【摘 要】本文針對(duì)城市歷史保護(hù)地段，研究了基于GIS的歷史建筑信息管理和利用的方法，在建立建筑GIS地理模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑屬性信息、多媒體信息、歷史檔案信息的管理，并有效支持了信息分析、3D場景瀏覽、專題圖制作、歷史演變動(dòng)畫等多方面的應(yīng)用。通過在珞珈山歷史地段的應(yīng)用，證明該方法具有建模效率高，信息管理效果好，工作量小，信息便于使用等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】GIS；歷史保護(hù)地段；建筑信息管理；歷史建筑

1 引言

城市歷史保護(hù)地段大多位于舊城的核心地段，如武漢的珞珈山片、漢正街片、武昌首義片、一元路片等。隨著我國舊城更新改造的加速，這些地段逐漸成為更新改造的重點(diǎn)。然而，由于這些地段坐落有大量的歷史保護(hù)建筑，它們承載著豐富的歷史信息，具有不可復(fù)制和再生的巨大歷史價(jià)值，因而在設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理過程中，需要充分關(guān)注、收集、掌握這些建筑的各類詳細(xì)信息。而這些信息數(shù)量巨大、內(nèi)容繁雜，只有通過科學(xué)和有效的管理，才能在保護(hù)規(guī)劃、城市設(shè)計(jì)、建筑研究、歷史研究、城市管理等領(lǐng)域發(fā)揮作用。

當(dāng)前此類建筑信息主要采用資料匯編、照片集、建筑基本信息卡片等方式進(jìn)行管理。在該方式下，信息的組織結(jié)構(gòu)比較松散，查閱和利用存在很大困難，且極易造成信息丟失，例如，很難迅速查閱到建筑對(duì)應(yīng)的照片，很難快速搜索到與目標(biāo)建筑相關(guān)的檔案、歷史信息等，并且這些信息內(nèi)容和結(jié)構(gòu)固化，難以更新補(bǔ)充，難以對(duì)這些信息進(jìn)行重新組織以支持靈活多樣的分析，直接影響到研究、設(shè)計(jì)和管理的效率和科學(xué)性。為此本文研究了基于GIS（地理信息系統(tǒng)）的歷史保護(hù)地段建筑信息管理方法，以武漢市珞珈山歷史保護(hù)地段為案例進(jìn)行了實(shí)踐，并對(duì)這些信息進(jìn)行了多樣化的利用，證實(shí)了基于GIS技術(shù)方法的高效性、靈活性和科學(xué)性。

2 基于GIS的歷史建筑信息管理方法

GIS在地理信息管理、信息分析、信息可視化方面具有特別優(yōu)勢(shì)。本方法利用GIS對(duì)歷史地段的所有建筑進(jìn)行地理建模，并以數(shù)字建筑作為基本單元，組織并附之于各類建筑信息，使之可以通過地圖界面來快速查閱信息、分析信息、可視化這些信息。

本文以珞珈山歷史保護(hù)地段為例，基于GIS通用軟件ArcGIS，構(gòu)建了地段內(nèi)各棟建筑的GIS地理模型，對(duì)地段中的圖書館、工學(xué)院、宋卿體育館等國家級(jí)文保單位建筑26棟、歷史保護(hù)建筑38棟、各類建筑1500余棟的信息進(jìn)行了錄入和管理，納入管理的歷史建筑信息主要包括三個(gè)方面：1）歷史建筑的年代、結(jié)構(gòu)、功能等屬性信息，2）照片、聲像等多媒體信息，3）關(guān)于歷史建筑的建造、事件、沿革、圖紙等歷史檔案信息。

2.1 歷史地段建筑的GIS建模

由于歷史地段的建筑數(shù)量眾多，本方法采用二維半建筑模型來簡單表達(dá)建筑形態(tài)，即在二維平面建筑模型的基礎(chǔ)上增加建筑高度0.5維。二維半建模方式速度快、效率高，非常適合大范圍的城市建成環(huán)境模擬。該模型建成后，將作為建筑信息的載體，附著建筑的屬性、多媒體資料和歷史檔案信息。

首先，在AutoCAD中，從地形圖中提取建筑的外輪廓線，保證每條外輪廓線均是封閉的多義線，并且如果同一棟建筑/建筑群具有多個(gè)不同層數(shù)的建筑組成部分時(shí)，將其拆分為多個(gè)封閉外輪廓線。

然后，把上述建筑外輪廓線導(dǎo)入到ArcGIS中，生成“建筑”要素類。GIS中要素類是現(xiàn)實(shí)地理對(duì)象在數(shù)字環(huán)境中的點(diǎn)、線、面抽象，它除了擁有幾何形狀外，還擁有屬性信息。“建筑”要素類是一個(gè)多邊形要素類，描述了建筑的平面外輪廓。在ArcGIS中導(dǎo)入珞珈山歷史地段內(nèi)1500多棟建筑后的結(jié)果如圖1所示。整個(gè)建模過程十分迅速簡便，構(gòu)建建筑的平面模型僅用了一人半個(gè)工作日?；瘍r(jià)值、科學(xué)價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值、綜合價(jià)值等。

此外，我們還對(duì)每棟建筑進(jìn)行編號(hào)，存入建筑編號(hào)屬性，同一棟建筑/建筑群的各個(gè)組成部分具有相同建筑編號(hào)。

上述屬性的設(shè)計(jì)主要根據(jù)建筑信息管理的需要，其屬性值源自建筑調(diào)研和文獻(xiàn)資料整理的成果。這些屬性信息以類似數(shù)據(jù)表的形式存放，并關(guān)聯(lián)到上述建筑GIS模型中的各棟建筑。

我們?cè)贏rcGIS系統(tǒng)下，錄入珞珈山地段每棟建筑的屬性后就可以直接在ArcGIS地圖界面下，直觀選擇并查看目標(biāo)建筑的屬性。圖1是用戶在圖面上點(diǎn)擊文保建筑“理學(xué)院”后直接顯示的該建筑的部分屬性。

根據(jù)這些屬性的值，可以對(duì)圖面中的建筑外輪廓線進(jìn)行符號(hào)化，用填充顏色、暈線、線寬、文字標(biāo)注等方式對(duì)不同類型的建筑進(jìn)行區(qū)別。圖1根據(jù)歷史建筑類型屬性對(duì)文保單位、優(yōu)秀歷史建筑、一般建筑進(jìn)行了分色填充，并標(biāo)注了建筑層數(shù)屬性，使用戶能夠直觀地比較、分析各類建筑的分布情況，以及相互關(guān)系，該工作可在設(shè)置幾個(gè)參數(shù)后，由ArcGIS自動(dòng)完成。

2.3 歷史地段建筑照片、視頻信息的管理

照片和視頻是可以非常直觀和高效地記錄建筑情況的方法之一，但是當(dāng)建筑數(shù)量大，照片數(shù)量眾多的情況下，很難把照片和對(duì)應(yīng)的建筑一一關(guān)聯(lián)，為后續(xù)的工作增添了難度。在上述GIS建筑模型的基礎(chǔ)上，我們可以非常方便地管理這些多媒體信息。

首先，在“建筑”要素類中增加“照片路徑”、“視頻路徑”屬性，錄入該建筑對(duì)應(yīng)的照片、視頻的存放路徑。

然后，在ArcGIS環(huán)境下，啟用超鏈接功能，使每棟建筑鏈接到“照片路徑”、“視頻路徑”屬性指定的照片、視頻。

此外，在“建筑”要素類中增加“多媒體集路徑”屬性，針對(duì)某些建筑特別是歷史建筑，有多張照片和視頻的情況，將這些額外信息存放到一個(gè)文件夾下，并把其路徑錄入到該建筑的“多媒體集路徑”屬性中。

查閱照片視頻時(shí)，只需在ArcGIS中選擇“Hot Link”工具，然后點(diǎn)擊相應(yīng)的建筑，ArcGIS就會(huì)引導(dǎo)相應(yīng)程序打開超鏈接的照片、視頻（圖2）、或者多媒體文件夾，非常方便直觀。

針對(duì)珞珈山歷史保護(hù)地段的絕大多數(shù)建筑，我們都拍攝了照片和視頻。結(jié)果共采集到照片1000多張，視頻100多段。經(jīng)過超鏈接，可以直接在地圖界面下打開指定建筑的多媒體文件，十分高效和直觀，操作也

利用ArcGIS提供的動(dòng)畫制作功能，我們用動(dòng)畫模擬了珞珈山地段建筑建設(shè)的歷程。首先我們根據(jù)建筑要素類的“建筑年代”屬性，制作不同年代的建筑專題圖層，把該年代后的建筑隱藏掉。然后把這些圖層放到一個(gè)圖層組下，利用ArcGIS的“創(chuàng)建組動(dòng)畫”工具，生成動(dòng)畫。該動(dòng)畫可以把這些不同年代的建筑專題圖層疊加在一起，循環(huán)依次顯示，動(dòng)態(tài)展示珞珈山片區(qū)建筑的建設(shè)歷程。并且還可以在動(dòng)畫播放過程中放大、縮小、平移圖面，從而放大到局部以更加細(xì)致的查看細(xì)節(jié)，或者縮小到全局以掌握全貌。

此外我們還把上述專題圖層在ArcScene下加工成3D形式，并在ArcScene下利用 “創(chuàng)建組動(dòng)畫”工具創(chuàng)建動(dòng)畫，得到了3D動(dòng)畫，并且還可以在動(dòng)畫播放過程中放大、縮小、漫游，獲得非常深刻的體驗(yàn)。

4 結(jié)語

本文研究了基于GIS的歷史地段建筑信息管理和利用的方法，在建立建筑GIS地理模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑屬性信息、多媒體信息、歷史檔案信息的管理。管理后的建筑信息可以通過空間幾何形狀、屬性描述、照片及文檔鏈接等多樣化的手段，還原出一個(gè)豐富、真實(shí)的建筑環(huán)境，形成歷史地段過去和現(xiàn)狀的全面而珍貴的檔案，并能夠方便地支持信息分析、3D場景瀏覽、專題圖制作、歷史演變動(dòng)畫、規(guī)劃設(shè)計(jì)等多方面的應(yīng)用。珞珈山歷史保護(hù)地段的實(shí)踐，驗(yàn)證了該方法具有建模效率高、信息管理效果好、工作量小、信息便于使用等特點(diǎn)。從而打造出一個(gè)開放的可共享的基礎(chǔ)信息平臺(tái)，為舊城更新改造工作、歷史保護(hù)規(guī)劃編制、歷史建筑研究、歷史地段城市設(shè)計(jì)、歷史建筑保護(hù)等提供了有效的信息支持。

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作者簡介：

牛強(qiáng)，男，1978年生，武漢大學(xué)城市設(shè)計(jì)學(xué)院講師，博士，niuqiang61@126.com，18627119366

通訊地址：武漢市珞珈山，武漢大學(xué)工學(xué)部城市設(shè)計(jì)學(xué)院城市規(guī)劃系，牛強(qiáng)，430072

周婕，女，1962年生，武漢大學(xué)城市設(shè)計(jì)學(xué)院教授，博導(dǎo)，副院長，wuhanzhoujie@163.com，13707188991