基于GIS视域分析的项目建设对世界遗产景观美学价值的影响评价——以武陵源世界自然遗产地为例

肖时珍,肖 华,吴宇辉

(1.贵州师范大学 喀斯特研究院,贵阳 550001;2.国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心,贵阳 550001)

世界遗产是具有特殊文化或自然意义而被联合国教科文组织(UNESCO)和世界遗产委员会确认的、人类罕见的、目前无法替代的自然区域或文化遗存,是全人类公认的具有突出意义和普遍价值的文物古迹及自然景观,体现了地球多样性和人类成就,是美丽与奇迹、神奇与壮丽、记忆与意义之地,代表了地球美好之最,需要全人类共同来保护。同时,世界遗产并非只谈保护,还需要展示给全人类,让人们共同学习、分享其价值。截至2020年7月,全球共1 121项世界遗产列入《世界遗产名录》, 中国共55项世界遗产列入《世界遗产名录》,世界遗产总数与意大利并列第一。如何推进世界遗产保护与发展共荣共生、实现世界遗产的保护与可持续利用，尤其是旅游业发展的共赢是需要长期关注的问题。目前对遗产利用的最主要形式是旅游开发,而对遗产资源的影响和破坏也主要来自旅游开发[1]。遗产的保护与旅游是多重主体来共同实现的,遗产责任的主体也复杂多元,既包括如联合国教科文组织世界遗产委员会的国际组织,还有各级政府、旅游企业、社区居民和游客等行动者[2]。世界遗产地内或周边的旅游基础设施建设项目也可能会影响到世界遗产的突出普遍价值,因此,需开展其对世界遗产价值的影响评价研究。

GIS技术广泛应用于旅游区规划建设中,旅游基础设施建设对旅游区的景观影响评价多在环境影响评价报告中作定性描述,GIS的应用使得景观影响评价逐渐由定性评价转向定量评价;以GIS为平台的基于地形特征的视域分析是实现景观影响评价的有效方法[3-4]。视域分析又称通视分析,是一种以数字高程模型为主要依据，分析一点或多点通视度、可视范围和阻挡范围的空间分析工具[5]。视域分析除了在瞭望台选址[6]、森林防火[7]、城市建筑布局[8]等传统领域具有广泛的应用外,在旅游区中也有较多应用：张慧等[3]以某度假区索道建设为例, 运用可见度分析的方法对项目建设选址进行分析, 并提出避免或减缓不良影响的措施; 李月辉等[4]利用GIS视域分析功能对辽宁省猴石国家森林公园内可达景点、 不可达景点和游道的视域特征进行分析, 并以此作为景区规划和管理的重要依据; 王晓辉等[9]利用GIS技术平台和GPS定位系统对黄山新老云谷索道的视觉景观影响进行空间定量分析评价; 赵广亮[10]利用空间视域分析技术, 从游客的角度出发, 对八达岭长城的风景林进行了分类配置; 刘韬等[11]运用空间视域分析技术对抚仙湖环湖公路进行生态修复, 分析修复后的景观格局变化; 刘礼等[12]对中山陵景区旅游服务设施进行视域分析并根据结果提出了中山陵景区服务设施布局的优化建议; 徐磊青等[13]研究了视廊数量与建筑高度对山景城市天际线景观知觉和偏好的影响, 发现人对天际线的偏好与所感知的环境复杂性、 刺激性、 愉悦性有较明显的相关性; 周丹等[14]从视觉污染定量评价出发, 利用GIS 技术中可视域分析方法进行矿山环境视觉污染评价, 认为通过可视域分析可以提高评价结果的科学性。 然而针对建设项目对世界遗产美学景观影响评价的研究不多。

2017年1月16日,联合国教科文组织世界遗产中心给中国来函告知,其收到第三方关于“张家界大峡谷内430 m长的玻璃桥可能会对周边武陵源世界自然遗产地的突出普遍价值(OUV)带来负面影响”的信息。因此,世界遗产中心根据《保护世界文化和自然遗产公约》第174条规定,将该信息转发给中国,与相关管理当局核实他们收到的信息来源及内容。在此背景下,本研究团队在野外调研评估的基础上,运用GIS的视域分析工具,开展了张家界大峡谷玻璃桥建设对武陵源世界自然遗产地美学价值的影响评价,在回应国际社会对中国武陵源关注问题的同时,也期望以此为例为其他世界遗产地内及周边已建或拟建旅游基础设施项目的影响评价提供参考。

1 研究区概况

1.1 武陵源世界自然遗产地

武陵源世界自然遗产地(图1)位于中国湖南省张家界市武陵源区, 与永定、 慈利、 桑植三县区交界, 于1992年12月第16届世界遗产大会列入《世界遗产名录》,其突出普遍价值认定为[15]:武陵源遗产地内3 000多座尖细的砂岩柱和砂岩峰组成的石英砂岩峰林, 十分壮观。岩柱、岩峰与其他地貌(天生桥、 沟壑、 瀑布、 池塘和洞穴)及繁茂的阔叶林,在无边无际的云海中时隐时现, 构成一幅景观奇丽的宏伟画卷。 遗产地内还有40多个洞穴和两座天然形成的巨大石桥, 其中一座高达357 m。

图1 武陵源世界自然遗产地与缓冲区范围Fig.1 Wulingyuan World Heritage Site and buffer zone

满足《实施世界遗产公约操作指南》中第77条第(vii)条美学评价标准, 即“独特、 稀有或绝妙的自然现象、 地貌或具有罕见自然美的地带”。在该世界遗产地接受IUCN评估时的补充材料上也提到[16],该遗产地也可通过满足第(x)条标准而列为世界遗产,因为该遗产地为众多濒危动植物提供了重要栖息地。武陵源世界自然遗产地基本信息见表1。

表1 武陵源世界自然遗产地基本信息[17]Table 1 Basic information of Wulingyuan World Natural Heritage Site

1.2 张家界大峡谷风景区

张家界大峡谷风景区位于中国湖南省西北部张家界市慈利县三官寺乡,西距张家界市40 km,东离慈利县城60 km,由张家界大峡谷旅游景区管理有限公司投资开发建设,主要为喀斯特地貌,目前已开发的景点包括峡谷、瀑布群等自然景观和土家村寨、土家文化等人文景观。大峡谷景区于2009年4月对外试营业,是一个新近开发建设的旅游景区,目前尚未具备任何省级或国家级保护属性。

1.3 张家界大峡谷玻璃桥

张家界大峡谷玻璃桥(图2)位于张家界大峡谷风景区内,坐标点为N29° 23′53.871″,E110° 41′ 47.397″。 桥长约430 m, 宽6 m, 高差约300 m, 主要功能为游人观光。玻璃桥桥梁主体结构采用4根独立柱支撑缆索,缆索悬挂钢箱梁桥体,以玻璃为路面,主受力构建为柱、缆索和钢梁。玻璃钢框与桥体之间设置的避震装置能有效减少共振,尽量避免桥上游人步调一致行进,能很好地解决玻璃桥的共振问题。玻璃桥于2016年8月21日向游人开放,日均接待游客约8 000人。

图2 张家界大峡谷玻璃桥Fig.2 Glass Bridge over Zhangjiajie Grand Canyon

2 数据来源及方法

地形数据采用遗产地范围1∶50 000地形图,通过ArcGIS矢量化等高线并赋予高程信息,采样距离选择10 m×10 m分辨率生成数字高程模型(DEM)作为通视性分析及三维可视化的基础数据。桥梁线路数据参考工程施工设计及野外GPS航迹及关键点采集获取。利用ArcGIS视域分析(viewshed analysis)功能,可获得某一视点位的视域范围。工程线路每隔10 m取一个点,共计43个点,作为视点。在不考虑气象条件、观察者的视力能力情况下,计算每一点的视域范围并叠加计算总视域范围。

3 张家界大峡谷玻璃桥对武陵源景观美学价值的影响评价

3.1 空间位置关系分析

张家界大峡谷景区玻璃桥与武陵源世界自然遗产地处于不同县级行政区域, 距离武陵源区人民政府的直线距离约15.95 km, 行车距离约22 km; 距武陵源世界自然遗产地边界最近的直线距离3.35 km。因此,张家界大峡谷景区玻璃桥不在武陵源世界自然遗产地及缓冲区范围内(图3)。

图3 武陵源世界自然遗产地与张家界大峡谷景区玻璃桥的关系Fig.3 Relationship between Wulingyuan World Natural Heritage Site and Glass Bridge in Zhangjiajie Grand Canyon

3.2 影响评价分析

3.2.1 直接影响分析 武陵源世界遗产地的突出普遍价值主要体现在其基于第(vii)条景观美学评价标准的价值,包括遗产地内3 000多座大量尖细的砂岩柱和砂岩峰组成的石英砂岩峰林景观以及其他地貌景观,如天生桥、沟壑、瀑布、池塘、 水系和洞穴等。 由于张家界大峡谷玻璃桥不在武陵源世界自然遗产地及缓冲区范围内, 所以不会对遗产地的景观美学载体石英砂岩峰林景观带来直接的破坏和负面影响(图4);从水系流域视角来看,张家界大峡谷玻璃桥下溪流属于武陵源索水河下游的支流(图5),对武陵源世界自然遗产地的水体景观也不会造成负面影响。

图4 张家界大峡谷景区玻璃桥与武陵源世界遗产地峰林景观分布的关系Fig.4 Relationship between Glass Bridge and distribution of sandstone pillars and peaks in Wulingyuan World Natural Heritage Site

图5 张家界大峡谷景区玻璃桥在武陵源世界自然遗产地水系的位置Fig.5 Location of the Glass Bridge in the water system of Wulingyuan World Natural Heritage Site

3.2.2 景观影响视域分析 运用3S技术,对张家界大峡谷景区玻璃桥进行可见性分析,计算出视域范围,作为其对武陵源遗产地视角影响评价的因素之一。选择桥体线路的43个点作为视点,通过视域分析,产生视域范围,通过空间叠加分析结果显示(图6),玻璃桥全部视域都在该世界遗产地外围,对遗产地的美学景观没有造成视觉影响;受影响的视域仅有0.60 km2位于遗产地的缓冲区内,占遗产地缓冲区总面积的0.47%,影响范围很小。

为进一步验证张家界大峡谷景区玻璃桥可见性分析结果,选取距离武陵源世界自然遗产地边界最近、海拔高于玻璃桥最有可能造成视觉影响且横穿遗产地的A—A′剖面(图7),以玻璃桥作为观察点,A—A′剖面海拔最高点A作为观测目标,分析两点间的通视性。观测点玻璃桥海拔580 m,目标点A海拔1 030 m,因中间两座山体阻碍,通视区域范围并未覆盖到遗产地,玻璃桥对遗产地没有视觉影响。

图7 张家界大峡谷景区玻璃桥与武陵源世界遗产地A—A′剖面可见性分析示意图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 其他价值的影响分析 武陵源世界遗产地除展现了突出的美学价值外,同时还展现了其他价值,主要包括石英砂岩与喀斯特地貌价值、生物多样性价值。由于张家界大峡谷景区玻璃桥不在武陵源世界自然遗产地及缓冲区范围内(图3),所以该项目建设没有对遗产地的石英砂岩地貌带来破坏和负面影响;张家界大峡谷景区玻璃桥下溪流属于武陵源索水河下游支流(图5),也没有因为项目建设和运营影响到遗产地水体的水量和水质,因此,未对遗产地内的地质地貌过程带来负面影响；该玻璃桥建设项目没有位于武陵源世界遗产地及缓冲区的生物廊道上,不会造成遗产地生境破碎化,也不会给世界遗产地的生物多样性价值带来负面影响；该项目位于武陵源索水河下游,不会影响到世界遗产地水体生态系统和生物多样性。

3.2.4 完整性及保护管理的影响分析 张家界大峡谷景区玻璃桥项目的建设不会改变武陵源世界自然遗产地及缓冲区的边界,因此,对武陵源世界自然遗产地边界的完整性没有影响;该项目没有影响和破坏遗产地内的石英砂岩地貌景观、喀斯特地貌景观、水体景观及水文过程,因此,对遗产地的突出普遍价值的完好保存没有影响;该项目没有破坏遗产地内的森林生态系统及珍稀、濒危物种栖息地,因此,对遗产地生物生态价值的完整性没有影响。综上,张家界大峡谷景区玻璃桥项目对武陵源世界自然遗产地的完整性没有负面影响。

由于张家界大峡谷景区毗邻武陵源世界遗产地,玻璃桥的体验对游客吸引力很强,因此,该景区的展示和利用，尤其是玻璃桥的投入运营对缓解旅游高峰时期武陵源世界自然遗产地的承载压力、实现游客分流有一定积极意义。2016年8月玻璃桥投入运营以来,尤其是在2016年10月黄金周期间及2017年春节期间,武陵源世界自然遗产地游客拥挤程度有所下降,证明了该积极影响。因此,张家界大峡谷景区玻璃桥项目对武陵源保护与管理产生了一定的正面效应。

4 结论与讨论

4.1 结论

(1)张家界大峡谷景区玻璃桥不在武陵源世界自然遗产地及缓冲区范围内, 也不在武陵源风景名胜区范围内, 且位于武陵源世界遗产地索水河下游的支流上;视域分析显示, 玻璃桥全部视域都在该世界遗产地外围, 对遗产地的美学景观没有造成视觉影响。因此, 该玻璃桥对武陵源遗产地的OUV(突出的普遍价值)没有负面影响。视域分析显示有0.6 km2位于遗产地的缓冲区内, 占遗产地缓冲区总面积的0.47%, 影响范围很小。(2)该玻璃桥没有位于武陵源世界遗产地及缓冲区的生物廊道上, 因此, 没有对武陵源遗产地的其他价值(主要包括石英砂岩与喀斯特地貌价值与生物多样性价值)造成负面影响。 (3)该玻璃桥项目的建设不会改变世界遗产地及缓冲区的边界, 没有影响和破坏遗产地内的石英砂岩地貌景观、喀斯特地貌景观、水体景观及水文过程, 未破坏遗产地内的森林生态系统及珍稀、濒危物种栖息地, 因此, 对遗产地的完整性没有负面影响。该评价结论得到IUCN的认可。

4.2 讨论

建筑的建设与自然景色保护间的矛盾变得已经不可避免。通过本案例的研究发现,基于3S技术的视域分析是建设项目合理性分析的重要依据之一,可运用于世界遗产地内及周边建设项目对世界遗产突出普遍价值的影响评价,对建设项目进行可见性分析,计算其视域范围,作为对景观影响评价的因素之一,并以遗产展示线路作为视点,进行视点视线效果分析,分析建设项目的暴露程度及其景观影响范围。该方法也可用于其他保护地,如风景名胜区、自然保护区、森林公园等建设项目的影响评价。基于3S技术的空间视域分析相比于定性评价方法,空间视域分析以数字高程数据为基础,实现了景观影响评价的定量化评价,更具有客观性和科学性。但目前该方法缺乏对天气、自然植被、建筑物自身高度以及可视距离等不可控变量的考虑,其评价结果的科学性仍有进一步提升的空间。