傳統(tǒng)村落“胞-鏈-形”結(jié)構(gòu)的GIS 識別與提取

劉劍雄，鄭文武,2,3，符 靜,2,3

（1.衡陽師范學(xué)院地理與旅游學(xué)院，湖南 衡陽 421002；2.古村古鎮(zhèn)文化遺產(chǎn)數(shù)字化傳承湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 衡陽 421002；3.聯(lián)合國教科文組織國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心衡陽分中心，湖南 衡陽 421002）

目前，對傳統(tǒng)村落空間結(jié)構(gòu)的研究不僅僅局限于以前傳統(tǒng)的方式，科學(xué)化、數(shù)字化、虛擬化逐漸是大勢所趨[1-9]。因此本文選取湘南地區(qū)中田村傳統(tǒng)村落作為研究對象，基于“胞-鏈-形”方法[10-11]，運用GIS空間分析和遙感影像數(shù)字化技術(shù)，同時結(jié)合實地考察，以“胞、鏈、形”的形式識別和提取出中田村的空間結(jié)構(gòu)，并對中田村的空間結(jié)構(gòu)形態(tài)特征進(jìn)行分析，總結(jié)空間結(jié)構(gòu)規(guī)律。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

中田村處于湘南地區(qū)，位于湖南省衡陽市南部的廟前鎮(zhèn)，其中舊宅有100 多所，穿梭于108個街道之中，還有作坊、商店、祠堂等，占地面積超過1.8×104m2。整個建筑群在規(guī)劃、布局、雕刻和排水設(shè)施方面都表現(xiàn)良好，巷道是連接不同家族的主要通道。在民宅繁榮的時期，有800多個家庭居住在一起。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本次研究的數(shù)據(jù)主要來源于遙感影像數(shù)據(jù)，還包括地圖編制的村落歷史人文普查成果[12]、文獻(xiàn)的查閱和實地調(diào)研。文獻(xiàn)資料來自中田村傳統(tǒng)村落的相關(guān)論文研究成果以及規(guī)劃圖紙資料。此外，實地調(diào)研資料主要來自對中田村傳統(tǒng)村落實地考察的結(jié)果，主要通過攝影拍照以及與當(dāng)?shù)鼐用裨L談等方式，從而了解中田村傳統(tǒng)村落空間結(jié)構(gòu)、地理環(huán)境、居民生活所處的自然環(huán)境。

2 “胞-鏈-形”識別提取

2.1 概念界定

2.1.1 空間基本單元

“胞”是生物學(xué)中構(gòu)成生物體的基本單位，同樣也是研究傳統(tǒng)村落空間結(jié)構(gòu)的最小單位?！鞍奔袋c狀要素，建筑物主要是傳統(tǒng)村落的點狀要素，包括祠堂和用于居住的住宅。一般傳統(tǒng)村落的建筑可分為公共建筑和民居建筑，公共建筑主要有：廣場、月光塘、祠堂、星拱所、村公所、書房以及藥鋪等等，民居建筑主要是指用于居住的住宅建筑。

2.1.2 空間鏈接通道

“鏈”是指線狀要素，通過這一通道，可以傳遞物體之間的信息、物質(zhì)及能量?！版湣痹趥鹘y(tǒng)村落的類型也有很多，例如：道路、巷道、水系。通常可以分為3個層次：從大到小，先是街道，其次是巷，最后是小道。街道的支路就是巷道，巷道的支路就是小道。傳統(tǒng)村落的水系主要有小溪、河流以及溝渠。線性的道路、巷道和水體網(wǎng)格組成了傳統(tǒng)村落的線性脈絡(luò)，同時它們也是傳統(tǒng)村落非常典型的線性空間。

2.1.3 村落整體形態(tài)

“形”是指傳統(tǒng)村落的整體空間形態(tài)，是傳統(tǒng)村落空間結(jié)構(gòu)中各組成要素的一種布局，也是傳統(tǒng)村落空間發(fā)展的一種模式。中國傳統(tǒng)村落的建設(shè)受到中國傳統(tǒng)文化的強烈影響，集群是聚落生存和發(fā)展的先決條件[13]。傳統(tǒng)村落的空間形態(tài)布局一般有集聚型和散漫型兩種，集聚型村落的規(guī)模有很多種，可以分為三類：團(tuán)狀村、帶狀村和環(huán)狀村。

2.2 識別提取技術(shù)流程

根據(jù)研究區(qū)域范圍，獲取高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)。最關(guān)鍵的一步是對研究區(qū)域進(jìn)行矢量化處理，識別提取出空間結(jié)構(gòu)的“胞”、“鏈”、“形”，即“點”、“線”、“面”三類基本要素。識別完成之后根據(jù)層次分析方法[14]，確定“胞”、“鏈”的主次。通過觀察研究，較多線狀要素疊加在一起會形成主鏈，以此識別提取出主鏈與次鏈。一條主鏈周圍會有胞和次鏈，它們會以不同的結(jié)構(gòu)方式形成組團(tuán)，匯聚成“形”。最后識別提取出不同類型的“胞”、“鏈”，綜合分析“胞”與“鏈”的空間關(guān)系以及“形”的組成過程（圖1）。

圖1 識別提取流程

2.3 識別提取方法

2.3.1 “胞”的識別提取

1）“胞”的整體提取。識別提取的方法主要是將遙感影像矢量化。在矢量化處理時，需要結(jié)合實地考察來區(qū)分不同類型的“胞”，同時在矢量化提取時需要使用地圖概括方法[15]。在矢量化識別提取時需根據(jù)各景觀單元胞的邊界來繪制。在數(shù)字化處理的過程中也需要參照實際環(huán)境情況，區(qū)分不同類型的“胞”。需要注意的是中田村的“胞”除了古民居等建筑物外，還有耕地。

2）“主胞”與“次胞”的提取?！鞍庇胁煌念愋?，每種類型的“胞”的重要程度、影響力以及作用都不同，可以以此為依據(jù)，并結(jié)合實地考察來區(qū)分“胞”的主次。中田村的“主胞”主要是祠堂。一般將祠堂建設(shè)于整個村落的中心位置，令人敬畏的建筑形象是整個村落的象征。祠堂在傳統(tǒng)村落建筑中的地位十分突出，不僅是滿足居民生活需要的最典型模式，而且在傳統(tǒng)村落中也處于最重要的地位。除此之外還有保存較為完好的民居，也劃分為主胞。其他分布密度較低和保存完整度較低的建筑物以及雜房可以判定為“次胞”?！按伟币话憔佑凇爸靼敝車?，其作用和與影響程度沒有“主胞”的大，同時“次胞”的分布也較為稀疏。

2.3.2 “鏈”的識別提取

1）“鏈”的整體提取。“鏈”的提取方法是通過遙感影像目視解譯，將村落的線狀要素數(shù)字化提取到線的矢量化圖層中。傳統(tǒng)村落中的“鏈”主要有巷道、道路以及小溪。線狀要素的提取要結(jié)合道路和小溪的走向。“鏈”在村落中起到了非常關(guān)鍵的作用，“鏈”不僅是村落內(nèi)部緊密聯(lián)系的交通樞紐，還是與外界進(jìn)行溝通交流的橋梁。

2）“主鏈”與“次鏈”的提取。通過實地考察，結(jié)合道路的寬度，可以將主干道區(qū)分出來，也可以通過道路對格局的影響、重要程度，識別出主鏈與次鏈。同時要做好“鏈”的分級，可分為一級鏈、二級鏈、三級鏈等。一般來說，村落最外圍的水泥道路被確定為一級鏈，在村落最外圍的道路比較寬，而且通行最為頻繁，這些主干道的交通能力在村落中最強，所以確定為一級鏈。從村落的主路出發(fā)，由主路進(jìn)入尺度更小的巷道時，此時就會出現(xiàn)巷道的分級。建筑群當(dāng)中影響較大的小路和巷道也確定為二級鏈，連接二級鏈的巷道確定為三級鏈。

2.3.3 “形”的識別提取

組成中田村的空間結(jié)構(gòu)元素，有書房，祠堂，巷道，溪流，溝渠和民居。祠堂是整個空間結(jié)構(gòu)的中心點。道路、街巷和小溪在形態(tài)上錯綜復(fù)雜。中田村空間結(jié)構(gòu)最大的特點是它的完整性：一是幾乎所有的房子都朝向一個方向；第二，風(fēng)水中應(yīng)該有的要素一樣也沒少，比如：池塘，山體，民居，祠堂、森林，以及村莊與溪流的方向。屋前、祠堂和廣場是居民日常接觸的重要場所。以上這些“胞”和“鏈”空間結(jié)構(gòu)要素首先會構(gòu)成一個組團(tuán)，然后不同組團(tuán)共同構(gòu)成了中田村的整體形態(tài)（圖2）。

圖2 “胞—鏈—形”層次結(jié)構(gòu)

3 空間結(jié)構(gòu)形態(tài)分析

3.1 “胞”的組成

“胞”主要有民居、祠堂、廣場、月光塘、山體、耕地等。中田村的建筑可分為公共建筑和民居建筑，公共建筑主要有：廣場、月光塘、祠堂、星拱所、村公所、書房以及藥鋪等等，這些基本是主胞，還有保存完整性較高的民居確認(rèn)為主胞，其他的雜房、偏房、附屋以及保存完整性較低的民居一般確定為次胞。由于祠堂的公共活動較多，祠堂一般都是主胞。某些重要的民居是家族的發(fā)源點，所以也確定為主胞。

3.2 “鏈”的組成

中田村的“鏈”主要由村落外圍的道路、村落內(nèi)部的巷道以及水系組成。水系又分為人工水系和自然水系。村落最外圍道路的重要程度和通行能力最大，將其確認(rèn)為主鏈，同時村落內(nèi)部通行能力較大的巷道也確定為主鏈，其他影響力較小的巷道確認(rèn)為次鏈。根據(jù)“鏈”的重要程度、通行能力或者是影響力的大小，將“鏈”分為一級鏈、二級鏈和三級鏈。

3.3 “胞”與“鏈”的空間關(guān)系

中田村的“胞”與“鏈”的空間關(guān)系主要是指祠堂或民居與道路以及巷道之間的拓?fù)潢P(guān)系，“胞”與“鏈”之間存在相鄰、相交以及包含的關(guān)系。民居與巷道的空間關(guān)系以相鄰和相離為主，民居主要依附在巷道兩旁而建。

3.4 “鏈”與“鏈”的空間關(guān)系

中田村的“鏈”主要由道路和巷道組成，“鏈”與“鏈”的空間關(guān)系主要有道路與巷道、巷道與巷道之間的拓?fù)潢P(guān)系，“鏈”與“鏈”之間存在相鄰、相交、相離、包含和重合5 種關(guān)系。中田村巷道的交叉形式十分豐富，有L 字形、T 字形、十字形以及人字形等。

3.5 “胞”與“鏈”構(gòu)成“形”

從地理多樣性來看，傳統(tǒng)村落的空間形態(tài)在不同地區(qū)的差異性非常明顯，傳統(tǒng)村落的空間結(jié)構(gòu)形態(tài)基本上分成組團(tuán)形、帶狀形和環(huán)狀形。凝聚型空間是一種典型的村落整體空間類型[16]，也可以稱為組團(tuán)式空間，此種空間形式在湘南最為常見，中田村也屬于此種組團(tuán)形式。湘南地區(qū)村落的形成常常是同一血統(tǒng)的人遷移到這里，然后繁殖和發(fā)展起來的。村落通常有一個中心點，主要是祠堂，其他建筑物建在祠堂周圍。此外還有一塊位于祠堂前的空地，可能是水塘或者廣場。村里的重大公共事件可能發(fā)生在祠堂或者其他開放的公共場所。在村落發(fā)展過程中，家族可能因為某種原因而分裂，因此產(chǎn)生分家。在這一時期，家族分裂之后有家庭會到村落的另一處發(fā)展，慢慢地產(chǎn)生第二個核心，有的甚至?xí)a(chǎn)生第三個和第四個。隨著這些子集的發(fā)展，村落的空間形態(tài)逐漸發(fā)展為密切相關(guān)的中心組團(tuán)形式。

4 結(jié)語

本文應(yīng)用“胞-鏈-形”方法對中田村的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行識別和提取，結(jié)合層次分析法和GIS 空間分析方法，將中田村空間結(jié)構(gòu)由具象到抽象分解為三類空間：“胞”——基本單元空間、“鏈”——空間鏈接通道、“形”——村落整體形態(tài)。結(jié)果表明：

1）“胞-鏈-形”分析方法對于中田村空間結(jié)構(gòu)的識別提取具有一定的適用性。通過對傳統(tǒng)村落中田村的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析，綜合考慮各建筑物的布局、道路主次的分布以及村落整體形態(tài)的形成，提出了基于“胞-鏈-形”理論的傳統(tǒng)村落空間結(jié)構(gòu)識別和提取方法，為中田村空間結(jié)構(gòu)的研究提供了理論和方法指導(dǎo)。

2）中田村是典型的組團(tuán)式空間結(jié)構(gòu)形態(tài)?！鞍敝饕忻窬?、祠堂、廣場、月光塘、山體以及耕地，“鏈”主要有道路、巷道、小溪。“胞”與“鏈”通過相鄰、相交以及包含的空間關(guān)系連接在一起。同時“鏈”與“鏈”也存在著相鄰、相交、相離、包含和重合5 種空間關(guān)系，中田村村落內(nèi)部巷道的交叉形式十分豐富，有L 字形、T 字形、十字形以及人字形。不同類型的“胞”和“鏈”構(gòu)成具有一定規(guī)則的組團(tuán)，不同的組團(tuán)形成整個空間結(jié)構(gòu)形態(tài)。

本文所提出的“胞-鏈-形”識別提取技術(shù)流程主要分為3 部分，從輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到矢量化識別提取，最后總結(jié)分析空間結(jié)構(gòu)形態(tài)特征。識別提取的元素包括傳統(tǒng)村落空間結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成單元。從點、線、面不同層次進(jìn)行識別提取，有助于直觀量化分析村落內(nèi)部各組成部分之間的空間結(jié)構(gòu)特征和空間關(guān)系。技術(shù)流程簡便易操作，也適用于研究分析其他傳統(tǒng)村落的空間結(jié)構(gòu)特征。

未來將進(jìn)一步細(xì)化“胞”、“鏈”、“形”的構(gòu)成元素，從傳統(tǒng)村落的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)上探索其發(fā)展規(guī)律。同時從人文因素和自然因素研究分析“胞”和“鏈”構(gòu)成“形”的影響機制，有利于研究傳統(tǒng)村落的空間結(jié)構(gòu)肌理，為傳統(tǒng)村落空間結(jié)構(gòu)的研究提供更合理的依據(jù)。