郭夢穎 劉敏

摘 要：北京“三個(gè)文化帶”理念的提出，讓文化在發(fā)展中保護(hù)，在保護(hù)中發(fā)展。數(shù)據(jù)庫作為文化遺產(chǎn)保護(hù)與利用的關(guān)鍵載體，其與文化遺產(chǎn)的結(jié)合逐漸受到多領(lǐng)域的重視。該文利用GIS技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)西山永定河文化帶文化遺產(chǎn)空間數(shù)據(jù)庫，采用Geodatabase模型，主要通過概念模型、邏輯模型、物理模型3個(gè)方面來設(shè)計(jì)西山永定河文化帶資源數(shù)據(jù)庫。并結(jié)合ArcMap等軟件的使用，對數(shù)據(jù)作后續(xù)相應(yīng)的空間應(yīng)用分析處理，以期對未來西山永定河文化帶文化遺產(chǎn)的保護(hù)供有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：GIS;西山永定河文化帶;文化遺產(chǎn);空間數(shù)據(jù)庫

中圖分類號(hào) P208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）07-0131-05

Design and Implementation of the Cultural Heritage Spatial Database of the Xishan Yongding River Cultural Belt

GUO Mengying1 et al.

（1College of Arts &Sciences of BUU， Beijing 100191， China）

Abstract： The concept of three cultural zones has made the protection in development and the development in protection a reality. As the key carrier of cultural heritage protection and utilization， the combination of database and cultural heritage has been paid more and more attention. In this paper， GIS technology is used to design and implement the cultural heritage spatial database of Xishan Yongdinghe cultural belt. The model of Geodatabase is used to design the resource database of Xishan Yongdinghe cultural belt from three aspects： conceptual model design， logical model design and physical model design. Combined with the use of ArcMap and other software， the data are analyzed and processed in the subsequent corresponding spatial application. It is hoped that the design of the spatial database can provide a strong technical support for the protection of the cultural heritage of the Yongding River Cultural belt in the future and play a role of foreshadowing.

Key words： GIS; Xishan Yongdinghe cultural belt; Cultural heritage; Spatial database

作為GIS數(shù)據(jù)組織的核心部分，空間數(shù)據(jù)庫是一系列描寫與一定空間位置有關(guān)的真實(shí)世界對象的數(shù)據(jù)的集合。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫具有的存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)特征相比，空間數(shù)據(jù)庫既包含了這些基本特性，又能夠?qū)臻g位置信息進(jìn)行高效存儲(chǔ)，能夠快速建立起空間信息與屬性信息之間的聯(lián)系是其最大的特色，并且還能進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的管理分析與可視化[1-3]。

目前，國內(nèi)外關(guān)于建立文化遺產(chǎn)檔案數(shù)據(jù)庫都有成功的案例，如臺(tái)灣地區(qū)構(gòu)建的“蘭嶼媒體與文化數(shù)字典藏”，“美國記憶”工程，日本“文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫”和“亞太非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫”等數(shù)據(jù)庫[4-5]。近年來，國內(nèi)開展了許多GIS技術(shù)與歷史和考古相結(jié)合的研究，如金鑫[2]等構(gòu)建了良渚古城遺址的空間數(shù)據(jù)庫，李強(qiáng)[6]等對京杭大運(yùn)河保護(hù)的地理信息系統(tǒng)研究，柳澤[7]等建立了大遺址文化遺產(chǎn)空間數(shù)據(jù)庫，胡明星[8]等采用GIS技術(shù)研究歷史街區(qū)的保護(hù)問題。

為了加強(qiáng)對我國文化遺產(chǎn)的保護(hù)與管理，結(jié)合信息技術(shù)構(gòu)建更加開放共享的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，具有極其重要的意義。為此，本文以西山永定河文化帶文物保護(hù)為例，主要研究文化遺產(chǎn)文物保護(hù)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及其在北京市總體規(guī)劃上的應(yīng)用，并結(jié)合GIS技術(shù)整理西山永定河文化帶資源，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫，提高保護(hù)工作的效率與科學(xué)性。從西山永定河文化帶涉及的歷史文化街區(qū)、古建筑、古遺址、古墓葬、石窟寺、石刻、農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)、近現(xiàn)代工業(yè)文化遺址、歷史文化名村、傳統(tǒng)古村落、歷史文化保護(hù)區(qū)等文化遺產(chǎn)資源以及基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)入庫，也為后續(xù)的研究起到鋪墊作用。

1 西山永定河文化帶資源數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建的時(shí)代價(jià)值

1.1 西山永定河文化帶的空間范疇 依據(jù)《北京市西山永定河文化帶保護(hù)發(fā)展規(guī)劃（2018—2035年）》界定的西山永定河文化帶的空間范疇為：北邊起點(diǎn)為延慶區(qū)媯川谷地，南邊抵至房山區(qū)的拒馬河谷地，東邊臨北京老城，西、南、東南至市界。行政區(qū)涉及海淀、豐臺(tái)、石景山、昌平、門頭溝、房山、大興、延慶8個(gè)區(qū)，其中，海淀區(qū)內(nèi)的范圍界定在西部山區(qū)和“三山五園”地區(qū)，豐臺(tái)區(qū)內(nèi)的范圍界定在永定河沿岸地區(qū)（含蓮花池-金中都），昌平區(qū)內(nèi)的范圍界定在南口關(guān)溝西南山區(qū)，大興區(qū)內(nèi)的范圍界定在永定河沿岸和南海子地區(qū)，延慶區(qū)內(nèi)的范圍界定在媯川谷地，石景山區(qū)、門頭溝區(qū)和房山區(qū)的范圍界定為全區(qū)。規(guī)劃總面積達(dá)4454km2[9-10]。

1.2 文化遺產(chǎn)資源類型 西山文化帶文化形態(tài)多元，包括考古、皇家、園林古建、歷史悠久的宗教、陵墓、軍事防御、紅色、高等教育、名人、中外交流、傳統(tǒng)民俗、傳統(tǒng)村落古道、民族融合、山水生態(tài)、農(nóng)業(yè)休閑等文化[11-13]。文化遺產(chǎn)資源豐富多樣，具體情況如表1所示。

1.3 文化遺產(chǎn)空間數(shù)據(jù)庫的重要性 從文物管理上來說，管理權(quán)限多元不統(tǒng)一;從文物的保護(hù)和利用方面來說，文物保護(hù)利用措施滯后，利用不足，利用水平不高，資源閑置嚴(yán)重;從文物的傳播與推廣上，宣傳工作不全面，推廣力度不夠[11-20]。這些都導(dǎo)致西山永定河文化帶文化遺產(chǎn)的開發(fā)和利用不能引起廣大群眾的共鳴，使其在加強(qiáng)全國文化中心建設(shè)中定位不清，發(fā)展戰(zhàn)略不清晰，不能發(fā)揮至關(guān)重要的作用。文化的發(fā)展需要空間和載體，而且要結(jié)合新一代信息技術(shù)，爭取做到讓文化活起來，通過新發(fā)展理念引領(lǐng)西山永定河文化帶的建設(shè)與發(fā)展[20]。從空間上來說，西山永定河文化帶的范圍涉及北京8個(gè)區(qū)，規(guī)劃面積廣泛。在時(shí)間上，西山永定河文化帶包含的文化遺產(chǎn)跨越了史前到現(xiàn)代。結(jié)合GIS技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)具有全面性、系統(tǒng)性、即時(shí)更新型的空間數(shù)據(jù)庫，可以進(jìn)行資源數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、分析、共享和可視化。就歷史文化遺產(chǎn)資源來說，可以對其進(jìn)行價(jià)值評估、指標(biāo)的圖示化，并且可以根據(jù)文化遺產(chǎn)的空間要素特征來制作專題圖。這將極大提升工作效率，在城市的歷史文化遺產(chǎn)資源的保護(hù)方面科學(xué)決策的參考價(jià)值，改進(jìn)之前傳統(tǒng)的繁雜的工作方法。因此，構(gòu)建起科學(xué)技術(shù)支撐、存儲(chǔ)系統(tǒng)完備、運(yùn)行有效的空間數(shù)據(jù)庫。其創(chuàng)建及建設(shè)研究對于建立西山永定河文化帶智庫、創(chuàng)建北京全國文化中心、提高城市文化軟實(shí)力、構(gòu)建京津冀文化系統(tǒng)發(fā)展體系發(fā)揮著不可忽視的重要推動(dòng)作用。

2 西山永定河文化帶空間數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建

2.1 Geodatabase模型 Geodatabase是一種以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)、采納面向?qū)ο筮@個(gè)技術(shù)來組織和管理空間數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)模型。邏輯數(shù)據(jù)模型中定義的對象就是Geodatabase中的數(shù)據(jù)對象。想要容易的實(shí)現(xiàn)大部分的自定義行為，只需要依靠ArcInfo所能供給的驗(yàn)證規(guī)則、域及其他功能來實(shí)現(xiàn)，而使用Geodatabase數(shù)據(jù)模型不需要進(jìn)行代碼的編寫。其具有以下4點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）連續(xù)的要素集;（2）更加精確的對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和編輯;（3）地理數(shù)據(jù)可操作性強(qiáng)，可被多個(gè)用戶同時(shí)編輯;（4）統(tǒng)一存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)[21-23]。本文選擇Geodatabase數(shù)據(jù)模型作為西山永定河文化帶空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的主體。

2.2 空間數(shù)據(jù)庫的整體框架 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、文化遺產(chǎn)庫和非物質(zhì)文化遺產(chǎn)庫3個(gè)部分內(nèi)容構(gòu)成西山永定河文化帶文化遺產(chǎn)空間數(shù)據(jù)庫（見圖1）?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫包含各區(qū)區(qū)劃數(shù)據(jù)、永定河水系數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)。文化遺產(chǎn)庫包含歷史文化保護(hù)區(qū)、傳統(tǒng)古村落、近現(xiàn)代工業(yè)遺址、歷史文化街區(qū)、古建筑、古墓葬、古遺址、石刻、石窟寺、農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)、歷史文化名村數(shù)據(jù)。非物質(zhì)文化遺產(chǎn)庫包含文字資料、視頻資料、音頻資料和關(guān)聯(lián)資料。

該空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)是西山永定河文化帶研究、規(guī)劃與保護(hù)、宣傳與展示的重要數(shù)據(jù)來源，將為日后西山永定河文化帶的研究、保護(hù)、傳承與利用提供服務(wù)。因此，該資源數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建時(shí)其本身的性能應(yīng)滿足以下需求：數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)管理、盡可能地降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余、用戶及時(shí)訪問、具有較強(qiáng)的應(yīng)用適用性，數(shù)據(jù)的共享。通過查閱北京市各區(qū)西山文化帶資源數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的原理將各種相關(guān)的資源抽象成模型，依據(jù)數(shù)據(jù)庫建庫原理及規(guī)范，按照需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等一系列過程，建立西山文化帶資源數(shù)據(jù)庫，對文化遺產(chǎn)資源數(shù)據(jù)更好地管理和存儲(chǔ)（見圖2）。

2.3 實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 實(shí)體是指現(xiàn)實(shí)世界中每個(gè)區(qū)存在的可以相互區(qū)分的文化遺產(chǎn)，包括歷史文化保護(hù)區(qū)、傳統(tǒng)古村落、近現(xiàn)代工業(yè)遺址、歷史文化街區(qū)、古建筑、古遺址、古墓葬、石窟寺、石刻、農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)、歷史文化名村。這些實(shí)體間的從屬、并列關(guān)系如圖3所示。

2.4 確定實(shí)體之間的關(guān)系 在空間數(shù)據(jù)庫中屬性表之間的關(guān)系設(shè)計(jì)非常重要，正確的關(guān)系表設(shè)計(jì)可以減少很多操作中的弊端[24]。用Geodatabase模型實(shí)現(xiàn)行政區(qū)劃與各文化遺產(chǎn)之間一對多的關(guān)系。以實(shí)體聯(lián)系圖（E-R圖）對上述內(nèi)容進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)（見圖4）。

2.5 文化遺產(chǎn)對象向Geodatabase對象的轉(zhuǎn)換 將邏輯設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)模型具體化到具體的空間數(shù)據(jù)庫中[25]，將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)體轉(zhuǎn)化為Geodatabase模型中的對象（見表2）。

2.6 構(gòu)建關(guān)系類 根據(jù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中構(gòu)建的空間E-R圖中各區(qū)與文化遺產(chǎn)之間一對多的關(guān)系，在構(gòu)建關(guān)系類時(shí)為了表示方便，為各類型文化遺產(chǎn)設(shè)置編碼（見表3）。

在西山永定河文化帶空間數(shù)據(jù)庫中構(gòu)建區(qū)與各類型文化遺產(chǎn)1-M的關(guān)系類（見圖5）。

3 西山永定河文化帶空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)際應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、共享 首先，數(shù)據(jù)庫具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，在統(tǒng)一機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)下，采用多方協(xié)作模式，加強(qiáng)各相關(guān)部門的協(xié)作與溝通，盡可能多的調(diào)查、收集與整理各類文化遺產(chǎn)資源。其次，為使研究者和公眾對西山文化帶文化遺產(chǎn)有更多的了解，完善的空間數(shù)據(jù)庫的信息檢索功能，使人們方便檢索、瀏覽各種信息。對于這些信息不設(shè)權(quán)限，公眾可以任意在線觀看及下載使用，使這些數(shù)據(jù)信息得到充分的利用。再次，該空間數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建是開放性的。數(shù)據(jù)使用性不僅僅是停留在北京層面，庫中的數(shù)據(jù)資源可供多方使用。只有實(shí)現(xiàn)區(qū)域間的數(shù)據(jù)資源的共享，創(chuàng)建一個(gè)可以共享資源的平臺(tái)，才能進(jìn)一步推動(dòng)各區(qū)域的文化遺產(chǎn)保護(hù)的進(jìn)程。

3.2 支持空間分析 GIS強(qiáng)大的空間分析功能是其獨(dú)特之處，空間數(shù)據(jù)庫的建立可以讓使用者對數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，結(jié)合其研究領(lǐng)域完成各專題的研究。在西山永定河文化帶空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)之上，借助GIS的空間分析技術(shù)，如密度、緩沖區(qū)、疊加等空間分析對調(diào)查得到的各類文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)和已有的遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、矢量化的各類資源數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性空間分析，從而對城市文化遺產(chǎn)資源的保護(hù)做進(jìn)一步的研究。

3.3 Web在線發(fā)布 西山永定河文化帶資源空間數(shù)據(jù)庫中的矢量數(shù)據(jù)可以發(fā)布到服務(wù)器上，將地圖發(fā)布后再建造一個(gè)應(yīng)用共享到網(wǎng)絡(luò)群組中，與他人共享資源。打開發(fā)布成功后的Web應(yīng)用，可以在此應(yīng)用上隨意查看任一文化遺產(chǎn)的屬性信息，只需點(diǎn)擊某一點(diǎn)要素，會(huì)立即彈出此點(diǎn)的屬性信息，這樣在查看某一點(diǎn)的信息時(shí)既快速又方便（見圖6）。

4 結(jié)語

本研究以Geodatabase模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并建立了西山永定河文化帶文化遺產(chǎn)空間數(shù)據(jù)庫，方便分層存儲(chǔ)管理相關(guān)的矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。該空間數(shù)據(jù)庫不但充分思量了西山永定河文化帶各類文化遺產(chǎn)及環(huán)境的特性，而且兼得了空間數(shù)據(jù)庫的一般特征。因此，它的構(gòu)建不僅可以對西山永定河文化帶文化遺產(chǎn)研究資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的同一管理，更加增強(qiáng)了西山永定河文化帶文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)的空間可視化能力，提升了西山永定河文化帶文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合性分析，為建設(shè)北京全國文化中、實(shí)現(xiàn)“三個(gè)文化帶”的文化創(chuàng)新、加強(qiáng)我國文化遺產(chǎn)的保護(hù)與管理提供了有力的技術(shù)支撐，有助于深入挖掘文化內(nèi)涵。

西山永定河文化帶的建設(shè)是一項(xiàng)需要長期堅(jiān)持的文化項(xiàng)目，其資源數(shù)據(jù)庫的建設(shè)也不是一成不變的。推進(jìn)西山永定河文化帶建設(shè)的進(jìn)程中，逐漸對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新迭代，使其更符合時(shí)下的要求，有效推動(dòng)歷史文化創(chuàng)造性發(fā)展，激發(fā)當(dāng)代受眾群體對文化的激情與熱愛，凸顯北京歷史文化的整體價(jià)值。

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（責(zé)編：張宏民）