基于GIS的傳統(tǒng)建筑分布特征及影響因素分析*
——以安徽省潛山市為例

儲金龍 張 俊 汪勇政 陳偉煊

引言

近年來，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化對鄉(xiāng)村的滲入，傳統(tǒng)村落逐漸式微，因而國家對傳統(tǒng)村落的保護和文化傳承愈加重視。作為傳統(tǒng)村落的重要組成部分，傳統(tǒng)建筑地位鮮明，傳統(tǒng)建筑及其外部空間作為使用率較高的居民生產(chǎn)生活空間被廣泛關注。2017年10月18日，習近平總書記在十九大報告中提出鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，指明農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展的重要性[1]。鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的提出，既肯定了鄉(xiāng)村發(fā)展在時代進程中的重要性，也是對鄉(xiāng)村建設路徑探索的政策支持。傳統(tǒng)建筑承載著濃厚的自然、歷史、文化價值，在鄉(xiāng)村旅游和農(nóng)村發(fā)展中占有重要的地位。探究其在空間形態(tài)上的分布特征，為后續(xù)的保護利用工作提供理論指導，為相關政策與規(guī)劃的制定提供技術支撐。

對傳統(tǒng)建筑的研究已有大量的文獻與理論，從研究內(nèi)容上來看，主要圍繞古建筑遺產(chǎn)保護與旅游利用[2]、傳統(tǒng)建筑旅游開發(fā)[3]、傳統(tǒng)建筑文化的保護和發(fā)展[4]；從研究方法上來看，多采用建筑學、旅游學、民俗學和文化學的研究理論和方法，從地理學視角研究古建筑遺產(chǎn)時空分布的成果較少[5-6]。本文在中央提出鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的宏觀背景下，以潛山市域285個傳統(tǒng)建筑為研究對象，運用空間計量分析和GIS手段等研究方法，探究潛山市域內(nèi)傳統(tǒng)建筑的空間分布特征及其影響因素，以期為今后傳統(tǒng)建筑的保護利用和可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

潛山市春秋時屬皖國，山稱皖山，水稱皖水，城稱皖城，安徽省簡稱“皖”即源于此，市域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L氣候區(qū)，四季分明[7]；地形地貌上呈現(xiàn)河流縱橫、山脈起伏；地勢西北高東南低，由西北向東南呈梯狀延伸為中低山區(qū)、丘陵、崗地和平原。潛山市東南與懷寧縣毗連，西南、西北分別與太湖縣、岳西縣接壤，東北與桐城市依山傍水，北部與六安市所轄舒城縣交界。潛山市位于江淮之間在文化分區(qū)上屬淮河流域文化區(qū)，處在我國南方文化和北方文化的過渡區(qū)，中華文明的主要發(fā)源地之一[8]。

傳統(tǒng)建筑數(shù)據(jù)主要來源于潛山市傳統(tǒng)建筑普查項目，研究區(qū)域為潛山市域范圍內(nèi)15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（槎水鎮(zhèn)、痘姆鄉(xiāng)、官莊鎮(zhèn)、黃柏鎮(zhèn)、黃泥鎮(zhèn)、黃鋪鎮(zhèn)、龍?zhí)多l(xiāng)、塔畈鄉(xiāng)、源潭鎮(zhèn)、水吼鎮(zhèn)、天柱山鎮(zhèn)、王河鎮(zhèn)、五廟鄉(xiāng)、油壩鄉(xiāng)、余井鎮(zhèn)）所轄78個行政村。涉及的其他數(shù)據(jù)來源于潛山市提供的統(tǒng)計年鑒、相關規(guī)劃等。借助谷歌地圖，取傳統(tǒng)建筑斑塊的質(zhì)點作為坐標，通過標注取得各個傳統(tǒng)建筑的坐標位置，并將坐標導入Excel中。最后，將以上獲取的地理坐標導入ArcGIS中生成點文件，通過ArcGIS10.2對地圖矢量化，得到潛山市傳統(tǒng)建筑空間分布圖。

1.2 研究方法

采用空間點模式分析方法，將傳統(tǒng)建筑以點要素的形式表現(xiàn)在地圖上，進而進行一系列的地理信息技術分析處理。

1.2.1 核密度分析

本文利用GIS中基于核密度估計法的空間平滑法（Spatial Smoothing），運用ArcGIS10.2 軟件Spatial Analyst中的核密度分析工具對 285個傳統(tǒng)建筑進行核密度分析，生成潛山市傳統(tǒng)建筑的核密度分布格局圖。本文采用核密度估計法的空間平滑法，它可以使離散點數(shù)據(jù)直觀并定量地分析其空間趨勢，通過強化空間分布模式的顯示，可以客觀準確地表達建筑點的空間分布狀況。核密度估計法的基本表達方式：

式中，k為核密度方程，h為帶寬，n為帶寬范圍內(nèi)的點數(shù)，d為數(shù)據(jù)的維數(shù)。采用二維核密度函數(shù)對研究區(qū)的數(shù)據(jù)進行計算，計算公式為：

式中，x、y為帶寬范圍內(nèi)待估算柵格中心點坐標，（x，y）為和（xi，yi）之間的距離。

1.2.2 地理集中指數(shù)

地理集中指數(shù)是描述一個地理要素集中化程度的重要指標，其公式為：

式中：G為傳統(tǒng)建筑的地理集中指數(shù)；Xi為第i個地市的傳統(tǒng)建筑數(shù)量；T為潛山市傳統(tǒng)建筑總數(shù)；n為鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)。G取值在0~100之間，G值越大，傳統(tǒng)建筑分布越集中；G值越小，則分布越分散。

1.2.3 不平衡指數(shù)法

不平衡指數(shù)可用來衡量各傳統(tǒng)建筑在不同區(qū)域內(nèi)的分布均衡程度，一般使用計算洛倫茨曲線均衡指數(shù)的公式來計算：

式中：n為區(qū)域的個數(shù)；yi為各區(qū)域內(nèi)傳統(tǒng)建筑在總區(qū)域內(nèi)所占比重從大到小排序后第i位的累計百分比。不平衡指數(shù)S>0，但S<1，如果傳統(tǒng)建筑均分布在各區(qū)域中則S=0；若傳統(tǒng)建筑全部集中于一個區(qū)域中，則S=1。

2 傳統(tǒng)建筑分布特征

2.1 傳統(tǒng)建筑不同尺度空間格局特征

使用核密度分析確定潛山市域的傳統(tǒng)建筑均衡性。核密度帶寬h主要根據(jù)底圖尺度及地理現(xiàn)象特點來選擇，通過ArcGIS的核密度分析工具進行多次試驗，選擇0.9km帶寬進行分析，結(jié)果如圖1所示。

潛山市傳統(tǒng)建筑空間分布格局呈集聚狀，高密度集聚區(qū)少而分散。兩個高密度聚集區(qū)分別位于西部山區(qū)和北部山地地區(qū)。大致范圍包括天柱山山脈下的水吼鎮(zhèn)、五廟鄉(xiāng)及北部的官莊鎮(zhèn)。

為分析淮河流域文化區(qū)內(nèi)潛山市傳統(tǒng)建筑的空間冷熱點特征，將傳統(tǒng)建筑具體集聚區(qū)落實到鄉(xiāng)鎮(zhèn)級，利用ArcGIS 10.2中的熱點工具來探測潛山市域內(nèi)傳統(tǒng)建筑分布的熱點區(qū)，并對其進行可視化操作，如圖2?？傮w看來，潛山市傳統(tǒng)建筑冷熱點分布顯著，區(qū)內(nèi)一階熱點區(qū)共有2個，大致位于北部官莊鎮(zhèn)和西部水吼鎮(zhèn)，是潛山市傳統(tǒng)建筑分布的主要區(qū)域；二階熱點區(qū)共有3個，分別是官莊鎮(zhèn)北部、水吼鎮(zhèn)南部；其他區(qū)域均為冷點區(qū)。冷熱點的失衡一般是由于有利和不利因素構(gòu)成。

2.2 潛山市域傳統(tǒng)建筑分布特征

2.2.1 集中程度分析

潛山市域共劃分為 15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，使用地理集中指數(shù)來計算傳統(tǒng)建筑鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的集中程度。由表1可得，潛山市傳統(tǒng)建筑總數(shù)T=285，鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)n=15。通過計算，可知潛山市傳統(tǒng)建筑的地理集中指數(shù)G=37.6。假設285個傳統(tǒng)建筑在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)平均分布，則地理集中指數(shù)G=81.6，37.6遠遠小于81.6，表明在市域尺度上，傳統(tǒng)建筑的分布較為分散。

表1 潛山市傳統(tǒng)建筑分布統(tǒng)計表

2.2.2 平衡程度分析

使用不平衡指數(shù)深入衡量各傳統(tǒng)建筑在鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域的分布均衡程度，計算結(jié)果如表2。通過計算不平衡指數(shù)，測量傳統(tǒng)建筑在潛山市域的分布均衡狀況，得出其不平衡指數(shù) S=0.53，表明傳統(tǒng)建筑在潛山市分布不均衡。通過分析可以看出潛山市傳統(tǒng)建筑位于山區(qū)的占傳統(tǒng)建筑總數(shù)的80%左右，所得結(jié)果與集中程度相符。依據(jù)地形將潛山市域分為山區(qū)和平原兩大區(qū)域。

2.3 時間分布特征

潛山市傳統(tǒng)建筑大多始建于明清，如圖3-4所示，元以前的傳統(tǒng)建筑占總數(shù)的4%，明代的傳統(tǒng)建筑占總數(shù)的12%，清代傳統(tǒng)建筑占總數(shù)的65%，民國傳統(tǒng)建筑占總數(shù)的13%，新中國成立后建筑占總數(shù)的6%。其中傳統(tǒng)建筑主要分布在明清時期，占整個傳統(tǒng)建筑分布的77%。

3 傳統(tǒng)建筑分布影響因素分析

3.1 自然環(huán)境因素

3.1.1 地形地貌

丘陵山地自身險要的地形因素形成了相對封閉的地理空間，在交通、通信不便的歷史時期里有效地減少了這些區(qū)域與外界的溝通交互，受外來文化沖擊小，降低了現(xiàn)代社會發(fā)展對建筑的影響，為傳統(tǒng)建筑的發(fā)展與傳承提供了優(yōu)質(zhì)的地理環(huán)境空間，同時也留存了相當一部分的傳統(tǒng)建筑。另一方面，長江中下游沖積平原處于我國第三階梯，氣候溫暖濕潤，宜居宜耕的特點使得傳統(tǒng)建筑經(jīng)世累代在此聚集，給傳統(tǒng)建筑生長提供了良好的先天環(huán)境。因此聚落與傳統(tǒng)建筑在相對封閉的地理環(huán)境下形成了各具特色的民俗民風，并在歷史長河中較好的保存了下來（圖5-6）。

3.1.2 水系

傳統(tǒng)建筑分布與水系密切相關，水系不僅為傳統(tǒng)建筑的形成與發(fā)展提供了豐富的水資源，同時也是重要的交通廊道，影響傳統(tǒng)建筑在微觀和宏觀尺度上的空間布局與空間態(tài)勢。潛山市域傳統(tǒng)建筑具有沿皖河、潛水、沙河等干、支流分布的特征，河流沿線是傳統(tǒng)建筑集中分布的區(qū)域。運用ArcGIS 10.2對潛山市域的主要河流進行緩沖區(qū)分析，發(fā)現(xiàn)在1km緩沖區(qū)范圍內(nèi)分布著41個傳統(tǒng)建筑，約占流域內(nèi)傳統(tǒng)建筑總數(shù)的14.4%；在3km緩沖區(qū)范圍內(nèi)分布著173個傳統(tǒng)建筑，約占流域內(nèi)傳統(tǒng)建筑總數(shù)的60.7%（圖7-8）。

3.2 社會經(jīng)濟與人文因素

3.2.1 經(jīng)濟發(fā)展

隨著鄉(xiāng)村工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，傳統(tǒng)建筑數(shù)量銳減，大量青壯年勞動力外流，空心村現(xiàn)象頻顯，鄉(xiāng)村自身萎縮嚴重。高速的城鎮(zhèn)化進程對傳統(tǒng)建筑的保護和發(fā)展產(chǎn)生了極其不利的影響。對于研究區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)建筑稀疏的地區(qū)，城鎮(zhèn)發(fā)展起步雖早，但相關規(guī)劃政策及對傳統(tǒng)文化保護的意識缺乏，傳統(tǒng)建筑保留相對較少。近年來，傳統(tǒng)建筑及文化保護得到了重視。將傳統(tǒng)建筑個數(shù)與其所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心質(zhì)點距離中心城市的距離分別變量，可以看到傳統(tǒng)建筑的距離隨著傳統(tǒng)建筑的個數(shù)呈正相關，距離中心城市的距離越大，傳統(tǒng)建筑的個數(shù)越多（圖9）?？傮w來看，傳統(tǒng)建筑距離中心城市較遠，受到中心城市輻射影響較小，導致其所在區(qū)域的交通發(fā)展較為緩慢，城鎮(zhèn)化水平較低，使傳統(tǒng)建筑及其特有文化得以較為完整的保存下來。

表2 潛山市傳統(tǒng)建筑分布總數(shù)、比例及排位表

3.2.2 交通可達性

作為一個地區(qū)發(fā)展的重要條件，交通條件在傳統(tǒng)建筑的保護過程中扮演著重要的角色。運用ArcGIS 10.2軟件平臺，采用柵格分析方法對潛山市域的交通可達性進行分析評價，并以手動分類法對交通可達性進行分類。結(jié)合潛山市域的實際狀況，設定不同類型交通道路的平均行車速度，將高速公路、國道、省道、其他道路的平均行車速度分別設定為100 km/h、80 km/h、60km/h、20 km/h。對潛山市域傳統(tǒng)建筑空間分布與交通可達性進行耦合分析（圖10-11），發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)建筑大多分布在交通可達性相對較差的地區(qū)，傳統(tǒng)建筑空間分布與交通可達性呈現(xiàn)出較強的負相關關系。交通可達性較差的地區(qū)由于對外交通較為閉塞，受外界影響較小，遭受到的建設性破壞和開發(fā)性破壞相對較少，便于傳統(tǒng)建筑的保存與延續(xù)。

3.2.3 地域文化

皖江文化、淮河文化、徽文化、廬州文化形成了安徽四大文化圈，皖江文化不僅是中華文明的重要組成部分，還是中華文明的源頭之一[9]。潛山縣城（皖城）曾于東漢至南宋為郡、州、府治所駐地長達800多年，作為皖江文化的核心區(qū)，潛山歷史悠久，燦爛輝煌[10]。皖江文化對傳統(tǒng)建筑形成、發(fā)展、演變等過程影響深遠，風俗習慣影響建筑的特色，宗教意識影響建筑的形式。特有的地域文化為潛山傳統(tǒng)建筑的保存提供了良好的文化環(huán)境，對外來文化具有一定的緩沖，對傳統(tǒng)建筑的保護具有重要的推動作用。

4 結(jié)論與展望

潛山市域傳統(tǒng)建筑的空間分布類型為凝聚型，整體分布格局為北多南少、西多東少，高密度集聚區(qū)與熱點區(qū)分布具有相似性。從分布情況上看，潛山市域的集中性較強，具有分布不平衡性，區(qū)內(nèi)共形成兩個高密度集聚區(qū)，分別位于西部的水吼鎮(zhèn)山地地區(qū)和西南部的官莊鎮(zhèn)山地地區(qū)。潛山市傳統(tǒng)建筑冷熱點分布顯著，區(qū)內(nèi)一階熱點區(qū)共有 2 個，大致位于北部官莊鎮(zhèn)，西部水吼鎮(zhèn)；二階熱點區(qū)共有3個，分布在官莊鎮(zhèn)北部和水吼鎮(zhèn)南部；其他區(qū)域均為冷點區(qū)。

傳統(tǒng)建筑的空間分布也表現(xiàn)出集聚性和不平衡性，主要分布在西部山區(qū)和北部山區(qū)，數(shù)量接近區(qū)域內(nèi)總傳統(tǒng)建筑數(shù)量的79.6%，均落于市域西北部上；潛山傳統(tǒng)建筑的分布受地形、中心城市以及歷史文化的影響。傳統(tǒng)建筑的集聚區(qū)主要分布在西部及西南部的丘陵山地地形區(qū)內(nèi)，相對封閉獨立的區(qū)域環(huán)境及出入不便的交通條件、古時經(jīng)商積累的財富，加之人口遷移，還有距中心城市較遠的距離在很大程度上為傳統(tǒng)建筑的發(fā)展和保護提供了有利條件。

在城鎮(zhèn)化進程中，鄉(xiāng)村的振興建設應以不改變村民原有的文化習俗與生活習慣為前提，使農(nóng)民傳統(tǒng)耕作生活、企業(yè)工人集聚生活與外來游客旅游休憩交相適應；保持建筑生態(tài)景觀，維持原有農(nóng)業(yè)耕作，建設循環(huán)旅游經(jīng)濟綠色發(fā)展模式；以傳統(tǒng)建筑集中區(qū)為主要載體，建設主題觀光區(qū)，打造集農(nóng)業(yè)、休閑、觀光、旅游于一體的文化景觀區(qū)。再者，田園綜合體及美麗鄉(xiāng)村的構(gòu)建勢必要在鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行大范圍的開發(fā)和規(guī)劃，而傳統(tǒng)建筑集群在文化風俗上密切相關，與區(qū)域結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的文化生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定，不可按部就班制定單一規(guī)劃，須為其制定專項保護規(guī)劃，充分考慮傳統(tǒng)建筑的成型與延續(xù)所面臨的各環(huán)境特點。

傳統(tǒng)建筑在現(xiàn)代社會的快速發(fā)展潮流中脆弱不堪，因此對傳統(tǒng)建筑的保護與開發(fā)顯得尤為重要。相關研究可為人居環(huán)境提升提供技術手段，傳統(tǒng)建筑的活化利用可作為提升鄉(xiāng)村人居環(huán)境的觸媒，對鄉(xiāng)村地區(qū)人居環(huán)境的提升與發(fā)展具有現(xiàn)實意義；為全域旅游發(fā)展提供空間抓手，傳統(tǒng)建筑的系統(tǒng)性營造可成為傳統(tǒng)地域文化展示的重要平臺，對全域旅游戰(zhàn)略具有指導意義；為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供精神內(nèi)核，傳統(tǒng)建筑的保護發(fā)展可促進鄉(xiāng)村社會、經(jīng)濟、文化等各方面的全面提升，對鄉(xiāng)村振興具有發(fā)展意義。本文運用GIS空間分析方法探究了傳統(tǒng)建筑的空間分布特征及其影響因素，并未在其保護模式及利用方法上進行研究，有待進一步探討。