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江苏规划:以人工智能辅助沿海特色风貌资源挖掘
2022-06-06 10:22:00  来源:江苏省规划设计集团  
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近日,江苏省委办公厅、省政府办公厅印发《关于在城乡建设中加强历史文化保护传承的实施意见》,要求“深入挖掘沿海地区历史文化资源,重视张謇盐垦文化保护彰显,以范公堤与串场河历史文化串联为主线,着力塑造‘缤纷百里’‘生态百里’‘蓝湾百里’滨海特色风貌。”江苏省规划设计集团服务全省沿海特色风貌塑造,积极贯彻落实省委省政府关于沿海特色风貌塑造各项要求,围绕关键问题尝试探索江苏沿海特色风貌塑造的新方法和新路径。

现状分析资源挖掘“空缺”大

江苏沿海地区包括连云港、盐城、南通三市,陆域面积约3.6万平方公里,2020年常住人口超过1900万,拥有954公里海岸线,滨海湿地规模约占全国的18%,沿海滩涂总面积约占全国的1/4。区域内拥有约5000平方公里潮间带滩涂,动物种群资源丰富,在全球生态网络中具有重要价值。

从唐代淮南节度判官黜陟使李承实筑堤堰,堤外煮盐,堤内开垦;到19世纪末20世纪初张謇垦牧,出现众多城镇聚落;再到20世纪五十年代到七十年代知识青年在沿海地区下乡垦荒,沿海地区人口规模进一步增加,留下了众多价值丰厚的历史文化遗存,见证了几千年来人类不断适应自然、改造自然的历史过程。

为了摸清江苏沿海地区特色风貌资源家底,项目团队聚焦自然生态、历史文化和城乡聚落三大类要素,整合梳理超过2000处特色风貌资源点,形成名录并绘制分布图。

江苏沿海三市特色风貌资源分布图

通过近年来的调查研究发现,在江苏沿海地区仍然有大量以不同类型大地景观为代表的文化遗产尚未为人所发现,因其量广而面大,传统的调查分析方法难以对其进行快速准确的识别。从盐田到良田的变化,见证了特定阶段人类认识自然改造自然的历史过程,承载着丰厚的历史文化价值和精神内涵。这些以特定地域大地景观为代表的遗产在沿海地区广阔分布,常规的分析方法仅能识别出这些大地景观的基本类型以及典型区域,无法全面、快速识别全域,且存在误差,这些重要的遗产往往由于未能被准确识别或者价值认知不够充分而面临被破坏的风险。

科技赋能“AI人工智能”显身手

通过对现有资料的整理,项目团队初步锁定江苏沿海中部——盐城市大丰区,将沿海地区大地景观分为里下河水田-古盐场水田-垦牧条田-建国后农场-沿海养殖区域五类。里下河水田依托现有水系,肌理多样而自由;古盐场水田呈现早期盐场的肌理特征;垦牧条田肌理相对规整,但受制于当时的技术条件,尺度和规模较小;建国后的农场则普遍尺度较大;沿海养殖区域主要依托现有滩涂布局,尺度与古盐场相比更大。

团队利用现有已识别的具有典型代表性的五类大地景观影像作为基础,向DeeplabV3+卷积神经网络喂给数据,通过AI人工智能识别不同类型大地景观的基本特征,进而对大丰区全域开展全覆盖式的影像图识别。

AI人工智能识别图斑与影像图比对

此次DeeplabV3+卷积神经网络训练包括80个epoch,每个epoch训练27444次,累计经过200万次以上的训练后,损失函数下降为0.29,精确率达到84%,识别效果良好。通过影像图对比、产权边界对比等方法,将识别出来的图斑与收集数据一一核实,达到95%以上的匹配率,证明分析结果准确性较高。

经过大量的机器学习后,DeeplabV3+卷积神经网络在短时间内即准确识别出五类大地景观的具体分布区域。

项目团队将AI识别出的五类大地景观纳入特色风貌资源名录,根据价值重要性、空间关联性设置赋值进行加权计算,以分析结果为基础,划定保护分区,同时从中选取相应的资源点纳入保护名录,进一步优化特色风貌空间结构。

扩大范围 特色风貌深入挖掘

为进一步验证这一方法的可行性,项目团队将研究范围及时向整个沿海地区扩大。

根据已识别出的图斑显示,在江苏沿海地区陆域范围内,垦牧遗产总面积高达570平方公里,其中南通就有380平方公里,占比接近2/3;盐城有180平方公里,无论从规模还是分布来看,都大幅超出现有认知。属于建国后农场的遗产总面积高达2460平方公里,其中连云港就有1630平方公里,占比接近2/3;盐城有660平方公里,规模位列第二。

从垦牧遗产和建国后农场遗产的分布密度来看,垦牧遗产分布较为密集的地区集中在南通市域中部沿海,建国后农场遗产分布较为密集的地区集中在盐城和连云港市域东部。各类大地景观资源类型最丰富、分布最密集的县(区)为盐城市的大丰区和射阳县,是能够系统展示沿海地区大地景观历史文化价值和精神内涵的重点区域。南通市如东县和通州区东部现状存有规模较大的垦牧遗产,有待进一步加强挖掘和保护。

AI人工智能识别的区县农业文化景观分布图

利用AI人工智能(DeeplabV3+卷积神经网络)技术,项目团队通过构建学习模型初步形成了一种相对准确的大地景观识别方法,试图更为深入地挖掘承载着丰富价值的沿海特色风貌资源。未来,团队还计划将该技术应用于全省大尺度文化遗产的识别与保护,进一步增强城乡历史文化资源保护的系统性和整体性,更好地服务全省特色风貌塑造工作。

标签:江苏规划;特色风貌;人工智能
责编:蒋丽
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