吳智釗，葉新才

(華僑大學(xué) 旅游學(xué)院，福建 泉州 362021)

基于GIS的人文活動地理空間探索
——以泉州市為例

吳智釗，葉新才

(華僑大學(xué) 旅游學(xué)院，福建 泉州 362021)

基于GIS(地理信息技術(shù))中的空間統(tǒng)計(jì)分析工具，對泉州市省級以上文物保護(hù)單位進(jìn)行空間分析，從空間演變、地理要素分布等方面，探索泉州市人文地理活動的空間演變過程，總結(jié)人文活動空間的分布特征及其原因。研究認(rèn)為：泉州人文活動空間范圍在宋代以及清代迎來增長高峰；泉州人文活動的重心集中在晉江下游沿岸地區(qū)，活動的地理空間不斷擴(kuò)大，空間形態(tài)由集中于晉江下游入海地帶向晉江上游延伸，到宋代以后泉州人文活動的地理空間基本定型；河流水系、海岸線以及海拔高程是影響泉州人文活動空間的重要地理因素，人文活動空間具有明顯的“臨江近?！薄⑵皆赶蛐蕴卣?。

人文活動；地理空間；GIS；泉州市

泉州市作為海上絲綢之路的起點(diǎn)，具有深厚的歷史文化底蘊(yùn)。從現(xiàn)有的學(xué)術(shù)研究成果來看，基于GIS(地理信息技術(shù))的泉州古代人類活動空間研究成果較少。在泉州市“海絲申遺”的關(guān)鍵時(shí)期，進(jìn)行古泉州人文地理空間的探索研究，既能夠進(jìn)一步挖掘文化遺產(chǎn)資源的歷史價(jià)值，彰顯古港重要的歷史地位，同時(shí)也能為地方文化遺產(chǎn)保護(hù)與開發(fā)研究提供前期的數(shù)據(jù)支持。將古代人文活動行為定量化和空間化是當(dāng)前人文地理空間研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。學(xué)界目前的相關(guān)研究主要是以歷史文獻(xiàn)以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為研究人文活動空間的基礎(chǔ)，通過空間地統(tǒng)計(jì)分析法、差異比較分析法進(jìn)行探索研究，如蔣馳[1]通過對福州市九案泰山文化信眾的聚散分布特征進(jìn)行梳理，分析出該區(qū)域民間信仰的祭祀空間范圍及演變特征；魯順元[2]通過比較當(dāng)代青海省藏族文化變遷的地域性差異，探索藏文化空間的演變過程與趨勢；朱剛[3]以云南省石寶山歌會為案例，從時(shí)、空二重維度探討其文化地理空間范圍變化?？梢?，將GIS運(yùn)用到文化空間研究之中成為當(dāng)前歷史地理學(xué)研究的主流，諸多研究[4-13]更加認(rèn)同將能夠反映特定文化空間的地理要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，建立地理信息數(shù)據(jù)庫，運(yùn)用GIS軟件中的空間分析工具分析并總結(jié)出人文活動空間的形態(tài)、演變特征等規(guī)律的研究方法。本文探討綜合應(yīng)用GIS構(gòu)建泉州市文物保護(hù)單位地理信息數(shù)據(jù)庫，并通過鄰近指數(shù)分析、度量地理分析、緩沖區(qū)分析等方法分析泉州市文物保護(hù)單位空間變化特征，模擬歷史演進(jìn)過程中人文活動的空間分布狀態(tài)，可應(yīng)用于其他區(qū)域的人文活動空間模擬分析。

一、數(shù)據(jù)來源與研究方法

(一)數(shù)據(jù)來源

本文的人文活動空間研究的資料來源于國家文物局公布的全國文物保護(hù)單位以及福建省級文物保護(hù)單位信息。截止 2016年10月，泉州市共有省級以上文物保護(hù)單位129處，其中，國家級重點(diǎn)文物保護(hù)單位31處，省級文物保護(hù)單位98處。唐代及唐代以前的文物保護(hù)單位共7處，宋代文物保護(hù)單位38處，元代文物保護(hù)單位5處，明代文物保護(hù)單位16處，清代文物保護(hù)單位52處，民國及民國后文物保護(hù)單位11處。此外，根據(jù)文物保護(hù)單位的類型屬性，可以劃分為五大類，分別是古建筑類文物保護(hù)單位、石刻及造像類文物保護(hù)單位、古墓葬類文物保護(hù)單位、古遺址類文物保護(hù)單位、近代史跡與代表性建筑。其中，古建筑類文物保護(hù)單位76處，石刻及造像類文物保護(hù)單位18處，古墓葬類文物保護(hù)單位12處，古遺址類文物保護(hù)單位12處，近代史跡與代表性建筑類11處。

運(yùn)用Arc GIS 10.2軟件對泉州市行政范圍內(nèi)的遙感影像進(jìn)行矢量化處理，構(gòu)建包含河流、海岸線、數(shù)字高程模型在內(nèi)的GIS數(shù)據(jù)庫，并將搜集到的泉州市省級以上文物保護(hù)單位的經(jīng)緯度、朝代屬性信息導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中生成.shp文件，用于空間分析，如圖1所示。

圖1 泉州市不同類型省級以上文物保護(hù)單位空間分布

(二)研究方法

1.鄰近指數(shù)分析

通過鄰近指數(shù)分析對研究對象的分布類型進(jìn)行測定。從研究區(qū)域的范圍與分析對象的組合關(guān)系來看，泉州市省級以上的文物保護(hù)單位可以在空間上抽象為地理空間上的點(diǎn)要素。通過計(jì)算研究對象的最鄰近指數(shù)，對點(diǎn)要素進(jìn)行空間測定，判斷泉州市省級以上文物保護(hù)單位的空間分布類型，以此推測人文活動空間分布狀態(tài)。首先，根據(jù)預(yù)先調(diào)查統(tǒng)計(jì)建立的地理空間數(shù)據(jù)庫中泉州市各文保單位的地理位置，計(jì)算出各單位點(diǎn)之間的最鄰近距離；其次，利用Arc GIS 10.2軟件空間統(tǒng)計(jì)模塊下的平均最鄰近工具進(jìn)行最鄰近指數(shù)計(jì)算和Z值檢驗(yàn)。通過分析歷史演進(jìn)過程中鄰近指數(shù)的變化，可以判斷出人文活動空間的集聚程度。

2.度量地理分析

借助Arc GIS 10.2軟件空間統(tǒng)計(jì)工具中的度量地理分析工具，計(jì)算并生成不同歷史進(jìn)程中泉州市省級以上文物保護(hù)單位的平均中心點(diǎn)以及標(biāo)準(zhǔn)差橢圓，通過分析平均中心點(diǎn)的點(diǎn)位變化以及標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的形狀變化，可以推斷出古代人文活動地理空間的中心點(diǎn)變化以及空間范圍變化。

3.核密度分析

通過核密度分析，可以測定地理要素的聚集區(qū)域。密度是反映地理要素空間分布的重要工具，空間區(qū)域的聚集性可以應(yīng)用密度來進(jìn)行測定。運(yùn)用Arc GIS 10.2空間分析工具中的核密度工具，能夠計(jì)算單位面積內(nèi)地理要素分布的類型特征，判斷點(diǎn)要素的集聚程度。對泉州市文物保護(hù)單位進(jìn)行核密度分析能夠最直觀地反映出人文活動最為集中的地理空間。

4.緩沖區(qū)分析

在地理信息系統(tǒng)中，通過對線狀地理要素構(gòu)建緩沖區(qū)，能夠直觀地反映點(diǎn)要素與線要素之間的空間相關(guān)性。針對泉州市省級以上文物保護(hù)單位的分布特點(diǎn)，選取泉州市行政范圍內(nèi)的河流、泉州市東南面的海岸線作線要素，運(yùn)用Arc GIS 10.2軟件空間分析功能，進(jìn)行基于點(diǎn)線綜合的緩沖區(qū)分析，探索泉州市文物保護(hù)單位分布的空間分異規(guī)律，判斷河流、海岸線等地理要素對人文活動空間的影響作用。

二、研究結(jié)果

(一)泉州市人文地理空間演變過程

1.人文活動點(diǎn)的空間變化

將搜集到的泉州市129處文物保護(hù)單位分成不同歷史時(shí)間段的類型導(dǎo)入Arc GIS 10.2軟件中，建立文物保護(hù)單位地理信息數(shù)據(jù)庫。根據(jù)不同的時(shí)間段，分別篩選出唐代及唐代以前、宋代及宋代以前、元代及元代以前、明代及明代以前、清代及清代以前以及現(xiàn)存的文物保護(hù)單位，生成不同歷史時(shí)期的文物保護(hù)單位地理空間分布圖，如圖2所示。

圖2 泉州市文物保護(hù)單位時(shí)空分布變化

文物保護(hù)單位是人文活動的重要產(chǎn)物，其地理坐標(biāo)能夠反映出古代人文活動所在的空間點(diǎn)。圖2中，泉州市的文物保護(hù)單位數(shù)量隨著時(shí)間的更替不斷增加。在唐代及唐代以前，泉州僅有文物保護(hù)單位點(diǎn)7處，到宋代飛速上升至45處，表明在唐代以后至宋代結(jié)束的歷史時(shí)期內(nèi)，泉州的人文活動現(xiàn)象較為明顯，社會生產(chǎn)力發(fā)展較快。唐代及唐代以前，泉州人文活動并不多，正是由于南宋時(shí)期中國經(jīng)濟(jì)重心南移，泉州得到了較大程度的開發(fā)，并在元代成為“東方第一大港”。清代，泉州文物保護(hù)單位數(shù)量得到了又一次飛速增長，較元代及元代以前增長了52處，表明清代也是泉州建設(shè)發(fā)展的一個(gè)重要時(shí)期。

2.平均中心變化

借助Arc GIS 10.2軟件中的度量地理分布工具，計(jì)算并生成不同歷史進(jìn)程中泉州市文物保護(hù)單位的平均中心點(diǎn)，如圖3所示。

圖3 泉州市文物保護(hù)單位平均中心變化

從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，泉州市各個(gè)歷史時(shí)期的文物保護(hù)單位的平均中心都集中在晉江下游沿岸。由此可以發(fā)現(xiàn)，人文活動空間往往是以河流水系為軸而展開的。在閩南地區(qū)，泉州市人文活動地理空間的中心點(diǎn)與晉江密不可分。

3.標(biāo)準(zhǔn)差橢圓變化

運(yùn)用Arc GIS 10.2軟件的度量地理分布工具，對不同歷史時(shí)期泉州市文物保護(hù)單位空間分布的離散程度進(jìn)行分析，得出6個(gè)不同歷史時(shí)期泉州文物保護(hù)單位空間分布的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓，再將6個(gè)橢圓進(jìn)行疊加分析，如圖4所示。

文物保護(hù)單位空間分布的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓在一定程度上反映了不同歷史時(shí)期人文活動的地理空間。圖3中，在唐代，反映泉州人文活動空間的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓大致以晉江下游為短軸，長軸呈“東北—西南”向分布，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的面積相對較?。欢搅怂纬螅从橙萑宋幕顒涌臻g的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓大致以晉江中下游為長軸，呈“西北—東南”向分布，且橢圓面積增大，表明泉州至宋代以后，人文活動空間的范圍基本定型，集中于晉江中下游近海平原地區(qū)，面積雖然會隨歷史演進(jìn)增加但增幅十分緩慢。同時(shí)，由于航運(yùn)條件的改善，使得晉江航線的腹地向上游進(jìn)一步延伸，改變了人文活動空間的地理格局，使得活動空間進(jìn)一步增大。

(二)泉州市人文活動地理空間的分布形態(tài)

1.平均最鄰近指數(shù)變化

應(yīng)用Arc GIS 10.2軟件空間統(tǒng)計(jì)模塊下的平均最鄰近工具，對不同歷史時(shí)期的泉州市文物保護(hù)單位進(jìn)行最鄰近指數(shù)計(jì)算并檢驗(yàn)Z值，如表2所示。

表2 泉州市文物保護(hù)單位平均最鄰近指數(shù)變化

從表2中可以明顯看出，除了唐代及唐代以前，泉州市的文物保護(hù)單位平均最鄰近指數(shù)都小于1，表明這些歷史時(shí)期中泉州人文活動的地理空間點(diǎn)都呈現(xiàn)集聚形態(tài)。此外，伴隨著歷史的演進(jìn)，反映泉州市人文活動的點(diǎn)平均鄰近指數(shù)越來越小，體現(xiàn)了人文活動點(diǎn)越來越集中。

2.空間集聚特征

通過計(jì)算泉州市省級以上文物保護(hù)單位的最鄰近指數(shù)，可以判斷其空間分布類型。泉州市現(xiàn)存的省級以上文物保護(hù)單位的平均最鄰近指數(shù)為0.626 5，鄰近指數(shù)小于1，且置信度為99%。表明省級以上文物保護(hù)單位在空間分布上呈“集聚型”分布，人文活動空間呈現(xiàn)集聚狀態(tài)。

借助Arc GIS 10.2軟件中的核密度分析工具，計(jì)算出泉州市行政范圍內(nèi)省級以上文物保護(hù)單位的分布密度，并繪制空間密度分布圖，觀測并總結(jié)文物保護(hù)單位空間集聚程度的地域差異，如圖5所示。

圖5 泉州市省級以上文物保護(hù)單位空間密度

從行政區(qū)域分布來看，泉州市省級以上文物保護(hù)單位主要集中在鯉城區(qū)、豐澤區(qū)的大部分地區(qū)、洛江區(qū)與惠安縣交界地區(qū)、晉江市與石獅市、南安市交界地區(qū)，在德化縣、永春縣、安溪縣僅有零星分布；從自然地理單元來看，省級以上文物保護(hù)單位集中在河流下游的近海平原地區(qū)，尤其是泉州灣、深滬灣、圍頭灣沿岸。綜上研究結(jié)果可以推斷，泉州市人文活動空間的總體特征具有明顯的空間集聚性。

(三)泉州市人文活動地理空間的影響因素

通過對泉州市的河流水系、海岸線進(jìn)行緩沖區(qū)分析，對文物保護(hù)單位點(diǎn)數(shù)量與海拔高程的關(guān)系分析，可以總結(jié)出泉州人文活動空間與河流水系、海岸線、海拔高程的相關(guān)關(guān)系。

1.河流水系

利用Arc GIS 10.2的緩沖向?qū)Чぞ哌M(jìn)行河流緩沖分析。以晉江、洛陽江等泉州市主要的河流水系為空間分析的軸，1.5 km為最大緩沖半徑，0.5 km為間距建立基于河流的緩沖區(qū)，分析泉州市省級以上文物保護(hù)單位對于河流的空間分布規(guī)律，如圖6所示。

圖6 泉州市河流水系緩沖區(qū)分析

從分析的結(jié)果來看，基于河流1.5 km的緩沖區(qū)共覆蓋了文保單位項(xiàng)目98項(xiàng)，占文物保護(hù)單位總數(shù)的75.97%。由此可以看出，泉州市省級以上文物保護(hù)單位的空間分布與河流水系有著非常密切的關(guān)系，具有臨近河流水系的特征。

通過更加精確的分段搜索，可以統(tǒng)計(jì)繪制出反映泉州文物保護(hù)單位同河流距離關(guān)系的散點(diǎn)圖，加以數(shù)據(jù)的計(jì)算能夠生成擬合函數(shù)曲線，如圖7所示。

圖7 泉州市文物保護(hù)單位數(shù)量同河流水系的關(guān)系

從圖7中可以明顯看出，泉州市省級以上文物保護(hù)單位的分布數(shù)量隨著距河流距離的增加而減少，人文活動空間呈現(xiàn)“鄰水性”特征。以距河流距離為變量d，省級文物保護(hù)單位數(shù)量為因變量n，其擬合函數(shù)為n=40.982ln(d)+75.665。函數(shù)的擬合優(yōu)度為0.950 7，具有較高的擬合優(yōu)度。

2.海陸位置

利用Arc GIS 10.2的緩沖向?qū)Чぞ哌M(jìn)行海岸線的緩沖分析。以泉港區(qū)至南安市段的海岸線為空間分析的軸，40 km為最大緩沖半徑，10 km為間距建立基于海岸線的緩沖區(qū)，分析泉州市省級以上文物保護(hù)單位對于海岸線的空間分布規(guī)律，如圖8所示。

圖8 泉州市海岸線緩沖區(qū)分析

從分析的結(jié)果來看，基于海岸線40 km的緩沖區(qū)共覆蓋了文保單位項(xiàng)目109項(xiàng)，占文物保護(hù)單位總數(shù)的84.50%。由此可以看出，泉州市省級以上文物保護(hù)單位的空間分布與海岸線有著非常密切的關(guān)系，人文活動地理空間具有臨近海洋的特征。

通過更加精確的分段搜索，可以統(tǒng)計(jì)繪制出反映泉州市文物保護(hù)單位同海岸線距離關(guān)系的散點(diǎn)圖，加以數(shù)據(jù)的計(jì)算能夠生成擬合函數(shù)曲線，如圖9所示。

圖9 泉州市文物保護(hù)單位數(shù)量與海岸線的關(guān)系

從圖9中可以明顯看出，泉州市省級以上文物保護(hù)單位的分布數(shù)量隨距海岸線距離的增加而減少，呈明顯的負(fù)相關(guān)。以距海岸線距離為變量d，省級文物保護(hù)單位數(shù)量為因變量n，其擬合函數(shù)為n=23.149ln(d)+24.555。函數(shù)的擬合優(yōu)度為0.920 4，具有較高的擬合優(yōu)度。

3.海拔高程

通過泉州市的DEM(數(shù)字高程模型)進(jìn)行點(diǎn)要素的高程數(shù)據(jù)采集，能夠統(tǒng)計(jì)并繪制出不同海拔高程區(qū)間中的省級以上文物保護(hù)單位數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖，如圖10所示。

圖10 泉州市文物保護(hù)單位數(shù)量與海拔高程的關(guān)系

從圖10中可以明顯看出泉州市省級以上文物保護(hù)單位多分布在海拔200 m以下的地理環(huán)境中。其中，海拔在50 m以下的文物保護(hù)單位有85處，約占全部的65.89%。隨著海拔高程的增加，省級以上文物保護(hù)單位的數(shù)量急劇減少，200 m以上的空間環(huán)境內(nèi)僅有零星單位分布，人文活動空間具有明顯的低海拔平原指向性。

三、結(jié) 論

基于現(xiàn)代GIS，對具備歷史意義的文物保護(hù)單位進(jìn)行空間分析，能夠推斷出泉州市人文活動時(shí)空演變的大致過程。以泉州市為例，分析文物保護(hù)單位點(diǎn)的空間分布變化，總結(jié)其分布特征規(guī)律，可以對古代泉州人文活動的地理空間產(chǎn)生一些認(rèn)識。

第一，泉州市人文活動空間范圍在宋代以及清代迎來增長高峰。從泉州市文物保護(hù)單位點(diǎn)分布的時(shí)空變化來看，古代泉州的人文活動自青銅時(shí)代已經(jīng)產(chǎn)生，但在唐代及唐代以前人文活動并不是十分頻繁。到了宋代，由于經(jīng)濟(jì)重心南移，泉州得到了較大程度的開發(fā)，人文活動范圍增大。元代、明代的人文活動較為穩(wěn)定，在清代又迎來一次活動高峰。

第二，泉州市人文活動的重心集中在晉江下游沿岸地區(qū)，活動的地理空間不斷擴(kuò)大，空間形態(tài)由集中于晉江下游入地帶向晉江上游延伸，到宋代以后泉州人文活動的地理空間基本定型。從反映人文活動空間中心的平均中心點(diǎn)位移情況來看，古代泉州人文活動的重心集中在晉江下游沿岸地區(qū)，平均中心點(diǎn)的空間位移區(qū)域穩(wěn)定；從反映人文活動空間范圍的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓變化來看，古代泉州人文活動的地理空間處于不斷擴(kuò)大當(dāng)中，空間形態(tài)由集中于晉江下游入地帶向晉江上游不斷延伸，到宋代以后空間擴(kuò)大速率趨于緩和，人文活動的地理空間基本定型。從鄰近指數(shù)變化來看，泉州市人文活動空間點(diǎn)的集中程度不斷加深，自宋代以來趨于穩(wěn)定；從泉州市文物保護(hù)單位的核密度分析來看，人文活動的地理空間呈現(xiàn)集聚狀態(tài)，在地理空間上集中分布于在鯉城、豐澤的大部分地區(qū)、洛江與惠安交界地區(qū)、晉江與石獅、南安交界地區(qū)。

第三，河流水系、海岸線以及海拔高程是影響泉州市人文活動空間重要地理因素，其人文活動空間具有明顯的“臨江近?！?、平原指向性特征。從影響泉州市人文活動空間的地理因素來看，河流水系、海岸線以及海拔高程具有重要的影響作用，人文活動空間呈現(xiàn)出明顯的“臨江近?！?、平原指向性特征。

通過GIS可以較好地還原出泉州市人文活動空間在時(shí)空上的演變過程以及空間形態(tài)特征，并從中分析出影響人文活動空間分布形態(tài)變化的相關(guān)地理因素，對歷史地理方面的研究具有重要的支持作用。

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(責(zé)任編輯：黃韡 英文審校：楊德權(quán))

ExplorationofHumanGeographicalSpaceBasedonGISTechnology：TakingQuanzhouasanExample

WU Zhizhao, YE Xincai

(College of Tourism, Huaqiao University, Quanzhou 362021, China)

Based on the spatial statistical analysis tool in GIS technology, this paper analyses the spatial evolution of the Cultural Relic Protection Units of national and province levels in Quanzhou, explores humanistic geography activities in Quanzhou from the aspects of spatial evolution and geographical distribution, and summarizes the spatial distribution characteristics and their causesof cultural activities in Quanzhou. Results show that, the space of human activities in Quanzhou ushered in a peak in the Song and Qing Dynasty; the focus of human activities in Quanzhou was in the lower reaches of the Jinjiang River, the geographical space of human activitieshad been expandingto the upper reaches of Jinjiang River, and the geographical space of human activities in Quanzhou was basically stereotypedafter the Song Dynasty; the river system, the coastline and the elevation were the important geographical factors of the human activities in Quanzhou, and the space of human activities has obvious characteristics of being close to the river, the sea and being plain-oriented.

human activities; geographical space; GIS; Quanzhou

2016-11-22

吳智釗(1992-)，男，碩士研究生，主要從事文化遺產(chǎn)旅游利用研究。

華僑大學(xué)研究生科研創(chuàng)新能力培育計(jì)劃資助項(xiàng)目(No.1511308012)

1008-8075(2017)02-0055-09

10.13446/j.cnki.jlvu.20170027

K 928.6

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