一種基于gis空間分析的文化遺產保護區劃劃分方法
【技術領域】
[0001]本發明屬文物保護技術領域，具體為一種利用GIS(地理信息系統)空間分析對文物保護單位保護區劃進行科學有效劃分的方法。
【背景技術】
[0002]文化遺產即文物，其是祖先留給我們的寶貴財富，對其進行科學管理和有效保護是我們義不容辭的責任和義務。《中華人民共和國文物保護法》要求，在文物本體以外要有一定的安全區域，即保護區劃，一般包括保護范圍與建設控制地帶兩個級別。保護范圍與建設控制地帶是兩個重要的區劃概念，它們的劃定是文物得以有效保護的重要手段。盡管《文物法》、《文物法實施條例》、《全國重點文物保護單位保護規劃編制要求》等法律法規提出了文物保護單位必須劃定保護區劃的強制性規定，并給出了文物保護單位保護范圍與建設控制地帶劃定的具體要求，但并未對這兩級保護區劃的具體劃分方法與相關技術給予明確的指導性意見和建議。使得保護區劃的劃分方式存在不統一的現象，而且多為文物保護與研究人員依據自身經驗以及對周邊環境的理解通過定性描述的方式進行文物保護單位保護范圍與建設控制地帶劃分工作。不僅造成了兩級保護區劃劃分方式的混亂，而且使得劃定的文物保護單位保護范圍與建設控制地帶操作性較差或與實際環境特征不符的現象。同時，保護區劃劃分方式的不科學還造成工作效率低下，區劃邊界節點與拐點坐標獲取難度較大等問題。盡管一些研究人員已經意識到這些問題，并試圖通過相關研究對其進行改進。但這些研究仍大多停留在文物保護單位保護范圍與建設地帶劃分合理性、適用性與可操作性等層面的討論，對保護區劃的劃分方法與相關技術體系進行系統科學的分析、歸納、總結與研究幾乎難以見到。然而，技術與方法的規范是保護區劃科學合理劃分的先決條件，對文物保護單位保護范圍與建設控制地帶的劃分方法與相關技術進行科學有效的研究與歸納總結勢在必行。
[0003]文化遺產存在于現實空間之中，空間屬性是其根本特征之一。依據文化遺產本體特征劃分的文物保護單位保護范圍與建設控制地帶同樣具備明顯的空間特征，同時保護范圍與建設控制地帶的劃分目的也是對特定空間的地物特征進行有效的管理保護與限定控制。因此，文物保護單位保護區劃的劃分究其根本是一個地理空間問題，其必然涉及空間地物的有效管理與科學分析。因而科學有效的文物保護單位保護區劃劃分方法與技術體系的缺失的主要原因是對地物空間屬性的忽視和對空間分析方法與相關技術最新進展的不熟悉或不掌握。作為研究地理實體空間分布特征及其相互聯系的基礎學科，地理學具有分析地物空間屬性特征的傳統，并在長期的發展過程中注重對空間分析方法與相關技術體系的研究與總結。尤其是近年來隨著以地理信息系統(Geographical Informat1n System，簡稱GIS)為代表的空間信息技術的迅猛發展，為傳統的地物分布空間分析方法注入了信息與科技的元素，使得這些方法更具科學性、計量性與信息性。GIS技術的優勢在于其對地物空間屬性的有效管理和科學分析，這對于空間特征明顯的文物保護單位保護范圍與建設控制地帶的劃分具有重要的現實意義。GIS特有的空間定位、緩沖區分析、疊置分析等空間分析功能能夠為文物保護單位保護區劃劃分提供精確的空間信息與科學的分析方式。同時，GIS海量數據快速處理能力也能夠對于有效解決文物保護單位保護區劃劃分過程中存在的效率低下問題發揮重要作用。因此，GIS空間分析方法與文物保護單位保護區劃劃分相結合是信息時代對文物保護工作提出的必然要求，利用GIS空間分析技術科學有效的歸納與總結文物保護單位保護范圍與建設控制地帶的劃分方法也是解決文化遺產保護區劃劃分結果混亂，可操縱性與科學性差以及劃分過程效率低下等問題的有效途徑。
【發明內容】
[0004]本發明旨在解決文物保護單位保護區劃劃定過程中缺乏科學有效、標準規范的技術方法體系及其導致的保護區劃劃分結果混亂、可操作性差、效率低下等問題。本發明綜合應用緩沖區分析、空間疊置分析、空間定位等多種GIS空間分析功能，在系統分析文化遺產本體及其周邊環境特征的基礎上，確定文物保護單位保護范圍與建設控制地帶的恰當范圍和界限，并自動標準界限節點和拐點的空間信息，為文物保護單位保護區劃劃分提供一套科學合理的方法體系，同時在信息技術的支持下實現了文物保護單位保護區劃相關信息的自動提取，從而大大提高了保護區劃劃分的工作效率。
[0005]本發明為一種GIS空間分析支持下的文物保護區劃劃分的方法，其主要由以下幾個部分構成:
[0006](I)文化遺產相關空間數據的校準
[0007]文化遺產保護區劃劃分涉及文物本體及其周邊環境特征等大量空間數據，這些空間數據是文物保護單位保護區劃劃分的基礎。因此，需要收集整理包含文物本體信息的空間范圍較大的區域地形圖、多期遙感影像、遺跡分布圖以及涉及遺產未來保護的相關規劃圖，如土地規劃圖、城市規劃圖等。這些基礎空間數據需要賦予統一的空間標準，以便后續的空間分析之用。具體的做法是，首先將必要的基礎空間數據按照矢量和柵格兩種格式輸入GIS基礎平臺，然后按照一定的標準賦予這些數據統一的空間參考投影信息和坐標系統，最后按照這些數據的空間特征對其進行空間配準，使得各種數據的相關地物具有一一對應的空間關系。空間配準是GIS的基本功能，一些通用軟件如ArcGIS、Mapinfo以及國產的Mapgis、Supermap等均具備這一功能。
[0008](2)文物本體緩沖區分析
[0009]文物保護區劃歸根結底就是為文物本體劃定一定的緩沖范圍，以達到在這些緩沖范圍內人類的生產生活起到限制與控制作用，以此起到保護文物的作用。緩沖區分析是GIS中的一種空間分析方法，其基本原理是按照地物的形狀特征在特定的距離內自動形成緩沖地帶。這種自動形成緩沖地帶的方法不僅保留了地物本體的形狀特征，而且具有精確的空間屬性信息，同時能夠提供緩沖地帶內地物之間更為直觀的空間關系。這些特征十分符合文物保護單位保護區劃劃分的具體要求。因此，GIS緩沖區分析在文物保護單位保護區劃劃分工作中能夠發揮重要作用。文物本體緩沖區分析的具體做法為:首先在GIS基礎平臺下調出已經校準的文物本體及其遺跡分布基礎地圖數據；然后以文物本體及其遺跡分布為基礎，按照文物保護區劃的對特定類型文化遺產的具體要求，分別按照一定的距離生成文化遺產及其遺跡分布的多個緩沖區。在緩沖區的生成過程中應大而細的原則，即最大緩沖區的范圍應盡量大，緩沖區的間距則盡量細，這樣就能在充分保證保護區劃空間范圍的基礎性，達到后續分析的細致性。緩沖區分析也是GIS空間分析的基本功能，目前盛行的GIS通用軟件一般均能夠直接實現。
[0010](3)文物保護單位保護區劃劃分疊置分析
[0011]文物保護單位的保護區劃并不是簡單在文物周圍按照一定的距離劃定范圍，其不僅需要同周邊的地形地物相結合，從而更具可操作性，而且需要同社會發展相協調，以達到文物保護與社會經濟雙贏的局面。因此，需要細致分析文化遺產的周邊環境與發展趨勢。傳統的保護區劃劃分方式主要通過定性的方式