基于GIS的空間分析在傳統(tǒng)村落保護(hù)規(guī)劃中的應(yīng)用

【摘要】傳統(tǒng)村落歷史悠遠(yuǎn)，具有較高的歷史價值、科學(xué)研究價值和文化價值。通過對青海省互助縣傳統(tǒng)村落一一五十鎮(zhèn)北莊村為案例，探討了在傳統(tǒng)村落保護(hù)和規(guī)劃中采用地理信息系統(tǒng)（GIS）的可行性和便捷性。以GIS為技術(shù)支撐，在建立數(shù)據(jù)庫的同時，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析功能、空間分析功能和三維可視化功能，對地形進(jìn)行高程、坡度和坡向的分析，為規(guī)劃決策者提供技術(shù)支持，為今后研究傳統(tǒng)村落保護(hù)規(guī)劃分析中提供更為快捷科學(xué)途徑。

【關(guān)鍵詞】GIS；傳統(tǒng)村落保護(hù)規(guī)劃；空間分析；北莊

傳統(tǒng)村落的保護(hù)與規(guī)劃一直是近幾年的社會熱點(diǎn)。傳統(tǒng)村落是指聚居年代久遠(yuǎn)，具有歷史、文化、科學(xué)、藝術(shù)、社會、經(jīng)濟(jì)價值的歷史村落[1]。對傳統(tǒng)村落的保護(hù)也是推動我國文化大發(fā)展的重要舉措之一。如何有效、深入保護(hù)研究留存于世的蘊(yùn)涵豐富歷史文化信息，并富有民族地域特色的傳統(tǒng)村落，科學(xué)統(tǒng)籌保護(hù)與發(fā)展的關(guān)系，成為傳統(tǒng)村落保護(hù)研究中必須面對并解決的問題。

GIS技術(shù)是將計算機(jī)技術(shù)與空間數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過一系列空間操作和分析，為地理學(xué)、環(huán)境和工程設(shè)計部門提供規(guī)劃、管理及決策信息[2]。因?yàn)镚IS已成為一種強(qiáng)有力的規(guī)劃、區(qū)劃工具，而且經(jīng)過技術(shù)操作后它可以將環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會因子綜合起來，因此本文嘗試將GIS中的數(shù)據(jù)分析技術(shù)引入傳統(tǒng)村落保護(hù)規(guī)劃中，并對GIS進(jìn)行二次開發(fā)，將一個新的思路、方案引入到既有體系中。

1、傳統(tǒng)村落概況

青海省互助縣五十鎮(zhèn)北莊村是2012年首批被列入中國傳統(tǒng)村落名錄的村莊，北莊村位于互助縣城西南側(cè)，距縣城27km，距五十鎮(zhèn)政府1km，北莊村至五十鎮(zhèn)有互平公路相通，交通十分便利。平均海拔2500m.東西寬約1.5km，南北長約3km。北莊村是湟水流域北岸的一個傳統(tǒng)村落，形成于元代成吉思汗開土擴(kuò)疆時期的蒙古兵駐扎，距今已有八百多年歷史。其傳統(tǒng)民居在時代變遷過程中逐漸發(fā)展變化，形成了土族特有的院落布局形式以及建筑風(fēng)貌特色，巧妙地利用山形地勢，沿坡地和臺地布置相對集中的組團(tuán)，依附地勢變化而形成迂回曲折的街巷道路。北莊村具有良好的民族文化資源，其區(qū)內(nèi)居民以土族為主，還有少量藏族，均信仰藏傳佛教，因而具有濃厚的民族風(fēng)情和宗教文化。自然的地形地貌以及后來人為活動痕跡使得北莊村形成了具有鮮明特色的梯田式布局風(fēng)格。

2、圖形要素分析

2.1 Arc GIS圖形文件的獲取

通過對Arc GIS圖形文件和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取與分析，主要使用Arc Map界面進(jìn)行操作，為此需要將dwg文件的圖形信息和屬性信息表達(dá)為便于操作的文件，如shp格式文件.具體操作步驟如下：

（1）在ArcMAP中打開北莊.dwg文件，并分別打開點(diǎn)、線、面、注記等圖層。

（2）展開ArcToolBox，通過自帶轉(zhuǎn)換工具中的轉(zhuǎn)為shp File功能實(shí)現(xiàn)dwg文件到shp格式文件的轉(zhuǎn)換，在此操作中注意將所要信息進(jìn)行分類存放。

2.2地形分析

坡度和坡向與地表吸收太陽輻射的熱量、土壤的含水量和植被的生長發(fā)育等有著密不可分的關(guān)系，它保證村落擁有良好的生態(tài)環(huán)境。通過對坡度、坡向的分析可以為擬定傳統(tǒng)村落生態(tài)環(huán)境的保護(hù)方案提供依據(jù)，而ArcGIS強(qiáng)大的空間分析功能，為我們研究與制定保護(hù)與規(guī)劃方案策略提供量化的技術(shù)支持。

在上述步驟中我們已經(jīng)得到了dwg格式所轉(zhuǎn)換的所有shp文件，打開屬性表可以讀取到高程信息。通過分析可以將Elevation字段中的無效信息刪除，得到提取后的高程信息，以此信息為地形分析的基礎(chǔ)進(jìn)行以下操作：

（1）創(chuàng)建TIN格式圖像

打開ArcToolbox，通過3D Analyst/TIN，創(chuàng)建TIN。在操作界面中將刪減后的shp文件作為輸入要素類，并將高度字段更改為Elevation，最后得到高程TIN文件。

（2）高程、坡度、坡向、地形剖析

將得到的TIN圖像打開，在屬性——符號系統(tǒng)中添加相應(yīng)的渲染器，更改其分級、色帶，使圖像更易于辨認(rèn)和分析，最后得到成果圖。

（3）三維地形圖的建立

通過對高程、坡度、坡向以及地形的剖析可以較為清晰的認(rèn)識到北莊村地形的現(xiàn)狀，為以后規(guī)劃提供便利，而以此為基礎(chǔ)我們還可以建立三維地形圖。三維地形圖的建立主要運(yùn)用了ArcScene。

首先打開ArcScene，將高程分析得到的TIN影像加入到界面中，在圖層界面中右鍵點(diǎn)選屬性，選擇選項(xiàng)卡“基本高度”，勾選“在自定義表面上浮動”，同時在“符號系統(tǒng)”選項(xiàng)卡中為其分類與選定色帶，最后得到三維地形圖。

在ArcMap中將得到的gl文件進(jìn)行TIN轉(zhuǎn)柵格的處理，同樣通過ArcToolbox，選擇TIN轉(zhuǎn)柵格，將轉(zhuǎn)出的柵格圖像按照上一步驟相同方法進(jìn)行處理，得到的模型更為柔和。三維地形圖地形特征明顯、突出，盡管量算得到了柵格圖像，但它的存在使得在傳統(tǒng)地形分析的基礎(chǔ)上，更為直觀清晰的認(rèn)識到相應(yīng)規(guī)劃范圍的地形結(jié)構(gòu)以及整個地區(qū)的坡向發(fā)布，對村落整體風(fēng)貌和自然生態(tài)格局的保護(hù)研究工作提供了重要基礎(chǔ)。

結(jié)語：

課題的研究進(jìn)一步驗(yàn)證了GIS技術(shù)在傳統(tǒng)村落保護(hù)中具備傳統(tǒng)規(guī)劃方法所難以企及的技術(shù)優(yōu)勢一數(shù)據(jù)庫集成、空間分析功能和實(shí)時動態(tài)的更新。在未來的規(guī)劃保護(hù)中將越來越多的應(yīng)用到GIS技術(shù)，但再以后的研究中仍然有些問題需要去思考與解決，如在建立數(shù)據(jù)庫的過程中無法實(shí)現(xiàn)即時的共享和更新，這在規(guī)劃研究工作有及其重要的作用，只有實(shí)時的數(shù)據(jù)更新才可以制定出最科學(xué)可行的方案。