基于GIS的四川省傳統(tǒng)村落空間分布研究

吳彩燕 宋 林

(西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 四川綿陽(yáng) 621010)

傳統(tǒng)村落，又稱古村落，是指形成較早，具有一定歷史、文化與社會(huì)價(jià)值的村落[1]。如今，經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)，越來(lái)越多的傳統(tǒng)村落已經(jīng)淡出了人們的視野。為了更好地保護(hù)這些傳統(tǒng)村落，國(guó)家高度重視，并投入了很大的精力對(duì)傳統(tǒng)村落進(jìn)行全國(guó)性的摸底調(diào)查，分別于2012年、2013年、2014年和2016年進(jìn)行了4次中國(guó)傳統(tǒng)村落評(píng)選與公示。

傳統(tǒng)村落是珍貴的文化遺產(chǎn)，也是區(qū)域地理以及傳統(tǒng)文化研究中的重要對(duì)象。目前，已有部分學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)村落相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究，內(nèi)容主要包括傳統(tǒng)村落的旅游開發(fā)、空間布局、保護(hù)發(fā)展、文化景觀、建筑風(fēng)貌等[2-14]。劉沛林等[15]從“意象”出發(fā)，把中國(guó)古村落景觀概括為4個(gè)基本意象，并通過(guò)差異比較初步研究了我國(guó)古村落景觀的多維空間立體圖象。康璟瑤等[16]以前3批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落為研究對(duì)象，討論了中國(guó)傳統(tǒng)村落分布與經(jīng)濟(jì)、人口、地形、交通、城市格局等要素之間的關(guān)系。馮亞芬等[17]對(duì)廣東省傳統(tǒng)村落的空間分布特征進(jìn)行了深入研究，并探討了影響其分布的因素。何小芊等[18]針對(duì)湘鄂贛地區(qū)的550個(gè)傳統(tǒng)村落，運(yùn)用空間分析方法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，從市域、縣域兩個(gè)尺度出發(fā)探討了村落的空間分異及影響因素。蔣姝婷[19]從傳統(tǒng)村落民宿旅游角度出發(fā)，通過(guò)回歸方程的構(gòu)建，提出可持續(xù)發(fā)展模式及發(fā)展對(duì)策。季誠(chéng)遷[20]從文化生態(tài)學(xué)視角闡述了肇興侗寨的古村落與生態(tài)環(huán)境和文化環(huán)境之間的關(guān)系。雖然目前對(duì)于傳統(tǒng)村落的研究成果在不斷增多，但從計(jì)量地理學(xué)角度研究省域內(nèi)部傳統(tǒng)村落的分布特征的報(bào)道較少。因此，筆者在前人研究成果的基礎(chǔ)上，從計(jì)量地理學(xué)與GIS的角度對(duì)四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的空間分布進(jìn)行探討，為四川省傳統(tǒng)村落保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

四川省位于北緯26°03′～34°19′，東經(jīng)97°21′～108°12′ 之間，地處長(zhǎng)江上游，與陜西、重慶、貴州、云南、西藏、甘肅、青海7省(市)交界。四川省的地形地貌復(fù)雜多樣，同時(shí)兼具山地、平原、丘陵和高原4種地貌類型，高度差異大，地勢(shì)西高東低。四川省人口眾多，資源豐富，是我國(guó)的西部大省，也有著眾多的傳統(tǒng)村落。如表1所示，在四川省前4批225個(gè)國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落中，第1-4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落對(duì)應(yīng)的數(shù)量分別為20，42，22，141個(gè)，其具體分布情況如圖1所示。

表1 四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of the first four batches of national traditional villages in Sichuan Province

圖1 四川省傳統(tǒng)村落分布圖Fig.1 Distribution map of traditional villages in Sichuan Province

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

(1)傳統(tǒng)村落數(shù)據(jù)及整理。文中的四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的名稱、地點(diǎn)、數(shù)量等數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部官網(wǎng)(http://www.mohurd.gov.cn/)。全國(guó)前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落總計(jì)4 157個(gè)村落，其中，四川省的前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落總計(jì)225個(gè)，通過(guò)Excel將以上數(shù)據(jù)整理成表。通過(guò)百度地圖API獲得四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的經(jīng)緯度坐標(biāo)，將其錄入到整理的傳統(tǒng)村落的Excel表格中，在ArcGIS軟件中將表格導(dǎo)入、建立數(shù)據(jù)庫(kù)、轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)，以點(diǎn)圖層的形式顯示并保存。

(2)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。研究所需的四川省市級(jí)行政區(qū)劃的矢量圖層數(shù)據(jù)與DEM(Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)均來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn/)。

2 研究方法

本文采用GIS與計(jì)量地理的相關(guān)方法。從計(jì)量地理學(xué)角度引入統(tǒng)計(jì)模型，從分布類型(最鄰近點(diǎn)指數(shù))、集中程度(地理集中指數(shù)與空間基尼系數(shù))、均衡程度(不平衡指數(shù))、分布密度(核密度估計(jì)法)4個(gè)方面對(duì)四川省前4批傳統(tǒng)村落的空間分布特征進(jìn)行探究。

2.1 最鄰近點(diǎn)指數(shù)

(1)

(2)

式中：m為四川省的傳統(tǒng)村落點(diǎn)個(gè)數(shù)；A為研究區(qū)的面積；D為傳統(tǒng)村落的點(diǎn)密度。

2.2 地理集中指數(shù)

地理集中指數(shù)可用于研究傳統(tǒng)村落空間分布的集中程度，其公式為：

(3)

式中：G表示四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的實(shí)際地理集中指數(shù)；四川省第i個(gè)市內(nèi)的傳統(tǒng)村落數(shù)量用Xi表示；t為四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落總數(shù)；n為四川省省內(nèi)的市區(qū)總數(shù)。G值介于 0～100之間，若G值越接近100，說(shuō)明四川省內(nèi)的傳統(tǒng)村落分布越集中；G值越接近于0，則越分散。設(shè)G0為傳統(tǒng)村落平均分布于省內(nèi)各市區(qū)時(shí)的地理集中指數(shù)，其計(jì)算公式為：

(4)

式中：t為四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落總數(shù);n為四川省的市區(qū)總數(shù)。當(dāng)G>G0時(shí)，呈集中分布，反之，若G

2.3 空間基尼系數(shù)

空間基尼系數(shù)可以測(cè)量研究對(duì)象空間分布的均衡程度，運(yùn)用空間基尼系數(shù)來(lái)度量傳統(tǒng)村落在四川省各個(gè)市區(qū)中的空間分布狀況，探究其在四川省內(nèi)的分布變化規(guī)律，其公式為：

(5)

式中：Gini表示空間基尼系數(shù)；Pi表示四川省內(nèi)第i個(gè)市區(qū)內(nèi)的傳統(tǒng)村落個(gè)數(shù)占全省傳統(tǒng)村落總數(shù)的比重；n表示四川省的市區(qū)總數(shù)?？臻g基尼系數(shù)的取值介于0～1之間，其取值越大，表明四川省傳統(tǒng)村落空間分布的集中程度越高，取值越小則表示傳統(tǒng)村落的集中程度越低。

2.4 不平衡指數(shù)

用于反映區(qū)域要素分布均衡程度的不平衡指數(shù)，能夠體現(xiàn)四川省前4批的國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落在省內(nèi)各市區(qū)中分布的均衡性，其計(jì)算公式為：

(6)

式中：S表示不平衡指數(shù)；n代表四川省的市區(qū)總數(shù)；Yi表示四川省各個(gè)市區(qū)擁有的國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落數(shù)量在全省總數(shù)的占比從大到小排序后第i位的累計(jì)百分比。不平衡指數(shù)S的取值范圍為0～1，當(dāng)S=0時(shí)，表示傳統(tǒng)村落在四川省內(nèi)各市區(qū)中平均分布；當(dāng)S=1時(shí)，表示在四川省的某一市區(qū)內(nèi)集中分布。

2.5 核密度估計(jì)法

本文采用核密度估計(jì)法來(lái)對(duì)四川省的傳統(tǒng)村落分布的密集程度進(jìn)行分析，其計(jì)算公式為：

(7)

3 四川省傳統(tǒng)村落空間分布特征分析

3.1 空間分布類型

圖2 平均最鄰近處理結(jié)果報(bào)表Fig.2 Average nearest neighbor processing result report

3.2 空間分布集中程度

對(duì)于四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的空間分布的集中程度的研究，本文通過(guò)地理集中指數(shù)與空間基尼系數(shù)兩個(gè)統(tǒng)計(jì)模型來(lái)進(jìn)行計(jì)算分析，兩個(gè)模型的結(jié)合相互驗(yàn)證相互補(bǔ)充，使得結(jié)果更具說(shuō)服力。四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落在各個(gè)市區(qū)中的具體分布情況如表2所示。

在兩個(gè)統(tǒng)計(jì)模型的計(jì)算中，四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的總數(shù)t=225，四川省省內(nèi)的市區(qū)總數(shù)n=21。通過(guò)地理集中指數(shù)公式計(jì)算出所求的地理集中指數(shù)G=28.66，若這些傳統(tǒng)村落在四川省內(nèi)各市區(qū)平均分布時(shí)，G0=28.21。由于G>G0，說(shuō)明四川省傳統(tǒng)村落的分布從整體上看較為集中。通過(guò)空間基尼系數(shù)的計(jì)算公式可以計(jì)算出四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的空間基尼系數(shù)Gini=0.94，表明國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落在四川省內(nèi)分布的集中程度較高。

3.3 空間分布均衡程度

經(jīng)計(jì)算得出四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的不平衡指數(shù)S=0.44，可以知道四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落在各個(gè)市區(qū)分布不均衡。通過(guò)繪制對(duì)應(yīng)的洛倫茲曲線(如圖3所示)可發(fā)現(xiàn)，有近60%的傳統(tǒng)村落分布在阿壩藏族羌族自治州(16.00%)、甘孜藏族自治州(13.78%)、瀘州市(11.56%)、綿陽(yáng)市(6.22%)、巴中市(5.78%)與自貢市(5.78%)這6個(gè)市州中。

3.4 空間分布密度

通過(guò)核密度計(jì)算公式，并利用ArcGIS軟件中的核密度分析對(duì)四川省的225個(gè)國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落進(jìn)行可視化處理，生成核密度分布圖，可以看到四川省的國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落在空間上的分布集聚區(qū)。制圖時(shí)結(jié)合Silverman的“經(jīng)驗(yàn)法則”，經(jīng)多次試驗(yàn)最終選取帶寬為80 km，核密度分析結(jié)果如圖4-圖8所示。

由核密度分析結(jié)果可見，四川省第1-4批傳統(tǒng)村落的分布均有對(duì)應(yīng)的高密度聚集區(qū)。從圖4可知，第一批的傳統(tǒng)村落的密集區(qū)有甘孜州、阿壩州、廣元巴中南充三市交界處、雅安成都兩市交界處；從圖5可知，第二批的傳統(tǒng)村落的密集區(qū)有阿壩州、瀘州市、內(nèi)江自貢兩市交界處、雅安市；從圖6可知，第三批的傳統(tǒng)村落的密集區(qū)有內(nèi)江自貢瀘州三市交界處、宜賓瀘州兩市的省界處；從圖7可知，第四批的傳統(tǒng)村落的密集區(qū)有瀘州自貢內(nèi)江三市、巴中達(dá)州兩市交界處、綿陽(yáng)德陽(yáng)兩市交界處、阿壩州。

圖4 四川省第一批傳統(tǒng)村落核密度分布圖Fig.4 Nuclear density distribution map of the first batch of traditional villages in Sichuan Province

圖5 四川省第二批傳統(tǒng)村落核密度分布圖Fig.5 Nuclear density distribution map of the second batch of traditional villages in Sichuan Province

圖6 四川省第三批傳統(tǒng)村落核密度分布圖Fig.6 Nuclear density distribution map of thethird batch of traditional villages in Sichuan Province

圖7 四川省第四批傳統(tǒng)村落核密度分布圖Fig.7 Nuclear density distribution map of the fourth batch of traditional villages in Sichuan Province

如圖8所示，從四川省的前4批傳統(tǒng)村落整體的核密度分布上看，傳統(tǒng)村落在空間上集中在四川省東南部，主要是在瀘州、內(nèi)江、自貢、宜賓一帶，在這4個(gè)市的交界處形成了一個(gè)較大的密集區(qū)，該聚集區(qū)呈東南-西北走向的帶狀分布；其次，在阿壩州的東南部、巴中達(dá)州交界處、德陽(yáng)綿陽(yáng)兩市交界處等地區(qū)也有較小的塊狀密集分布區(qū)。

圖8 四川省前4批傳統(tǒng)村落整體核密度分布圖Fig.8 Distribution map of the overall nuclear density of the first four batches of traditional villages in Sichuan Province

3.5 傳統(tǒng)村落空間分布特征驅(qū)動(dòng)力分析

3.5.1 自然地形條件

通過(guò)統(tǒng)計(jì)匯總傳統(tǒng)村落所處地區(qū)的自然地形條件，可以得到四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落所在地的地形條件統(tǒng)計(jì)表，如表3所示。由表3可知，就海拔高度而言，四川省的傳統(tǒng)村落在200～700 m的低海拔地區(qū)分布占比近半數(shù)，為47.11%，在3 000 m以上的高海拔地區(qū)分布較少；傳統(tǒng)村落所處地區(qū)地形坡度在0°～5° 的數(shù)量占比為42.22%，在坡度較大的地區(qū)分布很少；從地形起伏度的占比可見，四川省的傳統(tǒng)村落多分布在地形起伏較小的地區(qū)；從地表粗糙度來(lái)看，在地表粗糙度為1.00～1.03的地區(qū)村落占比75.11%，而地表粗糙度較大的地區(qū)分布極少。通過(guò)表3的分析可以發(fā)現(xiàn)，中低海拔、地形起伏較小、地勢(shì)平坦的地區(qū)更有利于四川省傳統(tǒng)村落的發(fā)展與保存。

表3 四川省傳統(tǒng)村落地形條件統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistical table of the topographical conditions of traditional villages in Sichuan Province

3.5.2 社會(huì)人文條件

結(jié)合四川省各市(州)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件(圖9)可以發(fā)現(xiàn)：甘孜、阿壩這兩個(gè)少數(shù)民族自治州的人口經(jīng)濟(jì)條件比較欠缺，但這兩個(gè)地區(qū)的傳統(tǒng)村落分布數(shù)量卻很多；成都的人口經(jīng)濟(jì)交通條件好，傳統(tǒng)村落的數(shù)量較少；瀘州、綿陽(yáng)、巴中這些人口經(jīng)濟(jì)交通條件欠發(fā)達(dá)地區(qū)，傳統(tǒng)村落的數(shù)量占比較大。分析圖9可知，人口眾多、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)不利于傳統(tǒng)村落的發(fā)展與保存，少數(shù)民族地區(qū)的傳統(tǒng)村落的保存相對(duì)較好，交通要素對(duì)傳統(tǒng)村落的影響不太明顯。

圖9 四川省傳統(tǒng)村落社會(huì)人文條件統(tǒng)計(jì)圖Fig.9 Statistical map of the social and humanistic conditions of the traditional villages in Sichuan Province

4 結(jié)論

本文利用GIS技術(shù)與計(jì)量地理方法，從宏觀角度對(duì)四川省前4批的225個(gè)國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的空間分布進(jìn)行了分析，得到以下結(jié)論：(1)四川省前4批國(guó)家級(jí)傳統(tǒng)村落的分布類型為凝聚型；(2)四川省傳統(tǒng)村落在整體上呈現(xiàn)集中分布，且集中程度較高；(3)四川省的傳統(tǒng)村落在市域尺度上分布不均勻，在阿壩、甘孜、瀘州、綿陽(yáng)、巴中和自貢6個(gè)市州中就有59.11%的傳統(tǒng)村落分布；(4)四川省的前4批傳統(tǒng)村落分布具有密集性，在四川省東南部的瀘州、內(nèi)江、自貢、宜賓4市的交界處形成了一個(gè)較大的呈東南-西北走向的帶狀密集區(qū)，在阿壩東南部、巴中達(dá)州交界處、德陽(yáng)綿陽(yáng)交界處等地區(qū)也有較小的塊狀密集分布區(qū)；(5)地形、交通、民族及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等條件影響四川省傳統(tǒng)村落的空間分布。