基于GIS的历史街区保护更新的理论与实践探索——以常州地区为例

基于GIS的历史街区保护更新的理论与实践探索

——以常州市历史街区为例

摘要：应用地理信息系统（GIS）技术，收集历史街区的建筑、土地利用、道路街巷、管网管线、绿化、人口信息、社会经济等资料，建立一种基于GIS技术的历史街区现状调查保护规划编制、日常保护和管理控制的方法，提高历史街区保护和规划的水平，增强规划的科学性，并为历史街区的保护和管理提供技术支撑平台。基于GIS 和空间句法集成的思路，以常州市历史街区保护更新规划为例，结合实地调研从空间实体的“点、线、面”3 个层面分别建立建筑、街巷和地块GIS 数据库，利用GIS 多因子评价对建筑保护价值进行综合评价，运用空间句法定性定量的分析手段剖析历史街区的街巷路网结构及用地布局，尝试探索建立在量化、实证分析基础上的历史街区保护更新规划的技术方法和流程。

关键词：GIS 历史街区 常州市

近年来，随着经济快速发展、人口的增加，正日益侵蚀着历史街区文化遗产赖以生存的环境；因各种利用目标、操作观念、技术水准等参差不一，造成了对历史街区基础资料收集的不完整，特别是在目前的历史街区保护规划中采用大多是传统方法和手段，主要从感性角度来分析收集的现状基础资料，缺乏对现状基础资料的快速准确分析，使得历史街区保护规划无法在综合考虑多源相关资料相互影响基础上做出科学的分析和规划决策，从而导致一些规划设计的总体质量不高。要求管理部门能及时掌握各种能反映现状的动态资料，并将此作为管理部门保护和管控的依据。

因此，探索用新技术、新手段来解决历史街区现状调查、保护规划编制与管理中遇到的问题成了当务之急，而计算机技术和信息技术的发展，特别是地理信息系统(GIS)技术的应用，给这些问题解决带来了新的契机。

1.GIS系统简述

地理信息系统（Geographic Information Systems，简称GIS）是由数据库和基于数据库的功能二大部分所组成。具体而言，这是一个融合计算机图形学和数据库管理于一体，储存和处理空间信息的技术平台，它把地理空间位置和相关属性信息有机地结合在一起，根据实际需要图文并茂地输出给用户，并借助其独有的空间分析功能和可视化表达方式，提供各种辅助规划、管理及决策功能（图1）。

图1 GIS系统框架图

2.引入GIS给传统保护规划带来的改变

20世纪90年代以来，为提高亚太地区文化遗产保护规划与管理的水平，联合国教科文组织将地理信息系统(GIS)和遥感(RS)等高新技术应用于文化遗产保护规划与保护管理，并分别在越南、老挝、泰国、柬埔寨等东南亚多国进行了试点，取得了丰硕的成果。国内地理信息系统(GIS)技术在城市规划管理中得到广泛的应用，但地理信息系统(GIS)技术在历史街区及文化遗产保护和管理中还没有应用，特别是在编制历史街区保护规划实践中尚未曾有过具体应用。

2000年，联合国教科文组织与东南大学建筑学院合作成立了GIS中心，以提高中国文化遗产规划和研究水平，开始将GIS技术应用于历史街区的规划和保护管理中，推广GIS在历史文化遗产保护和管理中的应用。根据近几年来学者们多个实例研究，开发出基于GIS技术的历史街区保护管理信息系统，可对历史街区所有的信息(包括现状调查的资料和规划的信息)进行采集、输入、存贮、综合分析，将GIS技术应用于历史街区现状调查、保护规划编制、管理和控制全过程。

3.GIS在历史街区现状调查中的应用

因历史街区保护规划与城市总体规划、分区规划的规划范围不同、重点不同、深度也不同，从而使历史街区的保护规划是在更细致的现状调查基础上进行，因而对历史街区保护规划编制需要作详细的现状调查，是进行保护规划编制的基础性和必不可少工作。

这一过程涉及到大量历史和现状资料的收集整理，如对街区现状建筑资料收集与分析,包括建筑相关的属性,如建筑的门牌号、年代、功能、朝向、布局、进深、高度、院落形式、建筑面积、占地面积、建筑材料、建筑特征与建筑相关的人口信息，与历史风貌相关的构筑物种类、数量、分布及状况：如古井、桥、古树等，以及对街区土地利用、道路街巷系统、管网管线、绿化、社会经济等现状进行全面测量和调查，在这些调查过程中获取的大量文字、图形、图像等资料和信息都具有定位特性，属于空间信息的范畴，迫切需要空间信息的管理技术对它们进行有效的管理，并以此为历史街区保护规划编制的依据。

传统方法使用CAD 技术，难以对这些大量的空间数据管理，特别是与空间信息相关的属性资料，更无法处理对现状建筑调查而进行建筑保护价值多因子的综合分析评定。因此，如何整理和有效的利用详细现状调查所获取的各种资料，是影响保护规划编制成果的重要因素。

根据胡明星、董卫等多名学者多个实例研究和实际的现状调查工作，对历史街区的现状调查建立以GIS技术为平台，道路街巷为脉络，以院落和单独建筑单体为调查对象，人、地、房相结合调查方法。

3.1道路街巷调查

历史街区的街道格局是构成城市纹理并体现该地区个性的重要要素建立历史街区道路街巷的数据库(包括道路街巷的图形数据和属性数据)，在此基础依据道路数据库的属性资料,可进行道路街巷系统专题分析图的绘制，如道路宽度、道路铺地、道路建成年代等专题分析图。

3.2现状建筑调查

图2

在历史街区现状建筑调查时，根据规划和保护的需要，确定以院落和独立建筑单体(不包括院落中的建筑单体)作为调查对象。建筑调查包括建筑年代、层数、布局形式、建筑结构、建筑风格、建筑质量、建筑风貌等建筑基本属性，以及房屋产权、使用功能等社会属性。同时，为了对建筑提出正确的保护与整治方法，需要对现状建筑进行综合的价值评定，调查与建筑价值评价相关多个因子的数据。对建筑的现状调查依据建筑现状调查表进行调查，对每幢建筑物进行各立面和院落拍照。为实现调查的现状建筑图形数据(建筑图形数据是指建筑的平面位置)与其属性、图形图像数据的关联，需要在测绘CAD 图上，以道路为界，划分调查的地块，并进行地块的编号，在地块编号的基础上依据现状建筑的实际调查，以院落和独立建筑单体作为调查对象进行编号。对院落的划分务必准确，避开对主体建筑的穿越，保证院落的完整性。同时，对院落和独立建筑单体的编号要求不能有重复，其编号除了进行院落和独立建筑单体的识别，以及实现院落和独立建筑单体的图形资料与输入的属性数据关联(属性数据是指现状调查过程中获取有关院落和独立建筑单体相关数据)外，还可利用其编号建立目录，用来存放现状调查过程中所获取的图形、图像数据(图形资料是指院落和建筑所测绘的现状平、立、剖面的CAD数据，图像数据是指对院落和建筑用数码相机所拍摄的图像数据)，实现建筑的图形数据与属性数据、图形图像数据的关联(图2）

3.3人口信息的调查

历史街区的人口信息除了解一些总的信息，如人口的数量、年龄结构、性别结构情况外，更需要知道每一个院落和独立建筑单体的具体人口分布信息。为了保证人口信息的权威性，有关人口资料应从当地公安机关获取，但从当地公安机关获取人口资料的范围通常大于所研究的历史街区范围，因此，需要通过历史街区的每个院落和独立建筑单体的门牌号提取出所研究的历史街区人口信息，这一过程通过编译好的程序自动完成来实现。提取的历史街区人口信息资料以一个单独的数据库文件存放，实现历史街区人口信息不同情况下的汇总，如人口结构、年龄结构、性别结构、受教育程度以及职业的统计等，为历史街区的保护提供社会方面的信息，同时，通过每个院落和独立建筑单体的门牌号来查询相关的人口信息，实现人口信息与建筑的关联(图2)。

3.4.土地利用调查

依据《城市用地分类与规划建设用地标准》对街区内各类用地进行划分，土地使用状况划分至小类，明确用地界线。应用GIS空间迭置分析，将土地利用现状分图层与院落和建筑层相迭置，获得每一个院落和建筑的所在地块的土地利用性质。通过上述过程，应用GIS技术，实现在历史街区现状调查过程中建筑、人口信息和土地利用性质相关联的调查方法(图

2)。

4.案例研究：以常州市历史街区的保护更新规划为例

4.1研究区概况

研究区位于江苏省常州市天宁区天宁街道，是常州市的旧城中心，也是常州市城区的发源地，规划用地面积约67.38hm2（图3）。该街区毗邻京杭运河，是常州的城市商业贸易中心区，包括青果巷、椿桂坊街区等历史街区。时至今日，该街区的历史格局基本保留完整，空间肌理清晰，建筑风貌具有典型的江南民居建筑特色，是常州城市历史的有力见证和宝贵的江南历史文化遗产。

图3 规划范围示意图

4.2基于GIS 多因子建筑综合评价

本研究针对街区范围的3 000多栋建筑、100多条道路街巷以及10多个重要空间节点进行详细调研，结合常州历史街区的具体情况（商业街和江南民居建筑为主要特色）因地制宜设计现状调研表格，并针对住户、租户、商家、顾客等不同人群进行问卷调研（对应到相关空间位置）。

基于历史街区空间分层的思路,利用GIS和AutoCAD共同构建以建筑、街巷、地块为基本构成要素的GIS数据库,并以该数据库为基础，整理出历史街区内建筑相关信息，结合多因子叠加分析对建筑价值进行综合评估,为后期规划设计对具体建筑的实施策略和保护、整治模式提供参考。

考虑到常州历史街区的建筑价值更多体现在历史人文价值,本研究侧重对历史价值的综合评价,选取建筑风貌、建筑年代、建筑外观质量、与历史关联度和建筑典型性5个指标，结合专家打分法设置各指标的权重，运用GIS多因子叠加分析的方法，对街区内的建筑历史人文价值进行综合评价。

4.3基于GIS 与空间句法的街巷结构分析

本研究基于ESRI ArcGIS9.3平台，借助Axwoman4.0软件绘制轴线地图，从常州主城区和青果巷历史街区2个空间尺度研究历史街区的空间形态结构特征，同时辅以不同历史时期的纵向分析对街巷肌理的演变进行解析。由于数据获取存在一定困难，本研究中主城区尺度轴线图模型原始底图分别为20世纪50、80年代和2013年常州主城区地图，历史街区尺度的轴线图模型原始底图则采用清道光年间历史地图和2013年实地调研的道路街巷数据。

在空间理论中，“集成核”表示交通轴线网络中最集成的线路，也是交通网络中连通程度最高的线路。通过城市尺度下不同时期的街巷空间句法分析可知（图4），常州城市的“集成核”从历史街区的位置向外扩散，并由单个变为多个，也印证了城区结构不断向外扩展、脱离了传统街区束缚的现实。因此，研究区范围在各历史时期虽一直作为全局集成核的一部分，但中心性逐渐开始减弱，常州市区商业中心逐步向江北转移，这对笔者后期分析研究区的规划定位提供了参考依据。同时，对于城区现状平均深度的相关分析也与实地踏勘调研的定性判断结论相一致，例如该历史街区周边的道路平均深度较低（图5），全局集成度较高（即交通上的便捷度、可达性较高），带来大量的人流车流，从而导致东西向交通压力非常大；从利用SPSS分析各典型地块的智能度结果来看，该历史街区的全局集成度值和智能度值都较城市其它地区高（表1），表明街区周边地区仍是人流密集的地区，实地调研发现这些地段的民居街区虽然建筑有些残旧，但整体的商业业态比较丰富，人气也比较旺，具备形成区域性商业中心的潜力，和空间句法分析结果具有较好的一致性。

表一 2013年常州市典型地区智能度分析图