基于GIS視域分析的項目建設(shè)對世界遺產(chǎn)景觀美學(xué)價值的影響評價
——以武陵源世界自然遺產(chǎn)地為例

肖時珍,肖 華,吳宇輝

(1.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院,貴陽 550001;2.國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心,貴陽 550001)

世界遺產(chǎn)是具有特殊文化或自然意義而被聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和世界遺產(chǎn)委員會確認(rèn)的、人類罕見的、目前無法替代的自然區(qū)域或文化遺存,是全人類公認(rèn)的具有突出意義和普遍價值的文物古跡及自然景觀,體現(xiàn)了地球多樣性和人類成就,是美麗與奇跡、神奇與壯麗、記憶與意義之地,代表了地球美好之最,需要全人類共同來保護(hù)。同時,世界遺產(chǎn)并非只談保護(hù),還需要展示給全人類,讓人們共同學(xué)習(xí)、分享其價值。截至2020年7月,全球共1 121項世界遺產(chǎn)列入《世界遺產(chǎn)名錄》, 中國共55項世界遺產(chǎn)列入《世界遺產(chǎn)名錄》,世界遺產(chǎn)總數(shù)與意大利并列第一。如何推進(jìn)世界遺產(chǎn)保護(hù)與發(fā)展共榮共生、實現(xiàn)世界遺產(chǎn)的保護(hù)與可持續(xù)利用，尤其是旅游業(yè)發(fā)展的共贏是需要長期關(guān)注的問題。目前對遺產(chǎn)利用的最主要形式是旅游開發(fā),而對遺產(chǎn)資源的影響和破壞也主要來自旅游開發(fā)[1]。遺產(chǎn)的保護(hù)與旅游是多重主體來共同實現(xiàn)的,遺產(chǎn)責(zé)任的主體也復(fù)雜多元,既包括如聯(lián)合國教科文組織世界遺產(chǎn)委員會的國際組織,還有各級政府、旅游企業(yè)、社區(qū)居民和游客等行動者[2]。世界遺產(chǎn)地內(nèi)或周邊的旅游基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目也可能會影響到世界遺產(chǎn)的突出普遍價值,因此,需開展其對世界遺產(chǎn)價值的影響評價研究。

GIS技術(shù)廣泛應(yīng)用于旅游區(qū)規(guī)劃建設(shè)中,旅游基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對旅游區(qū)的景觀影響評價多在環(huán)境影響評價報告中作定性描述,GIS的應(yīng)用使得景觀影響評價逐漸由定性評價轉(zhuǎn)向定量評價;以GIS為平臺的基于地形特征的視域分析是實現(xiàn)景觀影響評價的有效方法[3-4]。視域分析又稱通視分析,是一種以數(shù)字高程模型為主要依據(jù)，分析一點或多點通視度、可視范圍和阻擋范圍的空間分析工具[5]。視域分析除了在瞭望臺選址[6]、森林防火[7]、城市建筑布局[8]等傳統(tǒng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用外,在旅游區(qū)中也有較多應(yīng)用：張慧等[3]以某度假區(qū)索道建設(shè)為例, 運用可見度分析的方法對項目建設(shè)選址進(jìn)行分析, 并提出避免或減緩不良影響的措施; 李月輝等[4]利用GIS視域分析功能對遼寧省猴石國家森林公園內(nèi)可達(dá)景點、 不可達(dá)景點和游道的視域特征進(jìn)行分析, 并以此作為景區(qū)規(guī)劃和管理的重要依據(jù); 王曉輝等[9]利用GIS技術(shù)平臺和GPS定位系統(tǒng)對黃山新老云谷索道的視覺景觀影響進(jìn)行空間定量分析評價; 趙廣亮[10]利用空間視域分析技術(shù), 從游客的角度出發(fā), 對八達(dá)嶺長城的風(fēng)景林進(jìn)行了分類配置; 劉韜等[11]運用空間視域分析技術(shù)對撫仙湖環(huán)湖公路進(jìn)行生態(tài)修復(fù), 分析修復(fù)后的景觀格局變化; 劉禮等[12]對中山陵景區(qū)旅游服務(wù)設(shè)施進(jìn)行視域分析并根據(jù)結(jié)果提出了中山陵景區(qū)服務(wù)設(shè)施布局的優(yōu)化建議; 徐磊青等[13]研究了視廊數(shù)量與建筑高度對山景城市天際線景觀知覺和偏好的影響, 發(fā)現(xiàn)人對天際線的偏好與所感知的環(huán)境復(fù)雜性、 刺激性、 愉悅性有較明顯的相關(guān)性; 周丹等[14]從視覺污染定量評價出發(fā), 利用GIS 技術(shù)中可視域分析方法進(jìn)行礦山環(huán)境視覺污染評價, 認(rèn)為通過可視域分析可以提高評價結(jié)果的科學(xué)性。 然而針對建設(shè)項目對世界遺產(chǎn)美學(xué)景觀影響評價的研究不多。

2017年1月16日,聯(lián)合國教科文組織世界遺產(chǎn)中心給中國來函告知,其收到第三方關(guān)于“張家界大峽谷內(nèi)430 m長的玻璃橋可能會對周邊武陵源世界自然遺產(chǎn)地的突出普遍價值(OUV)帶來負(fù)面影響”的信息。因此,世界遺產(chǎn)中心根據(jù)《保護(hù)世界文化和自然遺產(chǎn)公約》第174條規(guī)定,將該信息轉(zhuǎn)發(fā)給中國,與相關(guān)管理當(dāng)局核實他們收到的信息來源及內(nèi)容。在此背景下,本研究團(tuán)隊在野外調(diào)研評估的基礎(chǔ)上,運用GIS的視域分析工具,開展了張家界大峽谷玻璃橋建設(shè)對武陵源世界自然遺產(chǎn)地美學(xué)價值的影響評價,在回應(yīng)國際社會對中國武陵源關(guān)注問題的同時,也期望以此為例為其他世界遺產(chǎn)地內(nèi)及周邊已建或擬建旅游基礎(chǔ)設(shè)施項目的影響評價提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 武陵源世界自然遺產(chǎn)地

武陵源世界自然遺產(chǎn)地(圖1)位于中國湖南省張家界市武陵源區(qū), 與永定、 慈利、 桑植三縣區(qū)交界, 于1992年12月第16屆世界遺產(chǎn)大會列入《世界遺產(chǎn)名錄》,其突出普遍價值認(rèn)定為[15]:武陵源遺產(chǎn)地內(nèi)3 000多座尖細(xì)的砂巖柱和砂巖峰組成的石英砂巖峰林, 十分壯觀。巖柱、巖峰與其他地貌(天生橋、 溝壑、 瀑布、 池塘和洞穴)及繁茂的闊葉林,在無邊無際的云海中時隱時現(xiàn), 構(gòu)成一幅景觀奇麗的宏偉畫卷。 遺產(chǎn)地內(nèi)還有40多個洞穴和兩座天然形成的巨大石橋, 其中一座高達(dá)357 m。

圖1 武陵源世界自然遺產(chǎn)地與緩沖區(qū)范圍Fig.1 Wulingyuan World Heritage Site and buffer zone

滿足《實施世界遺產(chǎn)公約操作指南》中第77條第(vii)條美學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn), 即“獨特、 稀有或絕妙的自然現(xiàn)象、 地貌或具有罕見自然美的地帶”。在該世界遺產(chǎn)地接受IUCN評估時的補(bǔ)充材料上也提到[16],該遺產(chǎn)地也可通過滿足第(x)條標(biāo)準(zhǔn)而列為世界遺產(chǎn),因為該遺產(chǎn)地為眾多瀕危動植物提供了重要棲息地。武陵源世界自然遺產(chǎn)地基本信息見表1。

表1 武陵源世界自然遺產(chǎn)地基本信息[17]Table 1 Basic information of Wulingyuan World Natural Heritage Site

1.2 張家界大峽谷風(fēng)景區(qū)

張家界大峽谷風(fēng)景區(qū)位于中國湖南省西北部張家界市慈利縣三官寺鄉(xiāng),西距張家界市40 km,東離慈利縣城60 km,由張家界大峽谷旅游景區(qū)管理有限公司投資開發(fā)建設(shè),主要為喀斯特地貌,目前已開發(fā)的景點包括峽谷、瀑布群等自然景觀和土家村寨、土家文化等人文景觀。大峽谷景區(qū)于2009年4月對外試營業(yè),是一個新近開發(fā)建設(shè)的旅游景區(qū),目前尚未具備任何省級或國家級保護(hù)屬性。

1.3 張家界大峽谷玻璃橋

張家界大峽谷玻璃橋(圖2)位于張家界大峽谷風(fēng)景區(qū)內(nèi),坐標(biāo)點為N29° 23′53.871″,E110° 41′ 47.397″。 橋長約430 m, 寬6 m, 高差約300 m, 主要功能為游人觀光。玻璃橋橋梁主體結(jié)構(gòu)采用4根獨立柱支撐纜索,纜索懸掛鋼箱梁橋體,以玻璃為路面,主受力構(gòu)建為柱、纜索和鋼梁。玻璃鋼框與橋體之間設(shè)置的避震裝置能有效減少共振,盡量避免橋上游人步調(diào)一致行進(jìn),能很好地解決玻璃橋的共振問題。玻璃橋于2016年8月21日向游人開放,日均接待游客約8 000人。

圖2 張家界大峽谷玻璃橋Fig.2 Glass Bridge over Zhangjiajie Grand Canyon

2 數(shù)據(jù)來源及方法

地形數(shù)據(jù)采用遺產(chǎn)地范圍1∶50 000地形圖,通過ArcGIS矢量化等高線并賦予高程信息,采樣距離選擇10 m×10 m分辨率生成數(shù)字高程模型(DEM)作為通視性分析及三維可視化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。橋梁線路數(shù)據(jù)參考工程施工設(shè)計及野外GPS航跡及關(guān)鍵點采集獲取。利用ArcGIS視域分析(viewshed analysis)功能,可獲得某一視點位的視域范圍。工程線路每隔10 m取一個點,共計43個點,作為視點。在不考慮氣象條件、觀察者的視力能力情況下,計算每一點的視域范圍并疊加計算總視域范圍。

3 張家界大峽谷玻璃橋?qū)ξ淞暝淳坝^美學(xué)價值的影響評價

3.1 空間位置關(guān)系分析

張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋與武陵源世界自然遺產(chǎn)地處于不同縣級行政區(qū)域, 距離武陵源區(qū)人民政府的直線距離約15.95 km, 行車距離約22 km; 距武陵源世界自然遺產(chǎn)地邊界最近的直線距離3.35 km。因此,張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋不在武陵源世界自然遺產(chǎn)地及緩沖區(qū)范圍內(nèi)(圖3)。

圖3 武陵源世界自然遺產(chǎn)地與張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋的關(guān)系Fig.3 Relationship between Wulingyuan World Natural Heritage Site and Glass Bridge in Zhangjiajie Grand Canyon

3.2 影響評價分析

3.2.1 直接影響分析 武陵源世界遺產(chǎn)地的突出普遍價值主要體現(xiàn)在其基于第(vii)條景觀美學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)的價值,包括遺產(chǎn)地內(nèi)3 000多座大量尖細(xì)的砂巖柱和砂巖峰組成的石英砂巖峰林景觀以及其他地貌景觀,如天生橋、溝壑、瀑布、池塘、 水系和洞穴等。 由于張家界大峽谷玻璃橋不在武陵源世界自然遺產(chǎn)地及緩沖區(qū)范圍內(nèi), 所以不會對遺產(chǎn)地的景觀美學(xué)載體石英砂巖峰林景觀帶來直接的破壞和負(fù)面影響(圖4);從水系流域視角來看,張家界大峽谷玻璃橋下溪流屬于武陵源索水河下游的支流(圖5),對武陵源世界自然遺產(chǎn)地的水體景觀也不會造成負(fù)面影響。

圖4 張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋與武陵源世界遺產(chǎn)地峰林景觀分布的關(guān)系Fig.4 Relationship between Glass Bridge and distribution of sandstone pillars and peaks in Wulingyuan World Natural Heritage Site

圖5 張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋在武陵源世界自然遺產(chǎn)地水系的位置Fig.5 Location of the Glass Bridge in the water system of Wulingyuan World Natural Heritage Site

3.2.2 景觀影響視域分析 運用3S技術(shù),對張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋進(jìn)行可見性分析,計算出視域范圍,作為其對武陵源遺產(chǎn)地視角影響評價的因素之一。選擇橋體線路的43個點作為視點,通過視域分析,產(chǎn)生視域范圍,通過空間疊加分析結(jié)果顯示(圖6),玻璃橋全部視域都在該世界遺產(chǎn)地外圍,對遺產(chǎn)地的美學(xué)景觀沒有造成視覺影響;受影響的視域僅有0.60 km2位于遺產(chǎn)地的緩沖區(qū)內(nèi),占遺產(chǎn)地緩沖區(qū)總面積的0.47%,影響范圍很小。

為進(jìn)一步驗證張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋可見性分析結(jié)果,選取距離武陵源世界自然遺產(chǎn)地邊界最近、海拔高于玻璃橋最有可能造成視覺影響且橫穿遺產(chǎn)地的A—A′剖面(圖7),以玻璃橋作為觀察點,A—A′剖面海拔最高點A作為觀測目標(biāo),分析兩點間的通視性。觀測點玻璃橋海拔580 m,目標(biāo)點A海拔1 030 m,因中間兩座山體阻礙,通視區(qū)域范圍并未覆蓋到遺產(chǎn)地,玻璃橋?qū)z產(chǎn)地沒有視覺影響。

圖7 張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋與武陵源世界遺產(chǎn)地A—A′剖面可見性分析示意圖Fig.7 Visual impact analysis of A-A′ profile between the Glass Bridge over Zhangjiajie Grand Canyon and the Wulingyuan World Heritage Site

3.2.3 其他價值的影響分析 武陵源世界遺產(chǎn)地除展現(xiàn)了突出的美學(xué)價值外,同時還展現(xiàn)了其他價值,主要包括石英砂巖與喀斯特地貌價值、生物多樣性價值。由于張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋不在武陵源世界自然遺產(chǎn)地及緩沖區(qū)范圍內(nèi)(圖3),所以該項目建設(shè)沒有對遺產(chǎn)地的石英砂巖地貌帶來破壞和負(fù)面影響;張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋下溪流屬于武陵源索水河下游支流(圖5),也沒有因為項目建設(shè)和運營影響到遺產(chǎn)地水體的水量和水質(zhì),因此,未對遺產(chǎn)地內(nèi)的地質(zhì)地貌過程帶來負(fù)面影響；該玻璃橋建設(shè)項目沒有位于武陵源世界遺產(chǎn)地及緩沖區(qū)的生物廊道上,不會造成遺產(chǎn)地生境破碎化,也不會給世界遺產(chǎn)地的生物多樣性價值帶來負(fù)面影響；該項目位于武陵源索水河下游,不會影響到世界遺產(chǎn)地水體生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性。

3.2.4 完整性及保護(hù)管理的影響分析 張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋項目的建設(shè)不會改變武陵源世界自然遺產(chǎn)地及緩沖區(qū)的邊界,因此,對武陵源世界自然遺產(chǎn)地邊界的完整性沒有影響;該項目沒有影響和破壞遺產(chǎn)地內(nèi)的石英砂巖地貌景觀、喀斯特地貌景觀、水體景觀及水文過程,因此,對遺產(chǎn)地的突出普遍價值的完好保存沒有影響;該項目沒有破壞遺產(chǎn)地內(nèi)的森林生態(tài)系統(tǒng)及珍稀、瀕危物種棲息地,因此,對遺產(chǎn)地生物生態(tài)價值的完整性沒有影響。綜上,張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋項目對武陵源世界自然遺產(chǎn)地的完整性沒有負(fù)面影響。

由于張家界大峽谷景區(qū)毗鄰武陵源世界遺產(chǎn)地,玻璃橋的體驗對游客吸引力很強(qiáng),因此,該景區(qū)的展示和利用，尤其是玻璃橋的投入運營對緩解旅游高峰時期武陵源世界自然遺產(chǎn)地的承載壓力、實現(xiàn)游客分流有一定積極意義。2016年8月玻璃橋投入運營以來,尤其是在2016年10月黃金周期間及2017年春節(jié)期間,武陵源世界自然遺產(chǎn)地游客擁擠程度有所下降,證明了該積極影響。因此,張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋項目對武陵源保護(hù)與管理產(chǎn)生了一定的正面效應(yīng)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)張家界大峽谷景區(qū)玻璃橋不在武陵源世界自然遺產(chǎn)地及緩沖區(qū)范圍內(nèi), 也不在武陵源風(fēng)景名勝區(qū)范圍內(nèi), 且位于武陵源世界遺產(chǎn)地索水河下游的支流上;視域分析顯示, 玻璃橋全部視域都在該世界遺產(chǎn)地外圍, 對遺產(chǎn)地的美學(xué)景觀沒有造成視覺影響。因此, 該玻璃橋?qū)ξ淞暝催z產(chǎn)地的OUV(突出的普遍價值)沒有負(fù)面影響。視域分析顯示有0.6 km2位于遺產(chǎn)地的緩沖區(qū)內(nèi), 占遺產(chǎn)地緩沖區(qū)總面積的0.47%, 影響范圍很小。(2)該玻璃橋沒有位于武陵源世界遺產(chǎn)地及緩沖區(qū)的生物廊道上, 因此, 沒有對武陵源遺產(chǎn)地的其他價值(主要包括石英砂巖與喀斯特地貌價值與生物多樣性價值)造成負(fù)面影響。 (3)該玻璃橋項目的建設(shè)不會改變世界遺產(chǎn)地及緩沖區(qū)的邊界, 沒有影響和破壞遺產(chǎn)地內(nèi)的石英砂巖地貌景觀、喀斯特地貌景觀、水體景觀及水文過程, 未破壞遺產(chǎn)地內(nèi)的森林生態(tài)系統(tǒng)及珍稀、瀕危物種棲息地, 因此, 對遺產(chǎn)地的完整性沒有負(fù)面影響。該評價結(jié)論得到IUCN的認(rèn)可。

4.2 討論

建筑的建設(shè)與自然景色保護(hù)間的矛盾變得已經(jīng)不可避免。通過本案例的研究發(fā)現(xiàn),基于3S技術(shù)的視域分析是建設(shè)項目合理性分析的重要依據(jù)之一,可運用于世界遺產(chǎn)地內(nèi)及周邊建設(shè)項目對世界遺產(chǎn)突出普遍價值的影響評價,對建設(shè)項目進(jìn)行可見性分析,計算其視域范圍,作為對景觀影響評價的因素之一,并以遺產(chǎn)展示線路作為視點,進(jìn)行視點視線效果分析,分析建設(shè)項目的暴露程度及其景觀影響范圍。該方法也可用于其他保護(hù)地,如風(fēng)景名勝區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、森林公園等建設(shè)項目的影響評價?；?S技術(shù)的空間視域分析相比于定性評價方法,空間視域分析以數(shù)字高程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實現(xiàn)了景觀影響評價的定量化評價,更具有客觀性和科學(xué)性。但目前該方法缺乏對天氣、自然植被、建筑物自身高度以及可視距離等不可控變量的考慮,其評價結(jié)果的科學(xué)性仍有進(jìn)一步提升的空間。