信息化發(fā)展。

[1]曹蘇.天津近代工業(yè)遺產(chǎn):北洋水師大沽船塢研究初探[D].天津:天津大學(xué),2009.

[2]青木信夫,徐蘇斌.從北洋水師大沽船塢保護到天津濱海新區(qū)總體規(guī)劃[J].時代建筑,2010(5):40-45.

[3]朱文一,李煜.從大沽船塢到大沽綠塢:天津大沽船塢城市設(shè)計[J].動感(生態(tài)城市與綠色建筑),2011(2):106-113.

[4]季宏,徐蘇斌,青木信夫.工業(yè)遺產(chǎn)“整體保護”探索:以北洋水師大沽船塢保護規(guī)劃為例[J].建筑學(xué)報,2012(S2):39-43.

[5]天津社會科學(xué)院歷史研究所.天津歷史資料9:北洋水師大沽船塢資料選編[M].天津:天津社會科學(xué)院出版社,1980:2.

[6]邱隆.明清時期的度量衡河南省計量局[C]//中國古代度量衡論文集.鄭州:中州古籍出版社,1990:348.

[7]胡明星,董衛(wèi).基于GIS的鎮(zhèn)江西津渡歷史街區(qū)保護管理信息系統(tǒng)[J].規(guī)劃師,2002,18(3):71-73.