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基于GIS历史地图叠合技术的牛津郡历史景观特征识别项目

发布时间:2021-07-30 16:18所属平台:学报论文发表咨询网浏览:

摘要:英格兰历史景观特征识别(HLC)项目秉持所有类型都有价值,并应据其自身特征去管理和经营的价值原则,借助GIS的历史地图叠合分析于2017年完成了对整个英格兰的地貌描述,并建立了一个对变化进行动态管理的操作系统。本研究首先简述了HLC的起源、价值中性

  摘要:英格兰历史景观特征识别(HLC)项目秉持“所有类型都有价值,并应据其自身特征去管理和经营”的价值原则,借助GIS的历史地图叠合分析于2017年完成了对整个英格兰的地貌描述,并建立了一个对变化进行动态管理的操作系统。本研究首先简述了HLC的起源、价值中性理念与原则。其次,通过对示范项目——牛津郡HLC的梳理,探讨了中性理念指导下历史地图叠合技术在HLC中的运用,重点分析了多边形地块的生成、术语表、数据库等关键技术环节。同时,介绍了HLC在时间切片地图、历史价值评估、评价牛津郡主城区边缘变化承载力方面的应用。最后,总结了HLC在多学科融合、大比例尺地图的使用和人本视角思考等方面的启示,提出HLC方法具有概括性,应在分析中采取定性定量结合、定期更新等方式,使成果无限接近客观中立的原则。

  关键词:价值中性;历史地图;历史景观特征识别;多边形地块;叠合;地理信息系统

城市规划

  引言在英国,人们格外珍视乡村的景观和文化,认为景观是人们拥有的最丰富的史料[1]。这离不开20世纪上半叶以威廉·霍斯金斯(WilliamGeorgeHoskins)①为代表的公众史学家对英格兰景观的历史文化根基和公共价值的深入挖掘。当时的学术研究和纪录片的传播唤醒了英国公众的乡土情怀,地方的景观保护实践广泛开展起来[2]。若以1980年代对奔宁山脉(Pennines)完成的景观特征评估(LCA:LandscapeCharacterAssessment)为起点,英国围绕景观特征开展的实践探索已进行了30余年。

  2017年,牛津郡历史景观特征识别(HLC:HistoricLandscapeCharacterisation)项目耗时五年完成,被认为是英国最具示范性的一个特征识别项目,体现了HLC“所有景观都有价值”的原则。由于历史地图是过去人们感知客观世界和实践现实世界的依据,对历史地图进行解读成为探索聚落特征演变的有效路径。HLC基于英国用科学制图方法绘制的大量历史地图,加上不断丰富的考古数字数据库,自1994年起使用GIS技术持续展开实践,形成了日趋成熟的特征识别方法,对1980年代就广泛使用的LCA方法进行了补充。

  牛津郡HLC项目的地图成果以1:2500的大比例尺地图呈现,更接近人的感知,且GIS平台为它提供了很好的兼容性,便于为其他评估的开展提供证据支撑。然而如何做到对每块土地一视同仁,普遍地开展特征识别呢?许多国家和地区花费大量的时间和精力整合了地图的时空信息,建立了能综合呈现历史人文和空间信息的数据库,如美国和英国的国家历史地理信息系统(NHGIS、GBHGIS)等。

  2000年,中国历史地理信息系统(CHGIS)启动,至今已建立了一套呈现中国历史时期连续变化的基础地理信息库。目前我国的既有研究对英国乡村景观的政策研究、分类、特征评价等议题进行了广泛的探索[3-8],但对其秉持的“中性”理念和技术方法介绍较少。对于如何使用历史地图管理和分析变化,我国既有的研究和方法尚显不足,且缺乏实证研究。

  当今,我国面临着因地区特征研究不充分引起的城市、乡村改造面貌趋同,保护区内外特征差异化严重等问题。本研究结合牛津郡的实践,重新思考了HLC的理念及其技术路径,着重关注其术语表、数据库、定性定量分析法及其具体应用。总结了HLC在多学科融合、大比例尺地图的使用和人本视角等方面的启发意义。最后,提出了“概括性”背后并存的问题,以及为了使成果接近客观,HLC采取的应对方法。

  1历史景观特征识别的起源和理念

  为了更好地规划未来,需要更好地了解过去。英格兰历史景观特征识别提供了一个对变化进行动态管理和探索历史的工具。它侧重对特征区域进行识别、分类和描述[8],旨在通过GIS和历史地图研究,识别、描述和呈现景观特征的演变,建立一个“所有景观都有价值,所有人都可使用”的数据平台。HLC以应对变化为目标,其数据成果能够与既有保护成果、评价项目广泛地兼容,为遗产保护、管理和规划制定等提供数据支撑,也为大众阅读和探索历史建立平台。

  1.1起源

  1980年代,英国描述和评价景观特征的方法就已萌芽,当时被称为景观特征评估(LCA)。它由乡村事务局、乡村委员会等单位牵头,由规划设计人员和地理学者主导研究调查,通过判断景观的特征类型、范围和关键要素,完成评价过程。它最先被应用于评估奔宁山脉的优美自然风景区(AONB:AreaofOutstandingNaturalBeauty)[9],后成为英国描绘景观的“主流”方法[10],为规划发展决策提供证据支撑。

  1996年,覆盖英格兰全境的LCA地图完成。但在实践中,LCA被认为仅关注景观的物质性,在空间和时间维度是静止的,倾向于环境决定论和景观特征的剖析,即“该地区的特征应一直如此”[10]。1990年,英国政府要求英格兰遗产委员会(EnglandHeritage)评估一份建筑和遗产的历史景观清单,英格兰遗产委员会建议,“最好对所有景观进行综合描述。比起国家去认证特色景观,不如看到所有景观的历史维度”[11]。1993年,在康沃尔郡(Cornwall)的局部地区进行了第一次全面的历史景观特征识别,研究团队由遗产保护相关学科人员构成。

  借助当时最新的考古调查,他们发现预先确定好一定数量的特征类型可以轻松地对地块赋予属性,并共享属性[12]。随后,英格兰遗产委员会在达勒姆郡(Durham)通过了该方法的方法学测试[10]。1994年,为了对康沃尔郡全郡的景观特征评估进行补充,局部地区使用的特征识别方法被精炼。对历史景观特征进行分析后,将其分成大类和子类型。基于古今叠合的绘图方法,康沃尔郡考古团队绘制出了在空间上代表康沃尔郡多样性和独特性的历史景观特征类型地图。

  这是HLC方法首次应用于郡级景观特征识别[15]。这一阶段的发展使得特征识别技术渐渐成型,并在后来,英格兰各郡都相继开展了HLC,对自身的历史景观进行识别。2001年,英国政府在对地方的答复中指出:HLC用于识别“发展与变化带来的机会和影响,利用历史景观特征丰富未来景观……为未来可持续利用的决策提供信息”,是一种“描述区域特征的先进技术”[10]。自此,在英国推广HLC项目有了一个坚实的制度化平台。由于同样植根于空间框架下,HLC和LCA的数据集在使用时相互补强[13],在英国一直并行使用[14],也对《欧洲景观公约》的起草产生了影响。

  1.2价值中性理念与原则

  在价值观方面,历史景观特征识别秉持“价值中性”(valueneutral)的理念,也被称为“中性的判定”(judgementallyneutral)[10]。在实践中,专家因兴趣和知识背景不同,所看重的“特征”也不同,专家判断为景观赋以绝对价值是无益的。因此“所有类型都有价值,所有类型都能够以适合其特征的方式进行管理或经营”[15]是行动的思想前提,以避免将绝对性的价值优先赋予任何特征类型,不让用户②认为一种类型比另一种更重要[13]。在这一价值观的指导下,HLC的原则可简要概括如下[13]。

  (1)以当下的景观为研究对象。(2)关注区域,而不是离散的场地。(3)关注景观的方方面面,包括普遍和现代的部分,不仅仅是特殊区域或遗址。(4)将人类景观与生物多样性视为一种文化现象。半自然的要素和人工要素对景观特征的影响同等重要。(5)景观被人类所感知,其本身具有主观性。(6)管理变化,而不是一味保存。变化、毁灭或创造都是古往今来景观固有的属性[10]。(7)注重透明性。HLC的建立过程应该被明确阐述和传达。(8)无专业术语,各领域的使用者可以方便地使用。(9)注意整合。HLC成果应纳入既有的遗产管理体系。

  2牛津郡历史景观特征识别项目及其方法

  牛津郡历史景观特征识别项目于2012年10月启动,2017年7月完成。由英格兰历史署(HistoricEngland,前身是英格兰遗产委员会)出资,郡议会主持,议会考古团队执行。来自英格兰历史署的项目监理官员和历史环境记录官员为项目提供支持。其项目成果主要包括项目报告和档案、成果地图、供郡议会使用的GIS数据库,以及供公众使用的数字互动地图等,成果主要服务于遗产保护与管理、规划、景观、学术研究和社区服务五个领域[13]。牛津郡HLC项目的技术路线可以总结为“选择研究范围—研究景观(历史地图叠合分析)—定义多边形地块—建立数据库—分析应用”的过程。

  其中,叠合分析是通过矢量叠合③的方式,使得边界、面积数据较完整地被显示和分析。多边形地块被定义后将体现地块中主要的风景特征,由于牛津郡HLC是郡一级项目,根据其特征情况,定居点的多边形最小范围一般约为1hm2,乡村地区则比较广袤,多边形面积一般为2hm2。一些形态奇特的田地、林地和一些孤立或太小的建筑物被囊括进周围的特征类型中。可见该方法具有概括性。牛津郡HLC项目的实施基于三个关键环节:数据采集——历史地图的使用,统一语汇——术语表的建构,以及“数据模块与数据库的构建”。

  2.1历史地图的使用地图作为一种科学的图示语言,为解译特征演变提供了科学依据,在历史景观特征识别中将遗产研究专业人员与大众相联系,既方便管理,也便于宣传教育和普及服务,带有公益色彩。

  2.1.1基于历史地图信息定义多边形地块的特征类型牛津郡历史景观特征识别项目至少对12种可提供时空信息的历史地图进行了分析,包括18世纪末的手绘地图、1810—2016年的军事调查地图、航拍图片、LiDAR图片④、古林地测绘地图等。以克兰菲尔德(Clanfield)和威尔德(Weald)片区为例。

  其次,通过历史地图叠合和档案分析,判断相应地块的历史演变。以该片区南部的三角形圈地为例,从1920年地图中可以看出该圈地与1999年的航空影像图基本一致,仅有少许边界损失。该圈地在1881年与1920年也近似,这表明在19世纪末到20世纪初之间有一定程度的稳定,也意味着该地块特征的成形早于1881年。然而,1797年的戴维斯(Davis)地图显示三角区域内曾有多块正方形的圈地,LiDAR显示的峰谷痕迹也证实了戴维斯地图的记录。这表明在19世纪中、早期该地块有过大规模的重组。

  3牛津郡历史景观特征识别项目的成果与应用

  3.1现状特征及其演变的定性定量呈现

  基于定性定量相结合的方法来描述当前的景观特征是HLC项目最基础的功能。牛津郡对全郡现状特征类型进行可视化展示,分析比较了下辖五个区的现状特征,包括形成时期、演变过程、考古潜力、生物多样性潜力和影响变化的因素等方面。与现状特征的分析方法类似,牛津郡将某一个时期的特征类型呈现,即形成“时间切片地图(TimesliceMap)”。通过在HBMSR模块中输入查询日期,即可出现截止到该日期牛津郡所有的特征类型。另外,如果想查看某时期内特征的变化情况,输入起始和终止年份则可生成“特征变化地图”。并且,每一种HLC类型在某个时间区间的面积增减百分比也可以被计算并分级,同时,还可查看该特征在历史上出现的频率和峰值等数据。

  3.2评价历史景观特征的历史价值

  秉承价值中性原则,在进行价值评估时,HLC类型可以提供数据支撑。例如,在对牛津郡HLC类型的历史价值评估(historicsignificancevalue)中,牛津郡参考《历史环境可持续管理保护原则》(TheSustainableManagementoftheHistoricEnvironment)中规定的证据、历史、审美和公共价值四项主要指标[13,15],结合HLC数据库、郡议会考古团队调查和公众调查的指标,共同对特征类型进行评估。最后,特征类型在所有指标方面的总分即为其总历史价值得分。这一过程体现了HLC的兼容性。

  总结与思考在过去近20年间,我国的遗产保护工作已取得了丰硕成果。但是随着城镇化的推进,许多乡村多元化发展的同时,土地使用趋于零碎化,聚落风貌特征正在迅速消失。虽然,中英处在不同的文化语境中,但两国对历史环境秉持着同样的珍视和谨慎态度。具体到HLC项目,多学科融合和地图的充分使用是具有启发意义的关键环节。

  4.1“中性”理念背后考古和遗产保护研究的重要意义

  根据多次担任HLC项目负责人的格雷厄姆·费尔克拉夫(GrahamFairclough)和执行官帕特·赫林(PateHerring)的观点:“LCA中视觉的成分往往是重点……它在空间和时间维度是静止的”,即“该地区的特征如此就应保持一直如此”[10]。HLC在中性理念下的特征识别研究是伴随着制度和学科整合的不断尝试。HLC与LCA项目有不同的牵头机构和不同专业的研究人员。

  其中,HLC由遗产保护机构和郡议会发起,研究人员以考古学家和遗产管理者为主体。尤其考古工作,不仅扩展了英格兰景观的时间范围,还揭示了其复杂性[1]。考古信息记录库HER为牛津郡HLC提供了地图档案和遗产管理的强大数据库。基于这些图档和考古工作,每一种特征类型都配以考古潜力描述和影响分析,使HLC成果避免为特征赋予绝对性价值,成为适应多种情景的通用工具,化解了价值判断的争议。

  4.2使用大比例尺历史地图对人本视角的特征研究更具有现实意义

  在固定大小的可见范围内,不同比例尺的地图对应显示不同的特征信息。例如,我国历史地图中的舆图和方志地图往往对应着较小比例尺的地图⑨,传达宏观的地貌、气候、水系等特征。而非官方的家谱图往往描述微观尺度,对应体现大比例地图中的山水格局、农耕、祭祀、街巷等空间信息,对人本视角的特征研究更具有现实意义。英格兰对景观特征研究的发展过程是从小比例尺接合图到大比例尺叠合图的逐渐互补的过程。1996年LCA形成的覆盖英格兰的景观特征地图,采用1:250000比例尺,是首次利用GIS技术将所有景观特征拼合起来[18]。

  城市规划论文:现代测绘技术在城市规划测量中的运用

  发展到HLC项目时,不同时期大比例尺的历史地图和考古数据被充分的使用,视角更加微观。例如牛津郡采用了1:2500大比例尺的地图作为底图,1~2hm2的圈地、道路、学校等特征地块被划定为多边形地块,尺度更加接近人的感知。由于HLC建立在GIS“分类—叠合—分析”技术上,特征变化以大比例尺的叠合地图方式呈现。因此,地图不仅提供数据,管理变化,还能便捷地传播信息,为专业人员和公众之间建立信息交换的平台。这使得HLC的普适性、透明性和公益性成为可能。

  参考文献:

  [1]W.G.霍斯金斯.英格兰景观的形成[M].北京:商务印书馆.2020.

  [2]梅雪芹.以景观为媒——英国史学家威廉·霍斯金斯的乡土情怀及公众史学实践探析[J].史学理论研究,2020(6):111-121,160.

  [3]郭紫薇,洪亮平,乔杰,等.英国乡村分类研究及对我国的启示[J].城市规划,2019(3):75-81.

  [4]刘晓明.重要动态:走向国际风景公约的运动[J].风景园林,2011(3):31.

  [5]鲍梓婷,周剑云,周游.英国乡村区域可持续发展的景观方法与工具[J].风景园林, 2020,27(4):74-80

  作者:崔燕宇朱晓明

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