朱睿　郭小東　王志濤

摘要：基于GIS的相關(guān)技術(shù)是文化遺產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的重要工具，不僅可以構(gòu)建信息集合的管理平臺，而且可以成為信息二次處理和加工的研究性平臺。1980年代GIS開始應(yīng)用于考古研究領(lǐng)域，1992年國際文物保護(hù)專家首次將GIS技術(shù)用于柬埔寨吳哥窟遺址的分區(qū)及環(huán)境保護(hù)規(guī)劃編制，開啟了該技術(shù)在不可移動文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用。GIS在我國文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用主要在三個方向：文物信息管理保護(hù)平臺、文物考古信息可視化展示研究、文化遺產(chǎn)災(zāi)害風(fēng)險評估。GIS在文化遺產(chǎn)風(fēng)險評估中主要發(fā)揮其矢量運算及可視化的功能，用來進(jìn)行區(qū)域性計算及評估結(jié)果展示，使風(fēng)險結(jié)果更直觀。我國關(guān)于災(zāi)害的風(fēng)險評估較多，但關(guān)于文化遺產(chǎn)在災(zāi)害下的風(fēng)險評估的相關(guān)研究較為缺乏。由于信息技術(shù)的復(fù)雜性以及文化遺產(chǎn)種類的豐富性，目前尚未形成相對統(tǒng)一的研究理論、評估方法和相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)建步驟。建議從空間技術(shù)的融合、信息系統(tǒng)的整合、充實系統(tǒng)的應(yīng)用、從重大自然災(zāi)害風(fēng)險源角度下對文化遺產(chǎn)進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險分析和評估等方面進(jìn)一步開展研究。

關(guān)鍵詞：GIS;文化遺產(chǎn);管理保護(hù);風(fēng)險評估

引言

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是具有綜合性的信息化技術(shù)，它包含了地理學(xué)、測繪學(xué)以及計算機(jī)科學(xué)在內(nèi)的一系列不同領(lǐng)域的學(xué)科。GIS具有對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、管理、分析、處理和輸出等基本功能。傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)僅能存儲和檢索大量的文檔。而研究人員需要確定調(diào)查數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，文化遺產(chǎn)信息中最重要的關(guān)系是空間關(guān)系，所以基于GIS的空間分析能力，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)庫集成技術(shù)等，可將文化遺產(chǎn)空間信息與所在地高程地勢圖、衛(wèi)星或近地遙感影像、相關(guān)信息專題圖等多種空間信息在統(tǒng)一的平臺上進(jìn)行整合和研究計算。利用GIS平臺可以將相關(guān)的專題圖層進(jìn)行疊加分析，對文化遺產(chǎn)附近的污染源、危險源和災(zāi)害進(jìn)行空間或平面分析，得到文化遺產(chǎn)之間或者災(zāi)害、污染物等對文化遺產(chǎn)的影響程度，從而為文化遺產(chǎn)的管理保護(hù)分析提供更加翔實直觀的依據(jù)。基于GIS的相關(guān)技術(shù)是文化遺產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的重要工具，不僅可以構(gòu)建信息集合的管理平臺，而且可以成為信息二次處理和加工的研究性平臺。

GIS應(yīng)用于文化遺產(chǎn)領(lǐng)域始于1980年代。目前國內(nèi)外學(xué)者和機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展過許多相關(guān)的實踐和研究，并取得了一些成果。但伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型信息化手段不斷出現(xiàn)，與GIS技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生出更多的新手段和概念，使其在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛。本文分析了GIS在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，指出目前應(yīng)用中存在的問題，并對其應(yīng)用趨勢進(jìn)行展望。

一、GIS在文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用

1980年代，GIS開始應(yīng)用于考古研究領(lǐng)域。1992年，國際文物保護(hù)專家首次將GIS技術(shù)用于柬埔寨吳哥窟遺址的分區(qū)及環(huán)境保護(hù)規(guī)劃編制，開啟了該技術(shù)在不可移動文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用。此后，聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）、國際古跡遺址理事會（ICOMOS）和世界古跡基金會（WMF）等國際組織均致力于將GIS引入文化遺產(chǎn)的保護(hù)管理和空間分析。UNESCO開展了一系列的相關(guān)實踐工作，如：越南順化古城遺產(chǎn)管理保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)建，柬埔寨吳哥古跡的保護(hù)，以及泰國歷史名城泰可素的文化遺產(chǎn)資源的風(fēng)險性評估工作等，并于1999年編制了GIS應(yīng)用于CRM文化遺產(chǎn)管理的相關(guān)指南。蓋蒂保護(hù)研究所與世界古跡基金會合作開發(fā)了一個開源的、基于網(wǎng)絡(luò)的地理信息系統(tǒng)“Arches”，可用于清點和管理不可移動文化遺產(chǎn)。

我國GIS發(fā)展相對較晚，但應(yīng)用于文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的時間并不短。1998年，聯(lián)合國教科文組織文化資源管理教席在東南大學(xué)設(shè)立;2000年，東南大學(xué)-聯(lián)合國教科文組織GIS中心在東南大學(xué)成立;2011年，國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心（HIST）在中科院遙感所成立，這些都促進(jìn)了GIS在我國文化遺產(chǎn)保護(hù)規(guī)劃和研究領(lǐng)域的應(yīng)用。GIS在我國文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用主要有三個方向：文物信息管理保護(hù)平臺、文物考古信息可視化展示研究、文化遺產(chǎn)災(zāi)害風(fēng)險評估（圖1）。

（一）面域信息管理平臺

借助GIS和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)文化遺產(chǎn)的實時監(jiān)控和預(yù)警報告等工作，目前全國性的遺產(chǎn)監(jiān)測平臺主要有中國世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警總平臺。部分學(xué)者對面域保護(hù)管理平臺構(gòu)建方法和流程提出了相應(yīng)的見解，相關(guān)的省市也分別構(gòu)建了本區(qū)域的文化遺產(chǎn)信息管理平臺。

地理信息系統(tǒng)能否滿足區(qū)域內(nèi)文保單位的保護(hù)管理系統(tǒng)構(gòu)建的需求，如何實現(xiàn)相關(guān)功能等問題是構(gòu)建基于GIS文化遺產(chǎn)保護(hù)管理系統(tǒng)的關(guān)鍵。周婭等分析了文物保護(hù)管理系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，以及數(shù)據(jù)庫模塊的基本結(jié)構(gòu)，并確定了相關(guān)的開發(fā)方法和平臺，論證了文物保護(hù)管理系統(tǒng)在GIS系統(tǒng)上構(gòu)建的可行性。董仲奎通過研究GIS技術(shù)應(yīng)用在文物及歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)管理上的理論和方法，使用國產(chǎn)地理信息系統(tǒng)平臺SuperMap，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，提出文物管理系統(tǒng)的構(gòu)建模式。

基于GIS構(gòu)建的省市一級的面域管理系統(tǒng)，可以對區(qū)域內(nèi)文化遺產(chǎn)進(jìn)行管理和分析，有利于管理者對文物信息進(jìn)行整合和資料調(diào)取。北京西城規(guī)劃管理信息中心通過分析本區(qū)的文物管理需求，以GIS軟件為基礎(chǔ)，開發(fā)了地圖管理信息系統(tǒng)和地名多媒體系統(tǒng)，通過兩個系統(tǒng)的相互結(jié)合構(gòu)建了本區(qū)文物資源綜合分析系統(tǒng)。浙江省、山東省和上海市等基于GIS技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，對空間地理信息資源和文物空間信息資源進(jìn)行整合，將文物電子信息檔案、文物遺存數(shù)據(jù)和相關(guān)的三維掃描測繪圖像添加到系統(tǒng)中，實現(xiàn)了文物信息快速查詢和保護(hù)管理規(guī)劃的需求。

基于本地數(shù)據(jù)儲存管理的系統(tǒng)無法進(jìn)行實時管理和應(yīng)用的不足，部分學(xué)者結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用WebGIS來構(gòu)建信息管理系統(tǒng)，使得相關(guān)數(shù)據(jù)可以通過web互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行發(fā)布和應(yīng)用，不再局限于本地數(shù)據(jù)管理。目前已應(yīng)用于滁州市不可移動文物管理信息系統(tǒng)。

國內(nèi)已建立的面域信息管理平臺還有江蘇省不可移動文物管理系統(tǒng)、貴州省文物空間數(shù)據(jù)庫、開封市文物考古系統(tǒng)、寶雞市文物保護(hù)管理單位系統(tǒng)、景德鎮(zhèn)文化遺產(chǎn)保護(hù)數(shù)據(jù)庫等。

（二）點域信息管理平臺

相關(guān)系統(tǒng)的建立能夠有效地提升文保單位管理保護(hù)能力。從紙質(zhì)版的保護(hù)資料發(fā)展為以GIS為基礎(chǔ)的管理平臺，可實現(xiàn)文物信息化、數(shù)字化、可視化。

從基礎(chǔ)應(yīng)用的方面，基礎(chǔ)性的管理平臺主要為對相關(guān)資料的收集與整理，提供空間規(guī)劃信息的處理分析。基于GIS技術(shù)構(gòu)建的鎮(zhèn)江西津渡歷史街區(qū)保護(hù)管理系統(tǒng)，結(jié)合保護(hù)規(guī)劃的相關(guān)資料和基礎(chǔ)空間計算能力，實現(xiàn)了調(diào)查資料和規(guī)劃信息的錄入、存儲和綜合分析。LiDAR、VR、AR等數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用于古建筑保護(hù)的數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)構(gòu)建和應(yīng)用等方面，相關(guān)數(shù)字化手段與GIS相結(jié)合有助于古建筑管理系統(tǒng)的發(fā)展完善。

從信息采集的方面，隨著遙感、航測及數(shù)字化掃描等技術(shù)不斷融入文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域。集合RS、GPS、GIS的3S技術(shù)及其集成應(yīng)用能夠大幅度提升文物信息采集工作的工作效率，減少災(zāi)后調(diào)查及修復(fù)工作的工作困難，在信息管理、災(zāi)后保護(hù)等方面發(fā)揮極大作用。三峽庫區(qū)文物保護(hù)信息系統(tǒng)以GIS作為基礎(chǔ)，結(jié)合RS遙感圖像信息和相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了對文物的地理信息、影像信息等的儲存和管理。梁爽分析了航空攝影、三維激光掃描和近景攝影等測繪技術(shù)應(yīng)用于石窟管理信息系統(tǒng)的前景，提出了相應(yīng)的石窟信息系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)和系統(tǒng)構(gòu)架;楊剛亮分析了基于GIS技術(shù)構(gòu)建龍門石窟保護(hù)管理信息系統(tǒng)的可行性，并對CMIS建立的關(guān)鍵步驟和流程進(jìn)行了分析，夏慧瓊等利用CAD、GIS和三維激光掃描等技術(shù)對古建筑群的地形和景觀模型進(jìn)行三維建模，并利用GIS軟件的數(shù)據(jù)庫存儲和管理功能、可視化功能和人機(jī)交互功能對文化遺產(chǎn)進(jìn)行管理和保護(hù)。

從監(jiān)測保護(hù)的方面，將文保單位的監(jiān)測系統(tǒng)接入到GIS平臺，可以實現(xiàn)對文物周邊環(huán)境、文物保存現(xiàn)狀情況的實時傳輸分析，為文物預(yù)防性保護(hù)及加固維護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。金連玉介紹了南京城區(qū)將利用GIS技術(shù)構(gòu)建三維可視化管理平臺和監(jiān)測系統(tǒng)，利用GIS結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和其他信息技術(shù)，整合數(shù)字資源，構(gòu)建統(tǒng)一的南京城墻管理保護(hù)系統(tǒng)。Yang等基于GIS技術(shù)，集合了點云和逆向工程構(gòu)建的三維模型、GPS監(jiān)測系統(tǒng)等，建立了臺灣迪化街?jǐn)?shù)據(jù)管理平臺的安全監(jiān)控系統(tǒng)。

此外，還有“智慧頤和園”，北京舊城文物保護(hù)空間數(shù)據(jù)庫等一系列管理系統(tǒng)。

（三）線域信息管理平臺

線域的文化遺產(chǎn)，主要有管理范圍長，保護(hù)難度大以及遺產(chǎn)種類多等特點。例如，長城呈線性的分布在我國的15個省區(qū)市;京杭大運河途徑四省兩市，貫通黃淮海、長江及錢塘江五大水系，周邊遺存有古建筑、古遺址等一系列不可移動文物以及歷史文化名村鎮(zhèn)。還有絲綢之路、茶馬古道等文化線路，均具有線路長，研究管理難度大等問題。為了解決線域文化遺產(chǎn)的保護(hù)難題，我國一些科研院所和專家學(xué)者基于GIS平臺探討建立線域的信息管理平臺。

國家地理信息中心利用3DGIS技術(shù)，結(jié)合長城的相關(guān)的基礎(chǔ)地理信息、遙感信息以及對應(yīng)的專題信息，構(gòu)建了長城信息管理系統(tǒng)，解決了數(shù)據(jù)大、種類多等保護(hù)管理問題。清華大學(xué)、中國文化遺產(chǎn)研究院等依托國家重點研發(fā)計劃“空間信息技術(shù)在大遺址保護(hù)中的應(yīng)用研究（以京杭大運河為例）”，以GIS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、RS遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)以及相關(guān)的專題數(shù)據(jù)集合，并添加了數(shù)據(jù)處理、查詢、分析等功能，構(gòu)建了京杭大運河保護(hù)信息系統(tǒng)。馮子木通過分析川藏“茶馬古道”文化線路，并基于GIS技術(shù)設(shè)計了包含文化遺產(chǎn)的調(diào)查、保護(hù)規(guī)劃、管理、考古發(fā)掘、監(jiān)測以及展示等功能的文化線路保護(hù)系統(tǒng)。

二、GIS在文化遺產(chǎn)災(zāi)害風(fēng)險評估中的應(yīng)用

GIS在文化遺產(chǎn)風(fēng)險評估中主要發(fā)揮其矢量運算及可視化的功能，用來進(jìn)行區(qū)域性計算及評估結(jié)果展示，使風(fēng)險結(jié)果更直觀。

國際文化遺產(chǎn)風(fēng)險防范活動開始于1990年代。 1992年，ICOMOS發(fā)起 “藍(lán)盾計劃”（Blue Shield）;1998年，ICCROM制定《風(fēng)險防范：世界文化遺產(chǎn)管理手冊》;2007年，第31屆世界委員會會議通過“世界遺產(chǎn)風(fēng)險防范戰(zhàn)略”等。此外，還有挪威國家文物古跡和遺址管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)“Askeladden”。G. Accardo分析了意大利國家遺產(chǎn)風(fēng)險圖（RM）系統(tǒng)的構(gòu)建方法和意義。Ionut Cristi基于AHP和GIS對羅馬尼亞瓦萊奧伊流域的文化遺產(chǎn)進(jìn)行了風(fēng)險和脆弱性評估。?lvarez[47]提出了一種對喀斯特洞穴巖畫地質(zhì)風(fēng)險評估的方法，并對西班牙的一處文化遺產(chǎn)洞穴進(jìn)行了地質(zhì)風(fēng)險評估計算分析。

我國關(guān)于災(zāi)害的風(fēng)險評估較多，但有關(guān)文化遺產(chǎn)在災(zāi)害下的風(fēng)險評估相關(guān)研究較為缺乏，前期主要是對國外研究的總結(jié)，近些年隨著文化遺產(chǎn)預(yù)防性保護(hù)概念的提出，從災(zāi)后救災(zāi)轉(zhuǎn)向災(zāi)前防災(zāi)，逐漸開展災(zāi)害風(fēng)險評估的研究。詹長法對意大利以GIS技術(shù)為核心建立的文化遺產(chǎn)風(fēng)險評估系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析。唐曉嵐等在分析了意大利RM遺產(chǎn)風(fēng)險地圖管理的工作和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出了我國長三角地區(qū)文化遺產(chǎn)風(fēng)險地圖評估系統(tǒng)建立的必要步驟。

國內(nèi)基于GIS的文化遺產(chǎn)災(zāi)害風(fēng)險評估主要針對火災(zāi)、洪澇等呈現(xiàn)空間差異性的災(zāi)害?；谧匀粸?zāi)害風(fēng)險理論，借助GIS的空間分析和數(shù)據(jù)處理能力，將致災(zāi)因子危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、文化遺產(chǎn)脆弱性等圖層相耦合運算，從而得到文化遺產(chǎn)區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險。代維佳基于GIS對龍灣遺址（遺址東區(qū)）進(jìn)行了暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險評估。喬文慧等基于GIS構(gòu)建了廣州市城市文化遺產(chǎn)洪澇災(zāi)害風(fēng)險評估模型，對廣州市各個市區(qū)的洪澇危險性、文化遺產(chǎn)周邊環(huán)境敏感性、文化遺產(chǎn)自身脆弱性以及城市的防災(zāi)減災(zāi)能力進(jìn)行了分析研究。梁龍等基于致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境及不可移動文物本體三要素構(gòu)建了古遺址暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險評估模型，借助GIS對福建省國保古遺址進(jìn)行了風(fēng)險分析。劉潔通過將遙感技術(shù)與GIS結(jié)合，分析了洪澇災(zāi)害、城市擴(kuò)張及生態(tài)環(huán)境變化等對吳哥文化遺產(chǎn)地影響程度。吳在棟等通過遙感及實地調(diào)研數(shù)據(jù)，構(gòu)建火災(zāi)風(fēng)險評估模型，基于GIS分析了三坊七巷的火災(zāi)危險性和文化遺產(chǎn)易損性，耦合疊加分析得到三坊七巷的火災(zāi)風(fēng)險。

隨著文物保護(hù)開始向搶救性與預(yù)防性保護(hù)并重轉(zhuǎn)變，向文物本體與周邊環(huán)境、文化生態(tài)的整體保護(hù)轉(zhuǎn)變，風(fēng)險評估作為預(yù)防性保護(hù)的重要單元，結(jié)合GIS的空間處理能力將進(jìn)一步發(fā)揮其在展示和計算上的優(yōu)勢。

三、總結(jié)與展望

GIS技術(shù)作為目前比較成熟的空間信息技術(shù)，是文化遺產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)行空間分析和數(shù)據(jù)處理的重要手段。本文綜述了國內(nèi)外專家對GIS在文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域進(jìn)行的研究和取得的成果，但由于信息技術(shù)的復(fù)雜性以及文化遺產(chǎn)種類的豐富性，目前尚未形成相對統(tǒng)一的研究理論、評估方法和相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)建步驟，有許多研究方向在國內(nèi)尚未展開，存在許多待進(jìn)一步深入開展的重要工作。

1.空間技術(shù)的融合。隨著信息科技技術(shù)和新型可視化手段的不斷發(fā)展和進(jìn)步，CIM、LOT、AR等新技術(shù)新概念在近幾年開始不斷發(fā)展，GIS與這些技術(shù)如何相互融合，采取什么樣的結(jié)合方式最大限度地體現(xiàn)各種方法的優(yōu)點，如何使GIS在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用獲得最好的效果，這將是研究者必須考慮的關(guān)鍵問題。

2.信息系統(tǒng)的整合。我國近些年來建立了一系列基于GIS技術(shù)的管理和保護(hù)平臺，但是這些系統(tǒng)相互獨立，構(gòu)建方法和技術(shù)存在差異性，所以應(yīng)研究分析各系統(tǒng)的優(yōu)缺點，建立分析管理系統(tǒng)平臺模型標(biāo)準(zhǔn)，完善系統(tǒng)的構(gòu)建方法。

3.充實系統(tǒng)的應(yīng)用。應(yīng)提高文化遺產(chǎn)的公眾參與程度，將文物展示和保護(hù)系統(tǒng)充實web端和手機(jī)端，使得信息系統(tǒng)可以及時得到更新和公眾反饋。同時將GIS作為文化遺產(chǎn)在遭受災(zāi)害后的修復(fù)和轉(zhuǎn)移的參考依據(jù)，充分發(fā)揮信息系統(tǒng)的地理空間作用。

4.目前對文化遺產(chǎn)的預(yù)防性保護(hù)，僅僅局限于消防、環(huán)境污染和人為破壞等人為災(zāi)害，缺乏對重大自然災(zāi)害發(fā)生前的預(yù)防性保護(hù)和風(fēng)險評估的綜合研究，從重大自然災(zāi)害風(fēng)險源角度下對文化遺產(chǎn)進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險分析和評估具有十分重要的意義，國外相關(guān)文物保護(hù)組織和院校已經(jīng)開展了一系列關(guān)于洪澇、地震、大風(fēng)對文化遺產(chǎn)危害的研究，但國內(nèi)對此的相關(guān)研究較為匱乏，這將是文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢。