【规划师论坛4】大西安区域历史地理信息共享服务平台设计与应用

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本期主题：地理信息资源共享与公共服务 

【编者按】

当前，随着“智慧城市时空大数据平台”及国土空间规划“一张图”的提出，地理信息资源共享已成为规划转型与发展的重要一环。然而目前各部门间存在数据壁垒、数据重复采集、系统重复建设的问题普遍存在，已有的地理信息资源难以得到充分利用。如何在各部门间建立联通关系打破“信息孤岛”，全面整合各类地理信息资源，促进地理信息资源的有效共享及其在公共服务领域的运用，成为业界十分关注的课题。本期“规划师论坛”栏目以“地理信息资源共享与公共服务”为题，特组织刊发一组文章，重点探讨我国空间规划地理信息资源共享与公共服务的发展方向、应用模式，以及新型城市治理信息平台和历史地理信息共享服务平台的创新模式与设计思路，以供读者参考。

【规划师论坛4】

大西安区域历史地理信息共享服务平台设计与应用 

作者西安市城市规划设计研究院副院长龙小凤，西安市城市规划设计研究院历史名城分院姜岩、杨斯亮在《规划师》2019年第21期撰文，在当前信息化高速发展的背景下，地理信息(GIS) 及互联网技术已经在城乡规划领域取得一定成果。面对大西安区域历史文化遗产数量多、分布广及保护利用难度大等现实困境，以往的研究理论及保护手段已经难以实现历史文化遗产保护的科学性和可持续性，因此需要新的理念和技术来解决大西安区域历史文化遗产的保护、管理与利用问题。文章通过对大西安区域的历史文化遗产进行梳理和特征研究，以计算机技术、GIS 技术为依托构建大西安区域历史地理信息共享服务平台，搭建历史地理信息平台(GIS)、保护规划及研究信息数据库、相关数据库和辅助功能四大功能模块，从保护与应用的视角满足不同人群需求和功能需求，完成数据分析、资源整合和共享服务等建设内容，实现历史文化保护工作的信息化，促进保护成果的社会化应用。

[关键词]历史文化资源；地理信息技术；公共服务；大西安区域  

[ 文章编号 ]1006-0022(2019)21-0023-07

[ 中图分类号 ]TU981　

[ 文献标识码 ]B 

[ 引文格式 ]龙小凤，姜岩，杨斯亮．大西安区域历史地理信息共享服务平台设计与应用[J]．规划师，2019(21)：23-29，37．

一

相关理论研究

（一）国外相关理论研究

从18世纪开始，历史文化遗产保护理论不断丰富，《雅典宪章》《威尼斯宪章》《世界遗产公约》《西安宣言》等国际性文件相继颁布，衍生出“真实性”理论、“完整性”理论和“文化多样性”理论等一系列理论，最终达成世界范围内的历史文化遗产保护共识。首先，从历史悠久的重要文物保护到近现代优秀建筑、工业遗产和线性文化遗产等类型丰富且具有历史价值的历史文化遗产保护，从注重建筑单体的静态保护到历史文化遗产的全面动态保护，保护对象经历了时间、空间和类别等维度的重要转变。其次，保护方法从最初针对文物建筑的保护性修复发展到对历史地段的整体性保护，再发展到以实现可持续发展为前提，协调历史文化遗产保护与城市发展的关系。最后，保护实践工作从精英行为转向公众参与，管理机制也贯穿于整个历史文化遗产保护工作中，逐步实现自上而下的多方参与。

（二）国内相关理论研究

国内历史文化遗产保护研究从单一建筑保护转向以“大区域”视角为导向，注重研究遗产与遗产之间、遗产与周边环境之间的关系；在立法保护上，《历史文化名城名镇名村街区保护规划编制审批办法》《历史文化名城保护规划标准》等相关法规标准均体现出以整体性、全面性和真实性为前提，建立多层次的历史文化遗产保护体系，强调文化遗产保护、展示和利用相结合。例如，阮仪三等专家学者提出历史文化遗产保护中应充分体现整体性、动态性和可持续性，历史文化遗产应结合价值特色和地方语境进行保护利用。研究视角涉及社会管理、区域经济、城市规划、建筑景观和人文地理等方面，呈现出多学科交叉融合的研究趋势。

（三）信息技术在历史文化遗产保护中的应用研究

1.信息技术应用现状

当前，计算机技术、GIS技术和互联网技术逐渐被应用于历史文化遗产保护领域。在研究视野方面，涉及历史文化街区、历史文化名城，乃至丝绸之路沿线等更大视野范围的历史文化遗产保护研究，研究视野更宽广。在技术手段方面，GIS 成为在历史文化资源数字化调查和管理、历史文化资源价值评估及动态监测、辅助规划编制等方面的重要研究方法与手段，三维可视化技术、互联网平台成为历史文化资源展示利用的途径之一，如北京老城历史文化地理信息平台“北京印迹”。

2.信息技术的适用性和必要性

(1) 提高历史文化信息采集的效率，降低劳动强度。

运用GIS技术不但可以在遥感影像信息丰富、视野开阔及高精度的图像上对遗址范围和形状进行直接观测，而且遥感图可以长期保存，方便对一定时期内的遗址情况进行对比分析，能够满足大数量、大面积、多领域、多形式的历史文化资源数据的调研、储存和分析的需要。

(2)实现历史文化信息的可视化表达，辅助建立数据库。

将文化遗产的空间位置信息展现在二维地图上，并以此为基础实现照片、工程图和文档等多媒体信息的连接，有利于实现历史文化遗产信息的可视化表达，同时还可以根据需要筛选不同时期或类别的遗产进行关联性分析，方便随时调阅和补充。

(3) 促进定量分析方法的运用，提高保护工作的科学性。

以GIS技术为代表的信息技术的应用，使文化遗产由静态保护向动态保护转变，由手写档案管理向电子档案管理转变，由定性分析向定量、定性相结合的分析方式转变。

(4) 构建共享服务平台，促进各部门协同管理。

由于文化遗产规模的扩大和内涵的丰富，其保护工作日益成为多学科多部门综合联动的庞大工程。保护工作涉及历史、考古、化学、物理、环境、市政和旅游等多学科，需要文物、公安、城建、环卫和消防等多部门的通力合作。文化遗产保护数据库在技术层面为多学科、多部门的合作提供了开放共享的公共服务平台，促进学科合作规划。

二

大西安区域历史文化资源特征及保护存在的问题

（一）特征

大西安区域的历史文化遗产，从时间层面看，可以分为旧石器时代、新石器时代、周、秦汉、魏晋北朝、隋唐五代、宋辽金元、明清、近现代等时期的历史文化遗产；从类别层面看，可以分为人类活动遗迹、自然地理生态环境及历史文化环境、城市历史空间格局、都城遗址、帝王陵园及诸侯墓、丝路文化遗产、线性文化遗产、历史文化街区、历史建筑、红色文化遗产、宗教文化活动场所，古镇/ 古园林/ 古村落/ 传统街巷、古树名木、历史重要事件发生地和历代名人故居、地下文物埋藏区与非物质文化遗产，共计16类；从空间层面看，区域内90％的历史文化遗产分布在城内、河滨、塬畔及山麓，包含由秦岭山脉、北山山系、“八水”、“十一池”、“六岗”、“十一塬”构成的自然生态环境和地理环境，自然山水形胜与历史文化遗产高度融合，形成“山、水、塬、田、林、岗、池、城”相协调的空间格局。

（二）保护存在的问题

(1) 保护体系缺乏系统性和整体性。

西安城区覆盖在跨越千年的营城原址上，遗存多、分布广，地表留存较少却又分布广泛，且个体保护情况差异很大。目前，西安历史文化遗产的保护工作集中于中心城区，局限性强，外围区域保护现状碎片化，忽视与自然山水环境的关联性保护。同时，当代西安市区是在历代都城肌理上发展起来的，这种叠加增加了传统意义上“历史文化保护”的难度，未形成整体保护体系。

(2) 保护方法缺乏科学性。

历史文化遗产保护研究以个体保护研究为主，研究内容存在单一性，以定性保护为主。从时间维度看，局限于保护过去；从空间维度看，局限于遗产单体的保护范围，缺乏对文化遗产的动态发展研究。同时，CAD等传统技术无法处理大量的属性数据，使得数据收集、整理出现碎片化，数据分析工作量大，信息关联性和共享性低。

(3) 规划管理工作缺乏动态性。

西安历史文化遗产保护工作虽然具有针对性，但较少考虑历史文化遗产与城市建设的关系，在保护过程中很少将历史文化遗产作为城市总体发展的有机组成部分来进行规划设计，在后期实施管理中缺乏长期性、动态性保护，很少顾及市民对历史文化遗产保护的认知和参与意识，不能自上而下实现从政府、专家到市民共同参与的动态保护。

三

大西安区域历史地理信息共享服务平台的总体设计

（一）设计目标

设计以计算机技术、GIS技术等为依托，建立多元化的历史地理信息共享服务平台，实现对历史名城的“数据分析、科学管控”，对文化遗产的“体系完善、整合管理”，对保护成果的“动态监测、展示利用”，最终实现历史文化遗产共享，为社会公众服务，产生社会、经济等综合效益。

（二）设计思路

1.建立全面的大西安区域历史文化遗产保护体系

设计以“山—水—田—塬—城”整体自然山水格局为基底，串联横跨千年的16类历史文化遗产，建立“一轴、一心、五带”的大西安区域历史文化保护空间格局；从空间上搭建包括大西安区域、中心城区、历史地段和文物保护单位等层次的保护框架，明确各项保护内容和保护方法；以人为核心要素，充分研究历史文化遗产保护与城市功能建设的关系，探索展示与利用的路径(图1，图2)。

2.建立多维度的历史文化遗产数据资源体系

在时间维度上，形成过去、现在和未来充分结合的动态更新的历史数据库；在空间维度上，形成涵盖地上三维模型、二维空间地图的三维模型数据库；在类别维度上，形成充分融合多个类型的专题数据库，并建立数据与数据的关联性，从而形成“三维一体”的历史文化遗产数据资源体系。

3.运用地理信息技术搭建历史文化遗产保护信息平台

设计以大西安区域历史文化遗产保护体系为基础，对历史文化遗产内容进行梳理，充分运用GIS技术手段，按照三维属性进行整合、分析，确定保护内容和保护方法，按照不同人群需求和功能需求，实现对历史文化遗产的展示和利用。

（三）平台建设模型

1.平台框架

大西安区域历史地理信息共享服务平台由4个功能模块、13个中项和78个小项组成，内容全面且涵盖种类丰富，形成体系完善、数据量庞大及资料种类多样的大西安区域历史文化遗产信息数据库(图3)。

2.功能设计

(1) 历史地理信息(GIS)平台功能模块。

历史地理信息(GIS)平台的功能主要包括基本操作、地图搜索、规划分析和地图管理(图4)。基本操作包括切换不同类型的地图底图，通过控制图例的开关查看地图上的要素，并且能在地图上进行距离、面积的测量。在地图搜索中可以按照时间轴、类型、主题及区域4种方式输入关键词进行搜索。规划分析和地图管理主要是针对资料库内的历史文化保护规划进行空间要素数据采集与分析，并具有紫线对比、编辑功能。

(2) 保护规划及研究信息数据库功能模块。

信息数据库收集了历史文化保护的相关信息，并进行整理分类，包括研究课题、保护对象和保护规划，分别从类别层次、空间层次及时间层次整理并收纳了历史文化遗产、保护规划成果的信息和内容，管理人员可以在后台对数据库里的信息进行上传更新、修改和编辑，对规划平台的研究课题、保护对象及保护规划进行统一管理和维护。

研究课题从类别层次涵盖了16个类别的历史文化遗产，录入GIS系统并且附带详细说明的PDF 文档。保护对象从空间层次上涵盖了西安市域、历史城区、历史文化街区及历史地段等的相关保护规划成果。保护规划包括西安历史大事记、总体规划、历史文化名城专题和丝路申遗专项等10项保护工作成果。

(3) 相关数据库功能模块。

相关数据库功能模块纳入法律法规、影像资料和文史数据等内容，并进行统一管理和维护。法律法规包括国际宪章、地方法规、地方规章和政策性文件4 个部分；影像资料包含历史纪录片、典型案例和名家访谈3 个部分；文史数据包含历史典籍、人物机构资料、名录公示、政史资料、学术资料、研究论文、电子期刊、会议纪要和城市规划年会记录9个部分。

(4) 辅助功能模块。

辅助功能模块提供内部审批、专业查询和公众开放等功能。内部审批主要是对接行政审批部门，提高行政效率，主要分为申请、受理、审核、办理、批复和存档6个部分；专业查询包含统计汇总分布模块、一键查询和文件管理3个部分；公众开放模块可以提高公众参与性，加强专业人员与公众的联系，主要包含VR 体验、西安印迹、公众互动、科研成果对接、文旅路线规划和通知公告6个部分。

（四）软件技术架构

1.技术框架

平台技术框架按照分层设计的思想，主要由“5层+2个辅助结构”组成(图5)。“5 层”包括软件层、数据层、服务层、业务层和感知层。其中，软件层是系统运行和部署的底层环境，包括操作系统、数据库系统、应用服务器和中间件系统等；数据层是用来进行数据获取与更新、数据编码与管理、数据检验与审核、数据查询与分析、数据传输与备份的系统，按照本系统的功能需求，数据分为业务数据、地理信息数据和ArcGIS 地图数据(栅格图、矢量图)；服务层用于系统维护、用户管理、安全管理、信息访问交换和应用请求服务等基础核心服务，包括计划任务、短信服务、日志服务、数据导入导出、地图发布和接口服务等粗粒度的服务组件；业务层是构建在底层设备和服务层之上的细粒度业务，主要包括地图查看、规划辅助、法律法规和系统配置等具体业务；感知层是系统UI(User Interface) 和人机交互流程，主要包括友好的人机交互流程和美观大方的系统UI。“2 个辅助结构”为统一安全认证和统一接口管理。

2.技术系统

技术系统采用GIS(地理信息系统)、OSS( 对象存储技术)、大数据实时分析、语音识别和搜索引擎，从而实现多端空间分析、智能报表、多维数据可视化呈现及专项保护规划的全流程管理功能。

通过GIS 技术，实现地理信息可视化分析及空间分析，为决策层提供数据和理论依据，同时GIS Mobile 实现手机等智能终端实时连接及远程访问。

通过OSS技术，确保核心数据多级冗余、实施快速访问，为快速访问系统中各种多媒体资源提供技术支撑。

通过大数据实时分析，引擎按照不同维度生成各项数据报表，确保分析结果实时、准确。

通过语音识别技术，采用智能AI 语音识别引擎，提高用户体验和操作效率。此外，系统还采用了负载均衡、主备智能切换和宕机预警等先进的运维方式，确保系统安全稳定运行。

四

大西安区域历史地理信息共享服务平台的建设内容

（一）需求分析

以大西安区域历史文化遗产保护体系为导向，建设大西安区域历史地理信息共享服务平台，将历史文化遗产保护研究与现代地理信息技术相结合，满足不同用户群体需求和功能需求，实现从规划构思到实践应用的跨越。

1.人群需求

针对政府部门，平台提供高精度的地理空间信息数据，有利于政府部门开展城市建设审批或管理监督等工作，为项目落地提供行政审批；针对社会公众，平台提供历史文化类书籍和影视资源、历史文化遗产介绍、历史情景体验和旅游路线规划等功能，为西安历史文化遗产、旅游景点的对外宣传提供展示窗口，同时将规划成果以可视化的形式呈现给公众，满足公众的知情权、参与权及监督权。针对相关专业人员，平台提供相关地理信息资源服务及可应用于区域空间分析的专题数据，为辅助编制历史文化保护专项规划提供支撑。

2.功能需求

(1) 数据管理需求。

针对不断更新的大西安区域历史文化遗产数据，平台能够及时处理、质检与入库，进行良好的索引、分类和管理，并做好数据发布的管理，建立一套具有示范意义的文化遗产资源数据库。从系统架构上，平台需要具备优异的性能和良好的可扩展性，能够处理大规模数据，支持不断增长的用户访问需求。

(2) 数据分析需求。

城市处于一个动态发展的过程中，在保护的同时需要不断考虑与城市建设的协调关系，对历史文化遗产的保护也由于其动态性，应当能够站在全局的高度，通过不同地理信息底图上的空间数据编辑、地理信息发布，对不同时间产生的空间数据进行叠加、对比，进一步进行深度关联分析和展现，能够长期辅助决策。

(3) 共享服务需求。

平台利用互联网、移动互联网等技术和手段服务广大用户，以网站和移动端为载体，客观全面地展示大西安区域内的历史文化遗产信息，对重点文化遗产进行专题应用展示。浏览操作应该简单、便捷，提供用户使用指南和综合服务门户。同时，平台应提供历史文化地理信息资源共享的用户接口，并具备内容编辑和审核功能。

（二）主要建设内容

1.建立地理信息平台，分析数据

规划编制人员在收集和分析基础数据时存在主观性，使得历史文化遗产的相关保护规划不能综合地考虑多种类型数据及其相互的影响，不能进行定量分析而导致规划设计成果缺乏整体性和科学性。因此，建立历史文化遗产地理信息平台，可以使保护工作矢量化、数据化。

首先，平台集成覆盖了历年来大西安区域1.76km²范围内的16类数百层的空间基础和专题信息，实现了电子区位地图、现状卫星影像和GIS 地理信息图的多维度使用。其次，通过GIS 可以进行以紫线为主的空间分析，包括紫线叠加分析、缓冲分析、密度分析、距离分析、3D 分析和统计分析，同时可以进行大规模时空数据的存储、发布、共享和可视化展示，在GIS平台上还可以针对文化遗产定位、紫线控制、道路红线定线和土地性质定性等要素进行空间叠加、在线制图和数据分析等，通过图像展示不同时间同一区域的土地性质、植被覆盖、建筑物分布及文物保护单位分布情况。

此外，平台还按照时间轴线对区域内各个时期的历史遗存按等级和位置进行研究，对规划区内的现状历史文化遗产进行梳理，实现对不同时期文物遗存整体空间格局的GIS 分析，得到遗存分布及空间格局特点(图6)。

2.建设地理信息数据库，整合资源

针对大西安区域内历史文化遗产海量庞杂的现实特点，以及资料主要以纸质形式分散存储、缺乏统筹的工作现状，以大西安区域历史文化遗产保护体系为理论框架，将碎片化的各类信息进行统筹整合，构建完整的保护规划及研究信息数据库。

以大西安区域历史文化遗产保护体系串联各项保护课题，按照该体系对现有地理信息、历史文化专项保护规划成果、管理审批信息和多媒体资料等进行收集、整合，综合考虑数据的前期录入和后期维护、更新需求，建立丰富翔实的城市历史文化遗产信息数据库，实现海量数据的集中统一管理。

数据平台具有多个数据库系统，包括基础地理信息数据库、历史文化相专项保护规划数据库、文史数据库、法律法规数据库、三维模型数据库和西安历史影像地图数据库等，将文档、图片和视频等通过平台的分类体系存储到数据库中，分区域、分类别、分时间等实现各类数据统计和汇总分析功能(图7)。

3.构建地理信息公共服务平台，实现互联共享

结合物质空间和相关文献资料的整理，以地理信息数据库为基础，将抽象的历史文脉以一种相对具体的形式进行展示，以生动、形象、完整的方式来诠释历史文化的脉络，提高规划成果的直观表达和展示利用水平，实现可视化、共享化。

首先，提供权威、便捷的信息检索平台。开放不同适用人群和机构的链接入口，个人和机构可进行历史地理信息查询、资料查阅和研究，同时实现基于时间、类别、空间等单条件、多条件组合的查询统计，实现信息成果的输出。

其次，建设互联共享网站。以地理信息数据库集成的各类地理空间信息资源为基础，设置历史文化保护规划成果VR 展示、历史影像地图展示、历史文化景点信息查询、旅游文化路线导览、非遗博览馆、公众留言及在线咨询等功能板块。

最后，推动实施管理与成果动态监测。将历史文化遗产的相关保护规划录入系统，智能生成审批评估报告，辅助政府部门的综合决策、规划编制与行政审批，搭建规划智慧平台。

（三）价值及意义

本次研究构建了能突出大西安区域历史文化遗产特色与价值，同时满足不同人群需求和功能需求的历史地理信息共享服务平台，实现了大西安区域历史文化遗产数据信息的共享展示，促进了信息成果的社会化应用，产生了显著的社会效益和经济效益。

(1) 实现了资源的整合化与共享化。

历史地理信息共享服务平台建设集成了大量的空间数据，包括多种比例尺地形图、遥感影像、数字高程模型、历史地图数据和紫线数据等。通过对大西安区域的“山、水、塬、田、林、岗、池”的自然山水环境、大遗址、历史城区、历史建筑、世界遗产、文物保护单位和地下文物埋藏区等相关历史文化遗产资源进行梳理，整合历史文化遗产地理信息点，建立数据库和互联网站，实现各种空间数据分析、信息查询与直观展示，有效促进了信息共享。

(2) 提高了管理的动态化和信息化。

历史地理信息共享服务平台实现了对大西安区域历史文化保护的科学系统完善和动态管理维护，满足了城市规划管理业务审批的需要，提高了规划审批工作效率，加大了城市历史文化名城保护的力度。

五

结语

在信息化时代背景下，国内城镇化的步伐在不断加快，各种新的技术手段不断涌现，为加快落实历史文化名城保护工作、推动历史文化遗产保护研究及充分发挥历史文化遗产价值并服务于公众，建立高效且开放的历史地理信息平台尤为必要。

通过大西安区域历史地理信息共享服务平台的建设，我国首次建立了“一带一路”沿线首个大区域历史文化信息平台。利用GIS作为信息载体与表达方式，搭建历史文化数据库及档案信息系统，实现了历史文化数据与基础地理信息的整合，形成了西安历史文化遗产保护“一张图”。借助“一张图”的展现模式，可以对历史文化名城保护规划的编制成果进行数据化和矢量化。通过搭建历史地理信息数据库，提供研究资料库和专业定量化分析平台，可以为历史文化保护的项目审批、规划管理、决策决定等提供有力依据。以数据库为基础建立互联共享网站框架，可以为公众的信息获取、旅游服务、科研交流等提供便捷途径。

目前大西安区域历史地理信息共享服务平台已取得“国家版权局计算机软件著作权专利证书”，结合数据库已开发手机端操作的信息平台系统(APP)，增进公众参与，同时为西安市历史建筑保护规划在调研踏勘、资料收集和名单确定等方面提供工作基础数据与动态管理维护。未来对于社会、人口、交通等各个维度的数据扩展和关联，尚需探索深化。

来源：2019年21期《规划师》杂志

新媒体编辑：刘晓莹

审读：刘芳

文章全文详见《规划师》2019年21期

《大西安区域历史地理信息共享服务平台设计与应用》

 

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