長(zhǎng)三角沙地圩田類型分布識(shí)別與形態(tài)特征分析

崔子淇 郭?。?/p>

沙地圩田主要分布于長(zhǎng)江下游沿江地帶，是古人圍墾江邊灘涂和江中新漲沙洲的產(chǎn)物。這些江岸邊新淤生的土壤含有豐富的有機(jī)質(zhì)，相當(dāng)肥沃，加上水利設(shè)施的逐步完善，具有較好的農(nóng)業(yè)耕種和灌溉條件，生產(chǎn)力較高。正如李本樟所說：“其濱江一帶為圩田，設(shè)堤防而立斗門以司吐納，往往稱沃壤?！盵1-2]①明洪武（1368—1398）年間“人水爭(zhēng)地”的現(xiàn)象愈演愈烈，人與自然的矛盾也日益尖銳。人們?cè)陂L(zhǎng)江兩岸利用漲灘圍墾，先后在馬馱沙、劉海沙、太平州墾殖，建設(shè)排水河道。位于長(zhǎng)江以北的如皋縣（今如皋市），其縣志中也有關(guān)于境內(nèi)永興圩、復(fù)興圩、百盛圩等150 余座圩區(qū)的文字記載，20 世紀(jì)中期前沿江便已形成狹長(zhǎng)的圩區(qū)地帶[3]。

長(zhǎng)三角地區(qū)是中國(guó)圩田景觀分布較廣、類型多樣、發(fā)育完善的典型地區(qū)，目前的研究主要集中在太湖平原、里下河平原、寧紹平原和皖東平原東部地區(qū)，內(nèi)容涉及類型劃分[4]、農(nóng)田水利[5-6]、管理分工[7-8]、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)[9-10]、風(fēng)景營(yíng)建[11]等多個(gè)方面。但由于沙地圩田以線性分布的形式跨越沿江地區(qū)的多個(gè)縣市，不同地區(qū)的景觀形態(tài)差異較大，相對(duì)獨(dú)立分散的史志文獻(xiàn)和圖紙資料仍需系統(tǒng)性梳理整合，因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于沙地圩田的關(guān)注度較低。長(zhǎng)三角沿江地區(qū)發(fā)育形成的時(shí)間跨度較大，各時(shí)期自然條件與社會(huì)環(huán)境存在差異，不同背景下的生成機(jī)制導(dǎo)致了沙地圩田景觀形態(tài)的多樣化。從類型學(xué)的觀點(diǎn)來看，人類建成環(huán)境的形成是一個(gè)與自身特征息息相關(guān)的連續(xù)過程，而且這種特征是可以識(shí)別并歸類的[12]。機(jī)器學(xué)習(xí)類人工智能具有強(qiáng)大的遙感圖像識(shí)別能力，可以替代人腦勞動(dòng)來提升研究效率和準(zhǔn)確性[13]，目前在土地覆蓋與利用分類[14-18]、城市肌理識(shí)別[19]、景觀肌理識(shí)別[20]等研究應(yīng)用中取得了一定的成果。

本研究以江流擺脫山體約束的起點(diǎn)南京作為長(zhǎng)江三角洲的頂點(diǎn)[21]，采用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（convolutional neural networks, CNN）的SegNet 語義分割網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)歷史遙感圖像中的沙地圩田分布范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)合歷史地理學(xué)、類型學(xué)、社會(huì)學(xué)等學(xué)科對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行判斷，從風(fēng)景園林的角度對(duì)沙地圩田的景觀形態(tài)分類進(jìn)行研究，對(duì)于長(zhǎng)三角沿江地區(qū)保護(hù)歷史文化遺產(chǎn)、建設(shè)生態(tài)廊道、促進(jìn)地區(qū)全面協(xié)同發(fā)展具有重要意義。

1 沙地圩田類型劃分與案例分析

沙地圩田主要分布于新三角洲平原，為長(zhǎng)江沿岸近2 000 年來形成的沖積平原地帶[22]。長(zhǎng)江入?？谟捎谑艿娇剖狭Φ淖饔?，北側(cè)河道屬于漲潮流性質(zhì)，上溯的泥沙大多不能被落潮流帶入大海，于是江中暗沙逐漸發(fā)展成為沙洲。這些沙洲最終會(huì)與北岸相連，南側(cè)江面仍然會(huì)孕育出新的沙洲并不斷重復(fù)上述過程[23]。其總體特征是北岸沙洲并岸，南岸邊灘擴(kuò)展，河道逐漸向東南偏移并束狹[24]。

沙地圩田便是在長(zhǎng)江江流所攜泥沙淤積成沙洲灘地后人工圍墾而成，《王禎農(nóng)書》中對(duì)于其特征給予了詳細(xì)的記載：“或?yàn)I大江，或峙中洲”，四周種植蘆葦蒹葭用以保護(hù)堤岸，“或中貫湖溝，旱則平溉，或傍繞大港，澇則泄水”，因此沒有旱澇之憂，還可利用江潮進(jìn)行自流灌溉[25]。

本研究選用的數(shù)據(jù)資料來源于美國(guó)地質(zhì)勘探局（United States Geological Survey, USGS）“鎖眼”遙感影像數(shù)據(jù)，型號(hào)為KH-5 ARGON 衛(wèi)星系統(tǒng)，成像時(shí)間是1966 年9 月27 日，空間分辨率為138 m。此外，還選用1908 年的1/2 萬南洋實(shí)地測(cè)量司測(cè)繪地圖，1917 年測(cè)繪、1945 年印刷的1/5 萬民國(guó)軍事委員會(huì)測(cè)繪地圖，1937 年的1/10 萬日本陸地測(cè)量部測(cè)繪地圖，以及本研究?jī)?nèi)容和地區(qū)相關(guān)的其他輿圖資料等。通過查找歷史文獻(xiàn)資料，將長(zhǎng)三角沿江地區(qū)各縣志記載中符合上述沙地圩田景觀特征的區(qū)域進(jìn)行整合與梳理，比對(duì)歷史測(cè)繪地圖和20 世紀(jì)60 年代“鎖眼”遙感影像，依據(jù)沙地圩田不同的生成機(jī)制和景觀結(jié)構(gòu)，初步劃分3 種類型：沙地內(nèi)圈圩田、沙地外灘圩田、江口新墾圩田（圖1）。

1 沙地圩田的形成機(jī)制與形態(tài)結(jié)構(gòu)Formation mechanism and morphological structure of sand flat polders

2 沙地圩田的典型案例Typical cases of sand flat polders2-1 瓜洲地區(qū)沙地內(nèi)圈圩田Inner sand flat polders in Guazhou area2-2 揚(yáng)中地區(qū)沙地外灘圩田Outer sand flat polders in Yangzhong area2-3 海門地區(qū)張芝山鎮(zhèn)附近新墾圩田Newly reclaimed polders near Zhangzhishan Town in Haimen area

3 語義分割結(jié)果與人工修正過程Semantic segmentation results and manual correction process3-1 標(biāo)記數(shù)據(jù)Tagged data3-2 SegNet 分割結(jié)果SegNet segmentation results3-3 置信度聚類分析Confidence cluster analysis3-4 人工目視解譯結(jié)果Results of manual visual interpretation

4 沙地圩田區(qū)域分布特征與水網(wǎng)發(fā)育動(dòng)力Regional distribution characteristics and water network development dynamics of sand flat polders4-1 長(zhǎng)三角地區(qū)岸線演變過程Evolution of shoreline in Yangtze River Delta4-2 長(zhǎng)三角地區(qū)3種類型沙地圩田的分布Distribution of three types of sand flat polders in the Yangtze River Delta4-3 區(qū)域尺度下3種類型沙地圩田水網(wǎng)密度和聚落分布Water network density and settlement distribution of three types of sand flat polder at regional scale

1.1 沙地內(nèi)圈圩田——瓜洲地區(qū)

沙地內(nèi)圈圩田于沿江內(nèi)陸地帶較為常見，是由發(fā)育基本成型的沙洲和大面積灘涂沙地內(nèi)部的低洼蕩地加以圍墾而成。如晉（265—420 年）時(shí)露出水面的瓜洲區(qū)，成為長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段中四面環(huán)水的馬蹄形沙洲，島上逐漸形成漁村、集鎮(zhèn)；唐（618—907 年）前期，因北側(cè)曲江淤塞而向北并岸。

瓜洲內(nèi)部河流湖泊縱橫，水網(wǎng)可分為河港和溝渠2 個(gè)等級(jí)。河港由潮溝發(fā)育演變而來，部分河港的河堤旁還掘有隨堤河，這些河堤隨著河港自然形成的方向逐漸連接成封閉的圈環(huán)型。隨著堤壩的層層累積，堤內(nèi)湖泊水位開始下降，逐漸沼澤化，人們圍繞著這些小型湖泊進(jìn)行再圍墾，在圩田內(nèi)部再開鑿溝渠引水灌溉。2～3 戶住宅組成的聚落組團(tuán)連同半包圍狀宅溝零星分布于溝渠的末端。據(jù)清光緒（1875—1908）年間縣志記載，當(dāng)岸線較為穩(wěn)定時(shí)會(huì)在外圍筑江堤，彼時(shí)環(huán)繞沙洲的堤岸被稱為“箍江大岸”，當(dāng)瓜洲向北并岸后僅保留南側(cè)江堤，堤上會(huì)設(shè)閘、壩、涵，用以連通江水、河港和田疇，成為除河堤、圩堤以外的第三道防洪線[26]（圖2-1）。

沙地內(nèi)圈圩田各個(gè)地區(qū)的沙洲、灘地發(fā)育條件不同導(dǎo)致開墾后的水網(wǎng)形態(tài)存在差異，河道溝渠密集蜿蜒無固定形態(tài)，聚落組團(tuán)分布的空間離散程度較高，通過測(cè)算“鎖眼”遙感影像得出河網(wǎng)密度區(qū)間為11～19 km/km2。

1.2 沙地外灘圩田——揚(yáng)中地區(qū)

沙地外灘圩田緊鄰長(zhǎng)江，是對(duì)江中發(fā)育中的小沙洲和江岸邊新淤漲沙地圍墾的結(jié)果，其特點(diǎn)是灘地的淤積與人們的圍墾同時(shí)進(jìn)行。如揚(yáng)中地區(qū)最初只是東晉時(shí)期（317—420 年）浮出江面的幾個(gè)小沙洲，江兩岸人們到沙洲種植蘆葦圍墾岸線，宋（960—1279 年）時(shí)形成近30 km 長(zhǎng)的沙洲群，眾多小沙洲逐漸連成一片。清咸豐五年（1855 年）黃河北歸，江中泥沙增長(zhǎng)較為穩(wěn)定，其余大小沙洲陸續(xù)浮出水面，清末民初（1900—1920 年）揚(yáng)中陸地的雛形形成，統(tǒng)稱太平洲[27]。

每個(gè)江中沙洲都存在一個(gè)島核，即沙岸穩(wěn)定后最先被圍墾的區(qū)域，在江中泥沙持續(xù)淤積的過程中，在舊圩堤外再次形成穩(wěn)定沙地后還利用同樣的方法圍墾，層層向外推進(jìn)，直至圩區(qū)與其他沙洲、岸線相接，呈明顯的環(huán)型或條帶型肌理。揚(yáng)中圩區(qū)由多個(gè)沙洲合并而來，因此存在多個(gè)較為復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)[22]。圩堤間會(huì)留出河港用以灌溉排水，利用低平的地勢(shì)和江水漲潮，沙地外灘圩田可進(jìn)行江水的自流灌溉。揚(yáng)中圩區(qū)四面環(huán)江，在各個(gè)小沙洲逐年不斷淤漲擴(kuò)張的過程中，形成完善的河港水系，直至20 世紀(jì)初共有大小河港水道270 余條，通江港口80 余個(gè)。聚落擇高而就，在圩田內(nèi)遠(yuǎn)離江面的內(nèi)側(cè)圩堤上呈線性分布，部分房屋也會(huì)在建筑周圍開挖宅溝（圖2-2）。

由于沙地外灘圩田各個(gè)時(shí)期的圍墾環(huán)境不同，東西圩區(qū)的河道密度差異較大，然而它們的水網(wǎng)布局皆呈環(huán)狀或平行的條帶狀，聚落隨水網(wǎng)同樣呈線性分布，測(cè)量“鎖眼”遙感影像后可知由河道溝渠劃分的圩田單元比例區(qū)間為1∶3～1∶8，面積區(qū)間為0.2～3 km2。

1.3 江口新墾圩田——海門地區(qū)

江口新墾圩田常見于江海交接之地，江口新漲的沙島灘涂穩(wěn)定后筑圩固土。海門地區(qū)沙洲群于清乾?。?736—1795）年間相繼在東洲和東布洲2 個(gè)古沙洲以南沉積[28]，并于道光（1821—1850）年間向北并岸[29]，直到19 世紀(jì)末期岸線才趨于穩(wěn)定，共有大小各異的40 多個(gè)沙洲被圍墾。

江口新墾圩田的形成機(jī)制與沙地外灘圩田較為相似，不同點(diǎn)在于其“沙-狀”結(jié)構(gòu)[30]?！吧场币卜Q“老沙”，脫鹽開墾時(shí)沙洲已發(fā)育至一定規(guī)模，《海門廳圖志》中記載官方采用45 個(gè)沙洲并岸前的區(qū)域范圍來進(jìn)行“沙”的單位劃分[31]，每單位“沙”包含多個(gè)圩田。而“狀”形成于“沙”的四周，可沿用“沙”的水系排鹽，此時(shí)單個(gè)圩田的規(guī)模與沙地外灘圩田接近。圩堤內(nèi)利用水洞使內(nèi)外水系相通，水閘控制潮汐往來。圩內(nèi)東西方向開挖1～3 條橫河，南北向每隔50 m 左右掘1 條民溝。民溝的方向一般與沙洲主軸及橫河垂直，是人們?yōu)榱朔奖闩潘喔?、利用遺留潮溝所掘，同時(shí)還起到進(jìn)一步分割圩田的作用。這些沙洲在形成時(shí)主軸各異，不同沙洲形成圩區(qū)之間的傾角略有不同，致使最終圩與圩之間的民溝的方向存在明顯差異，水網(wǎng)交錯(cuò)縱橫。圩區(qū)內(nèi)河道和民溝可劃分出數(shù)個(gè)長(zhǎng)條矩形農(nóng)耕單元，每個(gè)單元內(nèi)都有至少1 個(gè)建筑組團(tuán)和用于蓄水養(yǎng)殖的小型宅溝（圖2-3）。

江口新墾圩田整體水網(wǎng)布局呈網(wǎng)格狀，圩田內(nèi)每個(gè)農(nóng)耕單元受原有圩區(qū)限制，尺寸各不相同，通過測(cè)算“鎖眼”遙感影像可知圩區(qū)比例區(qū)間為1∶4～1∶10，面積區(qū)間為0.5～3.0 hm2。

2 基于SegNet 網(wǎng)絡(luò)模型的沙地圩田分布范圍預(yù)測(cè)

圖像的語義分割需要對(duì)圖像中的每一個(gè)像素從語義上進(jìn)行分類，將同類別的像素歸為一類標(biāo)簽，分割結(jié)果即圖像中相同類別的像素呈現(xiàn)同種顏色。CNN 可通過很深層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取目標(biāo)圖像高度抽象的語義特征，并在該圖像上進(jìn)行像素分類，進(jìn)而獲得圖像分割的結(jié)果[32]，其中SegNet 網(wǎng)絡(luò)模型是風(fēng)景園林研究中使用頻率最高的CNN 圖像語義分割工具[13]。SegNet 網(wǎng)絡(luò)模型由Badrinarayanan等[33]提出，它是一種深度對(duì)稱的卷積編碼解碼架構(gòu)，編碼過程縮減輸入圖像位置信息和空間維度并提取圖像更深層特征，解碼過程恢復(fù)位置信息和空間維度并對(duì)圖像進(jìn)行分割。

2.1 數(shù)據(jù)讀取與預(yù)處理

本研究將初步確定的3 種類型沙地圩田的典型圩區(qū)作為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記：沙地內(nèi)圈圩田（選取瓜洲圩區(qū)，面積約162.38 km2）；沙地外灘圩田（選取環(huán)狀和條帶狀均包含的揚(yáng)中圩區(qū)，面積約215.46 km2）；江口新墾圩田（選取最先類條田化的張芝山鎮(zhèn)附近圩區(qū)，面積約137.38 km2，圖3-1）。為了增加圖像識(shí)別的準(zhǔn)確度，選取部分水面、山體等較明顯的非圩田地區(qū)作為對(duì)照數(shù)據(jù)，面積約2 843.16 km2。將選取的4 種類型遙感圖像數(shù)據(jù)切割成像素為256×256 的圖片并增強(qiáng)圖片數(shù)據(jù)的豐富度，最終訓(xùn)練集圖片數(shù)量為65 536 張，測(cè)試集圖片數(shù)量為5 000 張。

2.2 SegNet 模型構(gòu)建與訓(xùn)練

構(gòu)建SegNet 網(wǎng)絡(luò)模塊，完成各層的參數(shù)設(shè)置，卷積核大小為5，步長(zhǎng)為1，邊界填充為2。定義優(yōu)化器，設(shè)置損失函數(shù)，設(shè)置學(xué)習(xí)率0.001，模型訓(xùn)練迭代次數(shù)設(shè)置為1 萬次，每100 次迭代進(jìn)行1 次測(cè)試集準(zhǔn)確率檢測(cè)。最終訓(xùn)練集準(zhǔn)確率達(dá)到95%，測(cè)試集準(zhǔn)確率達(dá)到93.5%。

2.3 遙感影像的分割

沙地圩田主要集中在沿江新三角洲平原，因此將長(zhǎng)三角地區(qū)歷史遙感地圖的識(shí)別范圍界定為西至南京，東至黃海，北至泰州，南至上海金山區(qū)[34]（面積約64 350 km2）。將處理完成的遙感圖像數(shù)據(jù)依次輸入模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，最終得到3 種類型沙地圩田的分布圖（圖3-2）。

2.4 分割結(jié)果的人工修正

長(zhǎng)三角本身就是湖蕩交錯(cuò)、水系縱橫的遼闊平原，模型預(yù)測(cè)的結(jié)果除了存在遙感地圖清晰度導(dǎo)致的誤差外，還會(huì)誤判水網(wǎng)形態(tài)與沙地圩田高度相似的區(qū)域。因此，本研究將參考數(shù)據(jù)集與標(biāo)簽的置信度數(shù)值聚類分析結(jié)果（圖3-3），使用人工目視解譯技術(shù)，根據(jù)上文總結(jié)的關(guān)于沙地圩田的基本概念、分布特征、景觀特征等信息，對(duì)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行判斷和修正（圖3-4）。

3 沙地圩田區(qū)域分布特征與水網(wǎng)發(fā)育動(dòng)力

自然地理環(huán)境的變遷是3 種類型沙地圩田生成機(jī)制與分布特點(diǎn)差異的主導(dǎo)性因素（圖4-1、4-2）；政治經(jīng)濟(jì)等人為因素的介入，是導(dǎo)致單一類型沙地圩田在自西向東開墾過程中水網(wǎng)密度和聚落分布產(chǎn)生變化的主要原因（圖4-3）。

3.1 早期內(nèi)陸地帶的沙地內(nèi)圈圩田

沙地內(nèi)圈圩田主要分布在長(zhǎng)三角平原的沿江靠近內(nèi)陸地區(qū)，由于沖積平原的岸線具有東擴(kuò)特征，東部圩區(qū)的形成時(shí)間要普遍晚于西部。此類型圩田最早于3 世紀(jì)形成于安徽省中部皖水入江口沿江地帶，《讀史方輿紀(jì)要》卷二六載：“孫吳時(shí)屯皖口，得谷數(shù)萬斛，即此圩也……”[2]根據(jù)長(zhǎng)三角平原岸線演變過程可初步推斷，此類型圩田最晚形成于南通附近扶海洲、胡逗洲與古沙嘴之間的長(zhǎng)江泓道。從3 世紀(jì)開始直至10 世紀(jì)，古泓道在沙洲并岸淤積成低洼平地后[35-36]②，深槽仍保持一定的水深而成為湖泊，其間有河流貫通，直至17 世紀(jì)中葉仍殘留串珠狀湖泊，人們的圍墾活動(dòng)也在持續(xù)進(jìn)行。

不同區(qū)域的沙地內(nèi)圈圩田因形成時(shí)間和空間的跨度較長(zhǎng)，景觀形態(tài)略有差異，但景觀結(jié)構(gòu)無明顯變化。由于早期長(zhǎng)江攜帶的泥沙量均衡，人口數(shù)量增長(zhǎng)穩(wěn)定，因此整體的水網(wǎng)結(jié)構(gòu)與聚落密度、空間離散度都較為接近。

3.2 中晚期濱江地帶的沙地外灘圩田

沙地外灘圩田均分布于內(nèi)圈圩田外側(cè)的沿江區(qū)域，比同區(qū)域范圍內(nèi)的內(nèi)圈圩田形成時(shí)間晚。在長(zhǎng)江岸線推移的過程中，江中大小沙洲坍塌，淤漲接連不斷，開始逐漸由西向東束狹，因此該類型圩田也是自西而東形成的。長(zhǎng)三角起點(diǎn)處南京河段的江中沙洲從7 世紀(jì)開始出現(xiàn)[37]，此后不斷有沙洲浮出江面，歷經(jīng)坍塌、淤漲、穩(wěn)固和并岸的過程。沙地外灘圩田的東部端點(diǎn)位于常熟濱江地帶，18 世紀(jì)初常熟西北江中陸續(xù)出現(xiàn)沙洲，趙翼有詩《望壽興沙》云“沙洲漲出海中央，爭(zhēng)筑圩田在渺?！保@些沙洲直至19 世紀(jì)中期才完全與南岸相連，至此向東再無此類圩田景觀的蹤跡。

以揚(yáng)州—鎮(zhèn)江為分界，東部的沙地外灘圩田水網(wǎng)和聚落密度遠(yuǎn)高于西部地區(qū)。原因是南宋建安二年（1128 年）至清咸豐五年（1855 年）黃河奪淮，揚(yáng)州東部的三江營(yíng)便是黃河、淮水并流的入江口，700 年間黃河攜帶的大量泥沙導(dǎo)致長(zhǎng)江河床淤積速度顯著加快。此時(shí)長(zhǎng)江下游人口數(shù)量因政治經(jīng)濟(jì)等原因也開始激增，快速淤漲的肥沃灘地成為人們競(jìng)相圍墾的地帶，致使沙地圩田的開墾速度也遠(yuǎn)高于往日，聚落水網(wǎng)密度明顯增高。

3.3 晚期入?？诘貛У慕谛聣ㄛ滋?/h3>

江口新墾圩田分布于長(zhǎng)三角地區(qū)最東側(cè)的江海交接處，形成時(shí)間最晚。13 世紀(jì)中晚期隨著長(zhǎng)江入?？趲讉€(gè)大型古沙洲的并岸，穩(wěn)固的古沙嘴岸線擴(kuò)展到了今啟東市以東區(qū)域[38-39]③。17 世紀(jì)末長(zhǎng)江主泓南移，江北岸開始大量漲積，古沙嘴以南江中開始有新的沙洲出現(xiàn)，最初這些沙洲相互不連接，灘地發(fā)育也較為不穩(wěn)定[40]，只有崇明沙洲出現(xiàn)了少量的圩田開墾。18 世紀(jì)初崇明沙洲上居民首來海門地區(qū)墾殖，此后長(zhǎng)江入?？诘貐^(qū)沿江新墾地漸成村落，海門地區(qū)人口數(shù)量在這一時(shí)期大幅增長(zhǎng)[41]④，至20 世紀(jì)中期滄海變?yōu)槿f頃良田。

江口新墾圩田，水網(wǎng)聚落結(jié)構(gòu)由西向東密度逐漸提升且愈加規(guī)則化。受地理環(huán)境的影響，江口地帶沙地的穩(wěn)固與開墾呈自西向東發(fā)展的趨勢(shì)，在地貌發(fā)育的同時(shí)人口也迅速增長(zhǎng)。由此可見，該類型圩田自西向東水網(wǎng)聚落結(jié)構(gòu)的密度提升與各個(gè)時(shí)期人口數(shù)量的增加有明顯的相關(guān)性。同時(shí)，越靠近東部濱海地區(qū)的土壤含鹽量越高，更加密集的水網(wǎng)也有助于利用潮汐促進(jìn)土壤脫鹽。

4 沙地圩田景觀營(yíng)建智慧

通過取樣分析，發(fā)現(xiàn)3 種類型沙地圩田所呈現(xiàn)出的景觀結(jié)構(gòu)存在歷時(shí)性演變特征，古人依據(jù)不同時(shí)期的自然環(huán)境，采取了對(duì)應(yīng)時(shí)間切片相對(duì)安全、高效的開墾模式，體現(xiàn)出沙地圩田景觀營(yíng)建的環(huán)境適應(yīng)性特點(diǎn)（圖5）。

5 時(shí)空變遷下的沙地圩田景觀結(jié)構(gòu)演變過程Evolution of the landscape structure of sand flat polders under spatio-temporal evolution

12 世紀(jì)以前，長(zhǎng)三角地區(qū)的泥沙淤積量和人口增長(zhǎng)速度都較為穩(wěn)定，人與自然處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，人們還只是在緩慢地尋找開墾灘涂沙地的最優(yōu)解。因沿江灘地湖蕩密布且圍墾效率低，沙地內(nèi)圈圩田的聚落零散分布于圩區(qū)內(nèi)密集無序的溝渠兩側(cè)，溝渠連接著宅溝呈現(xiàn)矩形閉合狀，留一個(gè)缺口用于出入。隨后人們發(fā)現(xiàn)鄰近圩堤與河道更便于交通往來，于是聚居方式也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，圩內(nèi)仍留存溝渠和宅溝的痕跡，但建筑已遷至圩堤兩側(cè)，呈線性分布。這種景觀結(jié)構(gòu)與早期的沙地外灘圩田一致，然而由于開墾方式的轉(zhuǎn)變，圩區(qū)內(nèi)不再出現(xiàn)密集的溝渠水網(wǎng)。

12 世紀(jì)初黃河奪淮，淮水伴隨著大量泥沙一同瀉入長(zhǎng)江，河床與沙洲的快速淤積給人們提供了重塑自然的空間。沙地外灘圩田水網(wǎng)自西向東的逐漸密集化便是開墾速率加快的體現(xiàn)，長(zhǎng)三角東部南通地區(qū)開始出現(xiàn)用于給土壤排鹽降漬的民溝，景觀結(jié)構(gòu)也與早期的江口新墾圩田較為接近。

18 世紀(jì)初長(zhǎng)江主泓南移，長(zhǎng)江入?？诘貐^(qū)岸線與沙洲逐漸連成一片，此時(shí)人口出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，人們開始急切地與江海爭(zhēng)奪土地，水網(wǎng)密度更高且更加規(guī)則化。由于江口地區(qū)的土壤需要系統(tǒng)性排鹽，只有當(dāng)沙洲的岸線穩(wěn)固且水系成型后才能集中開墾，因此“老沙”圩區(qū)的體量較大，需多開東西向橫河排水。聚落也不再依賴主要河道呈線性分布，而是在民溝與橫河劃分的土地單元內(nèi)擇中分布。

結(jié)合沙地圩田區(qū)域分布特征與水網(wǎng)發(fā)育動(dòng)力研究，通過取樣分析和自西向東的空間軸向歸納總結(jié)，可以看出該類型圩田的發(fā)生、演變、發(fā)展與灘地發(fā)育程度、泥沙淤積速率、人口增長(zhǎng)速率、潮汐影響范圍等因素息息相關(guān)，多因素驅(qū)動(dòng)的生成機(jī)制體現(xiàn)了沙地圩田的環(huán)境適應(yīng)性特征，即中國(guó)古代勞動(dòng)人民在不斷適應(yīng)自然的基礎(chǔ)上利用自然、改造自然，呈現(xiàn)出相對(duì)成熟的動(dòng)態(tài)平衡發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

5 結(jié)論

本研究通過梳理歷史文獻(xiàn)資料中對(duì)于沙地圩田生成機(jī)制和分布位置的相關(guān)記載，比對(duì)“鎖眼”遙感影像和歷史地圖，結(jié)合案例分析判斷長(zhǎng)三角地區(qū)沙地圩田呈現(xiàn)3 種類型形態(tài)特征。利用基于CNN 的SegNet 語義分割網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)沙地圩田的分布范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，人工目視解譯后得出最終的分布結(jié)果，并分析沙地圩田的區(qū)域分布特征和水網(wǎng)發(fā)育動(dòng)力。長(zhǎng)三角地區(qū)在過去的數(shù)千年間一直持續(xù)向東擴(kuò)張，因此沙地圩田的形成時(shí)間、開墾位置各不相同，它們的景觀結(jié)構(gòu)也隨著時(shí)間和空間的變化呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)性演變的趨勢(shì)，充分體現(xiàn)出沿江地區(qū)傳統(tǒng)人居環(huán)境營(yíng)建與自然系統(tǒng)之間相互選擇、相互適應(yīng)的過程。研究表明類型學(xué)歸類方法適用于區(qū)域尺度下的沙地圩田類型劃分與形態(tài)特征分析，再配合機(jī)器學(xué)習(xí)類人工智能可以更高效地識(shí)別各類型圩田的分布范圍，為長(zhǎng)三角地區(qū)沙地圩田的空間營(yíng)建、社會(huì)結(jié)構(gòu)、遺產(chǎn)保護(hù)等進(jìn)一步研究提供依據(jù)，也可為今后類似的鄉(xiāng)村景觀研究提供經(jīng)驗(yàn)和參考。

注釋(Notes)：

① “其”指代安徽池州一帶的長(zhǎng)江，此處于孫吳時(shí)期（229—280 年）就出現(xiàn)了對(duì)于江邊沙地圍墾的記載，詳見參考文獻(xiàn)[1][2]。

② 西漢（公元前202—8 年）時(shí)古沙嘴東側(cè)沉積了扶海洲，并于東漢（25—220 年）時(shí)與北岸相接，詳見參考文獻(xiàn)[35]。東漢末年胡逗洲于此時(shí)的岸線東側(cè)浮出水面，在5 世紀(jì)發(fā)育成東西長(zhǎng)40 km，南北寬15 km 的沙洲，10 世紀(jì)與北岸沙嘴并接，致使北岸古沙嘴伸到南通余西附近，詳見參考文獻(xiàn)[36]。

③位于胡逗洲南側(cè)的東布洲于五代時(shí)期（907—960 年）才浮出水面，北宋時(shí)期（960—1127 年），南布洲出現(xiàn)于東布洲以西，詳見參考文獻(xiàn)[38]。13 世紀(jì)中晚期，南通東部海門市境東洲、東西布洲等沙洲與南通東境相接，使北岸古沙嘴到達(dá)今啟東市以東，詳見參考文獻(xiàn)[39]。

④ 據(jù)2014 年《海門市志》記載：海門地區(qū)1672 年人口僅為2 200 人，即使19 世紀(jì)末連續(xù)的洪澇災(zāi)害導(dǎo)致人口銳減，20 世紀(jì)初期人口數(shù)量也已達(dá)到620 392 人，詳見參考文獻(xiàn)[41]。

圖片來源(Sources of Figures)：

圖1～5 由作者繪制。