数字化技术和量化分析应用于大遗址保护规划的创新与实践——以郑韩故城为例

王青岚（中国文化遗产研究院 北京 100029）

安 磊（中国文化遗产研究院 北京 100029）

引言

大遗址是实证人类文明史的核心文物资源，做好大遗址保护有利于增强民族自信心，传承中华民族优秀传统文化。“十四五”时期列入国家大遗址保护项目库的大遗址有150处，根据其所处城乡区位，可以划分为城镇型、城郊型、乡村型与荒野型四类。在其中144处单体大遗址中有26处属于城镇型，占总数的18%。

这26处位于城镇的大遗址，特别是其古代城址与现代城市完全叠压的情况（如汉长安城、郑州商城等），在城市建设发展中如何实现遗址保护一直是困扰文物保护管理的瓶颈问题。大遗址与城市都依附于有限的土地资源，遗址需要保护，城市需要发展，必然产生冲突。传统的保护规划方法，尤其是与城市叠压区域保护策略的制定多依赖于主观判断与经验，相关的管理规定是否适用，也未得到有效的评估，这越发加剧了保护与发展两者之间的脱节，不利于大遗址的保护与永久保存。

郑韩故城的保护也面临同样的困境。郑韩故城是春秋战国时期郑国和韩国的都城，为第一批全国重点文物保护单位，位于今河南省新郑市中心城区及其周围，其城址集中分布区（54.17平方千米）与新郑市中心城区几乎完全叠压，重合面积约44.20平方千米（图1），2010年公布实施的《郑韩故城遗址保护规划（2006—2025年）》（以下简称“原规划”）在执行过程中遭遇新郑市旧城改造与新农村建设等诸多现实问题。与此同时，新郑市启动郑韩故城国家考古遗址公园建设工作，计划从城市管理层面解决遗址保护问题。2016年，新郑市启动郑韩故城保护规划修编工作，并获国家文物局立项。

图1 郑韩故城与新郑市中心城区叠压区域图

此次修编着眼于协调郑韩故城保护与新郑市城市发展的关系，重点解决遗址所面临的困境及原规划中存在的问题，通过充分研究遗址与城市的多维空间关系，量化矛盾关键点，从而制定合理可行的规划策略。

一、郑韩故城面临的困境

郑韩故城城址平面呈不规则三角形，城墙周长约20千米，面积约16平方千米，现存遗址以地下遗存为主。与新郑市中心城区叠压的城址正在面临人口增长、建成区面积快速扩张、遗址被大面积占压等一系列问题（图2）。而原规划未能正面协调遗址保护与城市建设发展需求的关系，造成两者难以调和的困境，主要表现为以下几个方面：

图2 郑韩故城李马—车站墓葬区近50年遗址被占压情况变化

（一）原有文物保护规划执行难度大

原规划自2010年公布实施后，在一定程度、一定时期内提升了郑韩故城保护的效率，但是保护规划的执行逐渐遇到较大阻力，规划措施大部分未能按照要求如期开展与完成。截至2019年底，规划近期（2006—2012年）项目已经完成的占56%；中期（2013—2018年）正在实施的占40%，其余尚未开始。按照工作类型分析，完成度最低的是保护范围内的征地与建（构）筑物搬迁项目，其中期与远期（2019—2025年）计划均未开展，这也造成区域内相应的本体保护、展示利用与考古研究工作无法开展。

（二）原规划未能充分协调城市发展需求

原规划更多的注重于遗址的保护，通过划定保护区划范围对城市中心区的建设实行控制管理，分为禁止建设区和四类建设控制区。根据郑韩故城专管机构提供的数据，自原规划实施以来的6年间，符合管理规定的城市建设项目仅2项，占申报项目的14%，体现出在原规划管控要求下，城市更新与新农村建设难度较大。

（三）居民提高生活质量的需求较难满足

郑韩故城城址内及外围的墓葬区居住人口为27.31万人，原规划对这两个区域内的居住用地设置严格的管理规定：“建筑物、构筑物高度不应超过10米、24米”。2008年全国棚改项目正式实施，为改造老旧小区，提升遗址分布区内居民生活质量，2017年新郑市政府启动和庄村、白庙范村、沈庄村棚户区拆迁及安置房建设工程。按照拆迁人口与人均安置面积核算，在原址安置的情况下，新建安置房无法满足保护区划的管理要求，居民提高生活品质需求与遗址保护之间的关系较难协调。

二、遗址与城市关系分析

面对郑韩故城与现代新郑城市之间相互冲突、相互制约的关系，文物保护规划修编将重心与难点确定为如何正确处理遗址保护与城市发展需求之间的关系。传统的分析方法依靠规划者与专家经验，但经验缺乏针对性，对处理此类遗址与城市叠压的特殊情况更是缺少有效的分析手段，创新性解决方案成为关键。

数据不掺杂任何主观认知，清晰且精准，成为解决问题的可能手段。通过收集数据，进行客观分析，可以在郑韩故城与新郑城区之间复杂的关系中找到清晰的理解方式，从而科学指导保护规划策略的制定。

（一）数字化技术运用

数字化技术在近些年飞速发展，随着虚拟现实、多媒体、宽带网络与数据库等先进信息技术的发展，研究开发基于计算机与网络环境的新型实用化辅助系统或手段，能够服务于大遗址保护、利用与宣传的长远发展。如今，包括无人机航飞、GIS地理信息分析技术、卫星遥感、三维建模等数字化技术业已应用于大遗址保护规划工作中，并取得很好的效果。

如利用无人机采集技术对遗址地形地貌进行湖北潜江龙湾遗址三维重建，形成遗址三维地形图，为遗址保护规划工作提供基础数据。利用GIS平台建立扬州城遗址分布范围的地面DEM模型（Digital Elevation Model，数字高程模型）辅助城市遗址形态判读，支撑保护区划界划。这些数字化技术作为一种辅助手段，在遗址的保护规划中起到数据支持的作用。然而，面对郑韩故城与城市完全叠压的复杂情况，现有的数据运用方法远远不够。

为此，本规划修编项目专门成立数字技术研发小组，综合运用遥感技术、数据库技术、可视化展示技术、分布式异构互操作技术，以及网络通信技术建立郑韩故城数据分析系统。首先，运用机载激光遥感测绘技术，获取遗址与城市叠压区域内的遗迹信息与城市现代建筑物信息，在此基础上建立了郑韩故城保护规划统一数据库，并研发“郑韩故城保护规划智能分析支撑平台”（以下简称“平台”）。

1.统一数据库

数据库技术可运用统计分析方法，实现对规划海量信息资源的智能化检索、全面性分析，为研究提供灵活的支持手段。郑韩故城保护规划数据库包括研究区域的数字正射影像图、遗迹信息、城市建筑物信息、数字高程模型、数字地表模型、区域人口数量等数据，涵盖规划修编的文本、图纸、说明及相关文件，是郑韩故城保护规划统一的数据库，也是平台建立的数据基础。

2.智能分析支撑平台

平台是规划修编的创新性成果，也是支撑数据分析的核心。该平台可以对遗址保护规划过程中获取的海量多源异构数据进行统一收录和管理，实现信息资源的集成与共享，是规划研究分析信息的技术支撑体系和创新平台。运用平台全面的查询统计功能和可视化展示分析模块，可实现数据统计、分析和方案比对，为规划成果的呈现，及后续查询使用提供工作界面。此平台将规划全过程数据化，提高了规划工作的科学性和精准性水平。

（二）创新性量化研究方法

平台中最核心的模块是量化分析，即将各类数据汇总，进行多因素的综合分析。通过客观的量化结果重新定义遗址与城市的关系。

1.遗址与城市关系量化分析

遗址与城市关系的量化分析以历史地图、影像图、三维地理数据为基础，从郑韩故城保护区划、城区用地性质与建设规模，以及违规建设规模几个方面展开：

近年城市发展速度分析：运用平台的影像叠加分析技术，通过对比遗址分布区域不同时期的城市卫片，分析城市发展速度及对遗址产生的影响。

保护区划范围分析：对新认定的遗址保护对象、城区地形图、城市用地现状图与原区划进行叠加分析，研究保护区划范围所存在的问题。

保护区划内的城区用地类型分析：将原区划范围、街道和行政村边界与城区现状用地范围、性质进行叠加分析（图3），获取各类保护区划中各个行政区域内的城区用地情况。

图3 保护对象、地形图、用地现状叠加分析（“郑韩故城保护规划智能分析支撑平台”截屏）

保护区划内城区建设规模与违规建设规模分析：将保护区划边界、行政区边界与城区三维模型叠加分析，统计各类区划中建（构）筑物的数量、面积与高度，以及建设的总体规模。进一步输入各类保护区划的管理控制要求，经过智能分析，呈现出违反区划管理规定的建设情况，包括：违规建筑的数量、超出规定的建设高度、违规建设总量等，并且通过平台可视化功能清晰展现违规建筑的空间地理信息（图4），便于深入分析。

图4 保护区划内违规建设统计（“郑韩故城保护规划智能分析支撑平台”截屏）

2.保护区划与城市建设关系的分析

以上的分析反映了遗址与城市建设现状之间的数据关系，对于原管理规定中对城市建筑高度的控制是否契合城市发展，未来是否会造成更为紧张的关系等问题，规划编制创新性地提出了“平衡差额”分析方法。

“平衡差额”就是将“空余建设量”减去“违规建设量”。“空余建设量”是指以原有保护区划管理规定的建设控制高度为基准，分析范围内现状建筑未达到控制高度，可建设的空余空间与规模。“违规建设量”是分析范围内现状建筑高度超出控制基准的建设规模。在计算中，如果平衡差额为正数，代表区域内可以通过调控满足保护管理要求，如果为负数，则反之。虽然实际操作中不能将建筑超高的部分直接移至可建设区域，但规划是对未来发展的控制与引导，通过阶段性的城市更新，能逐步实现对违规建设的治理，满足郑韩故城保护管理的要求。依靠平台优势，运用此方法可以分析出保护区划内各街道与村庄的各类用地类型的“平衡差额”，并智能输出统计数据。

对于城市未来的发展，需要明确在原区划控制强度下，城市建设的空间是否足够。以中心城区2035年规划人口是2020年的1.38倍为“发展系数”，在现有城区建设量的基础上可运用平台进行“发展系数平衡差额”的智能分析。

（三）研究结论

1.量化分析结果

通过平台量化分析，得出以下结果：

（1）近年城市发展速度分析。2005-2017年，新增城市建成区面积约17.46平方千米，占遗址集中分布区域的32.23%，造成目前30处遗址被现代建筑和设施占压。

（2）保护区划范围分析。区划范围未完整包含保护对象的遗址9处、保护范围与遗存分布范围不符的遗址10处、区划边界与现状地形不协调的遗址9处。

图5 保护区划内的城市用地类型比例表

（4）保护区划内城区建设规模与违规建设分析。汇总各类保护区划统计数据，目前保护区划的建设控制区域内建设总量为1,991.04万平方米，违规建设总量396.22万平方米，占区域总建设量的19.90%，违规建筑数量7,844栋，最大超高层数27层。

（5）现状“平衡差额”分析。有6个街道或村庄内的6类用地性质无法实现建设量平衡，如果将超出的建设量平衡到其他街道或村庄的同类用地中，则只有“特殊用地”性质内的建设量超出管理规定2,3829平方米。进一步分析原因，该行政村的保护范围（禁建区）与Ⅱ类建设控制地带（高度不应超过10米）内建有新郑监狱，用地性质属于特殊用地，而其他街道或村庄的此类用地面积较小，难以实现数据平衡。因此类建设较为特殊，规划期内搬迁的可能性较小，暂不作为制定规划策略的依据。

（6）“发展系数平衡差额”分析。当现有建设量乘以发展系数后，各街道或村庄内将有大量的建设超标，并且无法在保护区划的总范围内实现平衡。说明郑韩故城城址内的城市建设已基本饱和，无法满足城市未来发展需求。

2.评估结论与原因分析

根据数字量化分析结果，结合传统规划评估方法，针对郑韩故城保护与新郑市城市建设之间的关系，得出以下结论：

（1）区划范围不准确。原区划范围与遗址范围、城市建设现状之间不协调，原因源于三方面：第一，规划修编根据最新的考古与遗址保存现状重新认定了遗址，增减或调整了遗址范围；第二，城市建设在逐步更新，与保护区划之间的关系发生改变；第三，原规划编制时，测绘范围不全，数据不准。

（3）管理规定的不科学。量化分析结果重新认定了城市建设与遗址保护的关系，区划内实际管理控制情况比原主观认为“整体保护较差”的判断更为乐观。对违规超高建筑的分析发现，其多为原规划公布实施前建设完成的，说明原保护区划公布实施后，对城市的建设行为产生了一定的控制与引导作用，管理规定的执行情况并不差。“平衡差额”的分析显示，通过区划内的建设指标调控与城市更新可以解决现有违规建设量的问题。而新郑市未来城市发展方向，应按当地城市规划的基本原则，将重心移出城址范围，向外围发展。因此，综合研究显示原有保护区划对建（构）筑物高度的整体控制要求基本合理。

但是，原有管理规定忽略了保护区划内占比最大的是居住用地和村庄建设用地，在城市更新过程中，旧村庄改造及新农村建设需求无法在现有管理控制要求下得到满足，管理规定对具体的矛盾集中点没有有效的应对措施。

三、规划策略与主要规划措施

（一）规划策略制定

针对以上数据研究结论，明确了保护区划与城市发展的矛盾集中点，规划修编提出“整体保护与局部调整”的规划策略，以协调遗址保护与城市发展之间的关系。

1.整体保护

加强遗址保护，整体上严格控制遗址集中分布区的建设规模，维持原规划对保护区划内建筑高度的控制要求，建设强度根据各类保护区划要求进行分级控制（图6），利于遗址的持续保护和古都环境的营造。

图6 保护区划总图

2.局部调整

针对管理规定与城市发展矛盾集中的区域，涉及城中村与旧村庄改造、新农村建设、改善中小学教育设施等基本需求，可通过具体情况分析，局部调整管理规定，制定更为细致的分区分类管理措施。

（二）主要规划措施制定

1.保护区划体系

修编的保护区划整体维持原区划格局，从不同的管理控制需求出发，将建设控制地带的类型细分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类与Ⅴ类（图7、表1）。

图7 保护区划体系图

表1 郑韩故城保护区划调整对比表

2.区划管理规定的制定

根据整体保护、局部调整的原则，各类建设控制地带的局部区域依据具体情况制定相应的管理规定，现以涉及旧城改造与新农村建设的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类建设控制地带来举例说明。

（1）Ⅰ类建设控制地带

为完整体现郑韩故城“东西双城”“两河夹高地”的历史格局，设立Ⅰ类建设控制地带，重点控制隔城墙不存区域及古河道范围。建控内的建（构）物高度维持原规划“不应超过3米”的控制要求，将原规划中土地的用地性质“应调整为公共绿地……”修改为“可调整为公园绿地……”并增加“不得开展与国家考古遗址公园建设无关的项目”内容，为郑韩故城国家考古遗址公园预留发展空间。

（2）Ⅱ类建设控制地带

Ⅱ类建设控制地带是遗址本体外围的建设控制区域，管理规定整体上维持原规划“建筑物、构筑物高度不应超过10米”的控制要求。用地性质的调整建议由原有的“宜”改为“可”，给城市发展留出更大空间。

针对新郑市城市更新需要在Ⅱ类建设控制地带内增加教育、消防及医疗卫生等公共服务设施，并提高相关建设控制高度的要求。修编时，运用平台研究了区域内现有建设情况、建设需求和相关设计规范，将该地带内的教育科研、消防等建构筑物控制高度调整为“18米以下”。同时，考虑到城墙的高度在10～12米左右，且城内的Ⅱ类建设控制地带距离城墙仅50米，应减少建筑对遗址视线上的干扰。故在Ⅱ类建设控制地带管理规定中增加一条：“本地带内教育科研、医疗卫生和消防设施可放宽高度限制，郑韩故城城墙内的建筑物、构筑物总高度不应超过12米，其余区域总高度不应超过18米”。在保障遗址环境风貌的基础上，缓解新郑市提升教育、消防、医疗等公共服务质量的压力。

（3）Ⅲ类、Ⅳ类建设控制地带

Ⅲ类建设控制地带即原区划的“地下埋藏保护区”，分布与故城外围，Ⅳ类建设控制地带是原有区划“地下文物可能埋藏区”中的故城范围，总面积共计1392.07公顷，占叠压区域的31.49%。根据量化分析结果，整体延用故城外围“10米”、故城内“24米”的控制要求。

这两类区划中现有大量农居点与城中村，是旧村庄改造与新农村建设的重点区域。规划修编对区划内的村庄做了具体的分析与研究，调查村庄人口和住户分布情况、可开发用地面积，以及村庄改造需求与拆迁政策，在平台上分析该地带内所需居住建筑容积率、建筑密度与高度。参照住宅建筑相关规范，分析较为经济合理的建筑高度。以这些研究为依据，局部调整居住建筑高度的管理控制要求。在Ⅲ类建设控制地带管理规定中增加“本地带内村庄应尽量搬迁至一般墓葬区以外，确需原地安置的项目，在经过充分论证后，建筑物、构筑物总高度不应超过18米，建筑密度不应大于40%”。在Ⅳ类建设控制地带中增加“1）本地带内的城中村改造安置项目应尽量搬迁出郑韩故城城墙以外，确需原地安置的项目，在经过充分论证后，建筑物、构筑物总高度不应超过36米，建筑密度不应大于40%。2）截至2018年9月4日之前，经河南省、新郑市相关行政部门审批通过的本地带内棚户区或城中村改造项目，如按已批复的位置、范围与计划安置规模，建筑物、构筑物总高度超过36米，应补充论证其必要性，且高度不应超过50米。”这些规定在整体保护遗址的要求下，有针对性的解决了紧迫的城中村改造问题，协调居民提高生活质量需求与文物保护之间的矛盾。

四、结语

郑韩故城保护规划修编，针对原规划存在的保护措施执行难度大、旧城改造与新农村建设需求较难满足的困境，着重协调遗址保护与城市发展的关系，引入数据分析手段，建立了统一的数据库与保护规划智能分析支撑平台，提出了“平衡差额”的分析方法。依靠这些创新性科技手段与研究方法，对城市发展进度、保护区划范围、城区用地类型、城区建设规模与违规建设规模等数据进行多维度分析，清晰明确的量化了郑韩故城集中分布区与新郑市中心城区之间的关系，颠覆原有“整体保护较差”主观经验认知，找出造成遗址与城市关系紧张的局部焦点。以这些分析数据与结论为基础，确定了“整体保护与局部调整”的规划策略。在管理措施规划中，再次运用数据分析与平台支撑，具体条件具体分析，制定出分级分类分区的管理规定，保障了保护区划执行的有效性。

大遗址保护与城市发展有着共同目标，即“全面建成小康社会，实现中华民族伟大复兴”。在城市快速发展的背景下，与城市叠压的大遗址保护规划，应以协调遗址保护与城市发展为目标之一。运用数据量化分析方法为理清与协调两者关系提出有效方案，提升了保护规划的科学化与精细化，对于其他同类型大遗址保护具有借鉴意义。

（本文图片由作者自绘）