張慧，劉晶晶/ZHANG Hui, LIU Jingjing

建筑遺產(chǎn)作為地方文化的重要載體，既是歷史留存下來的物質(zhì)資產(chǎn)，也是未來發(fā)展的文化資源。本文所論述的建筑遺產(chǎn)包括以下幾個(gè)方面：文化遺址，歷史性建筑物、構(gòu)筑物及與之密切相關(guān)的附屬設(shè)施，歷史街區(qū)，歷史文化名城、名鎮(zhèn)、名村。GIS即地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或 Geo-Information system）,是指在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，對(duì)整個(gè)或部分分布在地表空間的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、留存、管理、運(yùn)算、分析和顯示的技術(shù)系統(tǒng)。GIS被應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)，使得建筑遺產(chǎn)保護(hù)成效大大提高。

1 GIS在國外建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用發(fā)展

1963年，加拿大測(cè)量學(xué)家湯姆林森（R.Tomlinson）首先提出并建設(shè)了世界上首個(gè)地理信息系統(tǒng)——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）。1992年開始的“世界的記憶”項(xiàng)目代表著GIS首次應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)，柬埔寨政府在聯(lián)合國教科文組織的幫助下，以GIS為平臺(tái)，以空間數(shù)據(jù)庫為核心，以GPS（Global Positioning System）、RS（Remotine Sensing）等測(cè)繪定位技術(shù)為輔助手段，建設(shè)了一個(gè)集農(nóng)業(yè)、水利、公路和旅游等因素的綜合考古、人文、環(huán)境科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的空間管理系統(tǒng)，在整合數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)吳哥窟古跡進(jìn)行綜合性的保護(hù)規(guī)劃。隨后，泰國素可泰、越南順化古城、墨西哥瑪雅文化遺址等都相繼建成了相關(guān)建筑遺產(chǎn)保護(hù)與管理的信息系統(tǒng)。

自1992年GIS首次應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)至今，其功能由應(yīng)用于一次性規(guī)劃發(fā)展到建立可持續(xù)發(fā)展動(dòng)態(tài)更新的信息管理系統(tǒng)；其對(duì)象由歷史文化名城和歷史街區(qū)細(xì)入到歷史建筑；其使用范圍由個(gè)別單位項(xiàng)目到實(shí)現(xiàn)大眾共享[1]。

2 GIS在國內(nèi)建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用發(fā)展

2.1 相關(guān)論文統(tǒng)計(jì)分析

21世紀(jì)初，GIS開始應(yīng)用于我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)，比西方晚了將近10年。但近年來，隨著國內(nèi)對(duì)建筑遺產(chǎn)保護(hù)的重視，相關(guān)研究也日漸增多。本文主要以CNKI（中國知識(shí)基礎(chǔ)設(shè)施工程）網(wǎng)絡(luò)出版總庫為基礎(chǔ)，檢索2000-2018年關(guān)于GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中應(yīng)用的論文，得出檢索結(jié)果（表1）。涵蓋以GIS以及建筑遺產(chǎn)（以建筑遺產(chǎn)為研究對(duì)象）、文化遺址、歷史建筑（以建筑單體為研究對(duì)象）、歷史街區(qū)、歷史文化名城、歷史文化名鎮(zhèn)、名村1）為主題的文章作為樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（1）論文研究主題統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)不同主題的論文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的研究主要集中于歷史建筑、歷史街區(qū)和歷史文化名城3個(gè)方面，建筑遺產(chǎn)和文化遺址方面的研究相對(duì)較少，歷史文化名鎮(zhèn)、名村兩個(gè)方面的論文數(shù)量總和為41篇（圖1）。

（2）論文發(fā)表年份統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)檢索到的論文的發(fā)表年份進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)2000年以來，GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中應(yīng)用的論文數(shù)量增加迅速，從2016-2018年1月份兩年零一個(gè)月的論文已有58篇，呈逐年增長的趨勢(shì)（表2）。

（3）論文研究地域統(tǒng)計(jì)分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中應(yīng)用的地域范圍主要集中在華東、華中和西南地區(qū)，華北地區(qū)居中，東北和西北地區(qū)研究相對(duì)較少，而華南地區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)研究案例（表3）。

表1 GIS在國內(nèi)建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用研究論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表2 論文發(fā)表年份統(tǒng)計(jì)分析

1 文章數(shù)量分布統(tǒng)計(jì)

共中19篇近10年發(fā)表于北京大學(xué)《中文核心期刊要目總覽》來源期刊和CSSCI 中文社會(huì)科學(xué)引文索引來源期刊（含擴(kuò)展版）的論文、12篇博士論文和19篇被引用次數(shù)超過5次的碩士論文以及11篇被引用或下載次數(shù)破百的近10年會(huì)議論文；研究樣本數(shù)共61篇，占31.9%。

2.2 相關(guān)論文研究內(nèi)容

GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用是從敦煌和故宮開始的。2000年，敦煌研究院與美國梅隆基金會(huì)合作成立敦煌莫高窟“數(shù)字化洞窟”（“虛擬石窟”）項(xiàng)目。同年底，中國故宮博物院和日本凸版印刷株式會(huì)社合作組建了文化資產(chǎn)數(shù)字化研究所。隨后，陜西省文物局和秦兵馬俑博物館相繼在秦始皇陵區(qū)的資源管理研究中引入GIS。以清華大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)為代表的各大高校也對(duì)GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究并取得了階段性成果。

根據(jù)建筑遺產(chǎn)保護(hù)過程從記錄、保護(hù)到展示特性，將GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用劃分為4個(gè)階段，分別是：以圖形圖像等形式對(duì)空間數(shù)據(jù)采集和留存的數(shù)據(jù)采集留存階段；以信息系統(tǒng)、管理平臺(tái)、評(píng)價(jià)體系等的建設(shè)與實(shí)現(xiàn)為主的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)建構(gòu)階段；以分析功能和技術(shù)應(yīng)用為主的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用階段；以信息可視化、多媒體展示為主的展示傳播階段[2]。

（1）數(shù)據(jù)采集留存階段

建筑遺產(chǎn)保護(hù)最關(guān)鍵、最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)是全面采集和留存真實(shí)數(shù)據(jù)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)技術(shù)經(jīng)歷了從紙質(zhì)資料到數(shù)字化發(fā)展的過程，當(dāng)前GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集留存階段的研究主要集中于數(shù)字化信息采集、記錄、管理和表達(dá)，部分應(yīng)用研究見表4。

數(shù)字化信息采集是指運(yùn)用相應(yīng)的技術(shù)記錄和采集建筑遺產(chǎn)現(xiàn)有的和待獲取的基本信息。張瑩瑩等[3]因地制宜，將低空攝影測(cè)量和GIS結(jié)合，運(yùn)用于西藏建筑遺產(chǎn)測(cè)繪中，并驗(yàn)證其適用性。

信息的記錄、管理和表達(dá)主要通過建立建筑遺產(chǎn)檔案系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。天津大學(xué)吳蔥等[1,4-5]分別從信息記錄、管理手段和表達(dá)方式3個(gè)角度出發(fā)，在對(duì)記錄數(shù)據(jù)使用者進(jìn)行詳細(xì)的需求分析和對(duì)測(cè)繪基本方法和技術(shù)進(jìn)行評(píng)估和歸納的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體實(shí)例，借助GIS與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)了一個(gè)面向建筑遺產(chǎn)研究的信息管理系統(tǒng)。

（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)建構(gòu)階段

建筑遺產(chǎn)空間數(shù)據(jù)庫既是數(shù)據(jù)采集留存的目的，又是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的基礎(chǔ)，它是鏈接基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和分析應(yīng)用的重要支撐?？臻g數(shù)據(jù)庫的形成需要經(jīng)歷設(shè)計(jì)和建構(gòu)兩個(gè)階段。GIS在建筑遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)建構(gòu)階段的研究主要集中于保護(hù)管理和規(guī)劃系統(tǒng)、價(jià)值評(píng)估體系、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建構(gòu)幾個(gè)方面，部分應(yīng)用研究見表5。

新型測(cè)繪儀器的運(yùn)用，為建筑遺產(chǎn)空間數(shù)據(jù)庫的建立提供了更準(zhǔn)確更科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。陳云波[6]結(jié)合三維激光掃描技術(shù)，建設(shè)了歷史文化名城保護(hù)規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫；周華偉等[8]利用三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)，將基于GIS的管理信息系統(tǒng)應(yīng)用于歷史建筑。

表3 GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)方面應(yīng)用的文章地域范圍統(tǒng)計(jì)

表4 數(shù)據(jù)采集留存階段文章匯總分析

按照國家法定的文物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑遺產(chǎn)的價(jià)值進(jìn)行科學(xué)的歸納整理，以建設(shè)建筑遺產(chǎn)信息系統(tǒng)。楊瑞霞[9]以鄭韓故城為例建設(shè)了河南省不可移動(dòng)文物資源管理系統(tǒng)；胡最等[10]以湖南省汝城金山村為例建設(shè)了傳統(tǒng)聚落景觀基因組圖譜；包瑞清[11]運(yùn)用編程，建設(shè)了風(fēng)景園林地理信息系統(tǒng)。陳靖敏[12]通過合理選區(qū)評(píng)價(jià)因子，建設(shè)了歷史街區(qū)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)綜合評(píng)價(jià)體系；鄭曉華等[13]引入文化、景觀等因素，建設(shè)了南京三條營歷史建筑價(jià)值綜合評(píng)估體系。

我國建筑遺產(chǎn)數(shù)量巨大，文化底蘊(yùn)深厚，保護(hù)規(guī)劃與管理是與時(shí)俱進(jìn)的重點(diǎn)。溫曉蕾[14]從歷史街區(qū)信息資源自身的特點(diǎn)入手，基于ArcGIS Engine建設(shè)了歷史街區(qū)保護(hù)管理信息系統(tǒng)；徐蘇斌等[15]以天津?yàn)槔?，建設(shè)了工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)管理數(shù)據(jù)庫；王瞳等[16]建設(shè)了泉州歷史文化名城高度控制體系；鮑梓婷[17]建設(shè)了珠三角景觀規(guī)劃管理體系。

近年來，互聯(lián)網(wǎng)與GIS的結(jié)合，為損壞防范難度高的建筑遺產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供支持。趙慶雙[18]提出一種基于WebGIS的歷史街區(qū)各類空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)查詢、更新的資源管理信息系統(tǒng)，對(duì)損壞歷史建筑的客觀因素如雨量、水位和氣候等進(jìn)行檢測(cè)。

（3）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用階段

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用即在矢量數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，利用空間分析技術(shù)開展數(shù)據(jù)處理、信息提取、時(shí)空分析，構(gòu)建具有不同空間尺度的三維模型，通過搭建具有管理、分析、監(jiān)測(cè)等功能的信息平臺(tái)，進(jìn)而達(dá)到輔助決策的目的。GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用研究主要集中在數(shù)據(jù)處理、保護(hù)規(guī)劃、保護(hù)管理、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和輔助決策5個(gè)方面，部分應(yīng)用研究見表6。

2000年，聯(lián)合國教科文組織以提高中國文化遺產(chǎn)保護(hù)規(guī)劃與管理水平為契機(jī)，與東南大學(xué)建筑學(xué)院合作成立GIS中心，并率先在歷史文化名城和歷史街區(qū)保護(hù)中運(yùn)用GIS；近幾年來，東南大學(xué)胡明星等[22]通過南京歷史文化名城、鎮(zhèn)江西津渡歷史文化街區(qū)和南閣歷史文化名村等多個(gè)實(shí)例研究開發(fā)出基于GIS的保護(hù)管理信息系統(tǒng)，將GIS應(yīng)用于現(xiàn)狀資料的調(diào)查、采集、錄入、存貯、分析及輔助規(guī)劃編制、管理和控制全過程。

GIS以其在空間分析方面的優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)的聚落形態(tài)、空間分布和時(shí)態(tài)演變等方面。如王琳等[23-24]對(duì)內(nèi)蒙古赤峰市境內(nèi)不同時(shí)期的文化遺址設(shè)計(jì)建構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行聚落形態(tài)分析；方永恒等[25]基于GIS研究文化遺址園區(qū)空間分布；竇銀娣等[26]以湖南省傳統(tǒng)村落為例，運(yùn)用GIS進(jìn)行空間可達(dá)性分析。除此之外，方琰等[27]利用GIS對(duì)長江三角洲進(jìn)行旅游開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)研究。

GIS在建筑遺產(chǎn)保護(hù)規(guī)劃和保護(hù)管理方面的應(yīng)用，歸根結(jié)底是為了輔助決策。如牛海灃等[28]探索歷史文化名村空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)路線，用于歷史文化名村規(guī)劃信息的深度分析、高效管理和便捷交流；李果[29]以傳統(tǒng)聚落景觀特質(zhì)為切入點(diǎn)，建設(shè)空間數(shù)據(jù)庫，輔助規(guī)劃決策；李日生[30]通過建構(gòu)惠州市歷史文化名城信息管理系統(tǒng)，輔助研究保護(hù)規(guī)劃編制方法。

表5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)建構(gòu)階段文章匯總分析

表6 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用階段文章匯總分析

表7 數(shù)據(jù)展示傳播階段文章匯總分析情況

3.4 展示傳播階段

全面生動(dòng)地展示建筑遺產(chǎn)、傳播文化元素，是建筑遺產(chǎn)保護(hù)和傳承的重要環(huán)節(jié)。建筑遺產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息來源豐富、種類多樣、專業(yè)性強(qiáng)，這對(duì)數(shù)據(jù)管理、分析和共享提出了很高的要求，WebGIS模式為建筑遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)提供了全新的解決方案。GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)展示傳播研究主要集中在建筑遺產(chǎn)三維重建模型的虛擬展示方面，部分應(yīng)用研究見表7。

西北大學(xué)張慧[50]將三維激光掃描、GIS和VR等技術(shù)結(jié)合設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)小雁塔和西漢張安世古墓群的三維古遺址虛擬漫游系統(tǒng)；北京建筑大學(xué)劉昊[51]將BIM和GIS融合，實(shí)現(xiàn)BIM模型在GIS環(huán)境下的展示共享。

3 結(jié)語與展望

目前GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的研究已經(jīng)取得了階段性成果，主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)方面的特征：

（1）GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的研究主要集中在歷史建筑（以建筑單體為研究對(duì)象）、歷史街區(qū)、歷史文化名城和歷史文化名鎮(zhèn)、名村4個(gè)方面，建筑遺產(chǎn)（以建筑遺產(chǎn)為研究對(duì)象）和文化遺址兩個(gè)方面的研究相對(duì)薄弱。

（2）GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中應(yīng)用的地域范圍呈現(xiàn)或過于集中或過于分散，主要集中在華東、華中和西南地區(qū)，而華南地區(qū)未發(fā)現(xiàn)研究案例。

（3）GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的研究主要集中在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、建構(gòu)和應(yīng)用階段，數(shù)據(jù)采集留存和數(shù)據(jù)展示傳播階段的研究明顯不足。

（4）關(guān)于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、建構(gòu)和應(yīng)用，現(xiàn)有的研究主要集中在建筑遺產(chǎn)的數(shù)據(jù)處理、保護(hù)管理、保護(hù)規(guī)劃和價(jià)值評(píng)估幾個(gè)方面，資源管理、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和旅游開發(fā)等方面的研究較少。

（5）GIS在我國建筑遺產(chǎn)數(shù)據(jù)管理與處理方面，多局限在簡單分析，協(xié)助制定保護(hù)決策階段。

總的來說，GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的研究處于探索階段，現(xiàn)有的研究只能作為建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的階段性研究成果，缺乏包含數(shù)據(jù)采集留存、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、建構(gòu)和應(yīng)用以及展示傳播4個(gè)階段的系統(tǒng)性研究和實(shí)踐。鑒于此，今后應(yīng)重點(diǎn)開展以下研究：

（1）首先應(yīng)考慮以建筑遺產(chǎn)作為研究對(duì)象，進(jìn)行具有規(guī)范性和適用性的整體性研究，其次也應(yīng)對(duì)細(xì)致的建筑單體類遺產(chǎn)進(jìn)行探索。

（2）地域方面可以具有標(biāo)志性地形特征的山川、河流為基礎(chǔ)范圍，歸納整理建筑遺產(chǎn)特征，形成國內(nèi)系統(tǒng)性串聯(lián)式空間數(shù)據(jù)庫。

（3）建立數(shù)據(jù)存貯、錄入的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同來源、不同特點(diǎn)的建筑遺產(chǎn)數(shù)據(jù)信息在格式、質(zhì)量等方面進(jìn)行統(tǒng)一處理。

（4）對(duì)GIS在建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用方法進(jìn)行系統(tǒng)性研究并付諸實(shí)踐。

（5）針對(duì)不同類型、不同區(qū)域、不同特點(diǎn)的建筑遺產(chǎn)，應(yīng)著力采取不同的研究方法，探討出更多的保護(hù)形式和更新手段。

綜上所述，2000-2018年，GIS在我國建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的研究雖然取得了一定的成果，并建立了相應(yīng)的理論與技術(shù)體系，但在研究深度和廣度上還有待提高，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)以及建立健全的系統(tǒng)性研究模式是亟待解決的問題。

注釋

1）由于歷史文化名鎮(zhèn)和歷史文化名村的論文多為共同研究，故以歷史文化名鎮(zhèn)、名村為共同論述對(duì)象。