一种基于gis空间分析的文化遗产保护区划划分方法
【技术领域】
[0001]本发明属文物保护技术领域，具体为一种利用GIS(地理信息系统)空间分析对文物保护单位保护区划进行科学有效划分的方法。
【背景技术】
[0002]文化遗产即文物，其是祖先留给我们的宝贵财富，对其进行科学管理和有效保护是我们义不容辞的责任和义务。《中华人民共和国文物保护法》要求，在文物本体以外要有一定的安全区域，即保护区划，一般包括保护范围与建设控制地带两个级别。保护范围与建设控制地带是两个重要的区划概念，它们的划定是文物得以有效保护的重要手段。尽管《文物法》、《文物法实施条例》、《全国重点文物保护单位保护规划编制要求》等法律法规提出了文物保护单位必须划定保护区划的强制性规定，并给出了文物保护单位保护范围与建设控制地带划定的具体要求，但并未对这两级保护区划的具体划分方法与相关技术给予明确的指导性意见和建议。使得保护区划的划分方式存在不统一的现象，而且多为文物保护与研究人员依据自身经验以及对周边环境的理解通过定性描述的方式进行文物保护单位保护范围与建设控制地带划分工作。不仅造成了两级保护区划划分方式的混乱，而且使得划定的文物保护单位保护范围与建设控制地带操作性较差或与实际环境特征不符的现象。同时，保护区划划分方式的不科学还造成工作效率低下，区划边界节点与拐点坐标获取难度较大等问题。尽管一些研究人员已经意识到这些问题，并试图通过相关研究对其进行改进。但这些研究仍大多停留在文物保护单位保护范围与建设地带划分合理性、适用性与可操作性等层面的讨论，对保护区划的划分方法与相关技术体系进行系统科学的分析、归纳、总结与研究几乎难以见到。然而，技术与方法的规范是保护区划科学合理划分的先决条件，对文物保护单位保护范围与建设控制地带的划分方法与相关技术进行科学有效的研究与归纳总结势在必行。
[0003]文化遗产存在于现实空间之中，空间属性是其根本特征之一。依据文化遗产本体特征划分的文物保护单位保护范围与建设控制地带同样具备明显的空间特征，同时保护范围与建设控制地带的划分目的也是对特定空间的地物特征进行有效的管理保护与限定控制。因此，文物保护单位保护区划的划分究其根本是一个地理空间问题，其必然涉及空间地物的有效管理与科学分析。因而科学有效的文物保护单位保护区划划分方法与技术体系的缺失的主要原因是对地物空间属性的忽视和对空间分析方法与相关技术最新进展的不熟悉或不掌握。作为研究地理实体空间分布特征及其相互联系的基础学科，地理学具有分析地物空间属性特征的传统，并在长期的发展过程中注重对空间分析方法与相关技术体系的研究与总结。尤其是近年来随着以地理信息系统(Geographical Informat1n System，简称GIS)为代表的空间信息技术的迅猛发展，为传统的地物分布空间分析方法注入了信息与科技的元素，使得这些方法更具科学性、计量性与信息性。GIS技术的优势在于其对地物空间属性的有效管理和科学分析，这对于空间特征明显的文物保护单位保护范围与建设控制地带的划分具有重要的现实意义。GIS特有的空间定位、缓冲区分析、叠置分析等空间分析功能能够为文物保护单位保护区划划分提供精确的空间信息与科学的分析方式。同时，GIS海量数据快速处理能力也能够对于有效解决文物保护单位保护区划划分过程中存在的效率低下问题发挥重要作用。因此，GIS空间分析方法与文物保护单位保护区划划分相结合是信息时代对文物保护工作提出的必然要求，利用GIS空间分析技术科学有效的归纳与总结文物保护单位保护范围与建设控制地带的划分方法也是解决文化遗产保护区划划分结果混乱，可操纵性与科学性差以及划分过程效率低下等问题的有效途径。
【发明内容】
[0004]本发明旨在解决文物保护单位保护区划划定过程中缺乏科学有效、标准规范的技术方法体系及其导致的保护区划划分结果混乱、可操作性差、效率低下等问题。本发明综合应用缓冲区分析、空间叠置分析、空间定位等多种GIS空间分析功能，在系统分析文化遗产本体及其周边环境特征的基础上，确定文物保护单位保护范围与建设控制地带的恰当范围和界限，并自动标准界限节点和拐点的空间信息，为文物保护单位保护区划划分提供一套科学合理的方法体系，同时在信息技术的支持下实现了文物保护单位保护区划相关信息的自动提取，从而大大提高了保护区划划分的工作效率。
[0005]本发明为一种GIS空间分析支持下的文物保护区划划分的方法，其主要由以下几个部分构成:
[0006](I)文化遗产相关空间数据的校准
[0007]文化遗产保护区划划分涉及文物本体及其周边环境特征等大量空间数据，这些空间数据是文物保护单位保护区划划分的基础。因此，需要收集整理包含文物本体信息的空间范围较大的区域地形图、多期遥感影像、遗迹分布图以及涉及遗产未来保护的相关规划图，如土地规划图、城市规划图等。这些基础空间数据需要赋予统一的空间标准，以便后续的空间分析之用。具体的做法是，首先将必要的基础空间数据按照矢量和栅格两种格式输入GIS基础平台，然后按照一定的标准赋予这些数据统一的空间参考投影信息和坐标系统，最后按照这些数据的空间特征对其进行空间配准，使得各种数据的相关地物具有一一对应的空间关系。空间配准是GIS的基本功能，一些通用软件如ArcGIS、Mapinfo以及国产的Mapgis、Supermap等均具备这一功能。
[0008](2)文物本体缓冲区分析
[0009]文物保护区划归根结底就是为文物本体划定一定的缓冲范围，以达到在这些缓冲范围内人类的生产生活起到限制与控制作用，以此起到保护文物的作用。缓冲区分析是GIS中的一种空间分析方法，其基本原理是按照地物的形状特征在特定的距离内自动形成缓冲地带。这种自动形成缓冲地带的方法不仅保留了地物本体的形状特征，而且具有精确的空间属性信息，同时能够提供缓冲地带内地物之间更为直观的空间关系。这些特征十分符合文物保护单位保护区划划分的具体要求。因此，GIS缓冲区分析在文物保护单位保护区划划分工作中能够发挥重要作用。文物本体缓冲区分析的具体做法为:首先在GIS基础平台下调出已经校准的文物本体及其遗迹分布基础地图数据；然后以文物本体及其遗迹分布为基础，按照文物保护区划的对特定类型文化遗产的具体要求，分别按照一定的距离生成文化遗产及其遗迹分布的多个缓冲区。在缓冲区的生成过程中应大而细的原则，即最大缓冲区的范围应尽量大，缓冲区的间距则尽量细，这样就能在充分保证保护区划空间范围的基础性，达到后续分析的细致性。缓冲区分析也是GIS空间分析的基本功能，目前盛行的GIS通用软件一般均能够直接实现。
[0010](3)文物保护单位保护区划划分叠置分析
[0011]文物保护单位的保护区划并不是简单在文物周围按照一定的距离划定范围，其不仅需要同周边的地形地物相结合，从而更具可操作性，而且需要同社会发展相协调，以达到文物保护与社会经济双赢的局面。因此，需要细致分析文化遗产的周边环境与发展趋势。传统的保护区划划分方式主要通过定性的方式