張曉彤, 段進明, 宇林軍, 魯永飛, 王曉軍

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基于三維電子沙盤的參與式鄉(xiāng)村歷史景觀評估:以貴州省對門山村為例*

張曉彤1,2,3, 段進明3, 宇林軍4, 魯永飛2, 王曉軍5**

(1. 天津大學建筑學院 天津 300072; 2. 國家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心 北京 100044; 3.北京建筑大學建筑與城市規(guī)劃學院 北京 100044; 4.中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所 北京 100094; 5.山西大學環(huán)境與資源學院 太原 030006)

梳理鄉(xiāng)村歷史景觀的變化規(guī)律可以為鄉(xiāng)村可持續(xù)發(fā)展提供決策治理依據(jù)和路徑。如何利用被當?shù)卮迕窀菀捉邮艿姆绞酵诰蚱渚坝^記憶和鄉(xiāng)土知識, 復原其鄉(xiāng)村歷史景觀, 并對其進行整體評估, 至今存在研究方法和支撐手段的難點。本文以貴州省貞豐縣對門山村為例, 利用自主研發(fā)的三維電子沙盤工具, 結(jié)合參與式鄉(xiāng)村評估技術(shù), 由當?shù)卮迕褡灾鲝驮?958年、1980年、1995年和2015年4個時期的歷史景觀。使用三維電子沙盤的分析工具對復原的歷史景觀進行土地利用、生態(tài)服務價值和景觀格局指標的分析。結(jié)果顯示: 不同時期歷史景觀客觀評估數(shù)據(jù)的變化與本村導致景觀變化的重要歷史事件具有極強的關(guān)聯(lián)性: 雖然1980年分田到戶, 但由于當?shù)貤l件限制, 村民的生產(chǎn)生活方式并沒有結(jié)構(gòu)性變化, 也使得村莊的景觀沒有明顯變化。而1995年開始大范圍種植煙草后, 對門山村水田比例快速下降, 現(xiàn)階段基本和旱地比例持平。這也直接導致水田(濕地的一種類型)作為生態(tài)服務價值重要貢獻者數(shù)量減少, 整個范圍生態(tài)服務價值下降明顯。此外, 由于近20年來, 各類公共管理與服務設施的快速增加和均勻分布, 使得景觀多樣性呈顯著增長?？梢哉J為, 三維電子沙盤在本次對鄉(xiāng)村歷史景觀調(diào)查中首次獲得了較好的應用, 通過有效的技術(shù)手段解決了以往規(guī)劃者與當?shù)卮迕裥畔⒔涣骱蜏贤ㄟ^程不暢的技術(shù)問題。

參與式; 鄉(xiāng)村歷史景觀; 景觀復原; 三維電子沙盤; 鄉(xiāng)村規(guī)劃和景觀設計

鄉(xiāng)村的過去和現(xiàn)狀是當?shù)厝碎L期生產(chǎn)生活的結(jié)果, 鄉(xiāng)村未來發(fā)展的創(chuàng)造者仍是當?shù)厝?。尋找鄉(xiāng)村未來可持續(xù)發(fā)展的路徑, 不僅要了解鄉(xiāng)村現(xiàn)狀, 還要熟悉其歷史變遷, 才能更好地把握鄉(xiāng)村發(fā)展機理。鄉(xiāng)村景觀歷史發(fā)展為我們提供了一個掌握鄉(xiāng)村歷史發(fā)展變革的介質(zhì)[1-5]。鄉(xiāng)村景觀作為鄉(xiāng)村特有的可積累、可辨識的景觀要素有序疊加, 客觀地記錄了鄉(xiāng)村在時間和空間上的產(chǎn)生背景、演變原因、基本過程以及內(nèi)部機制, 有助于我們理解伴隨經(jīng)濟活動產(chǎn)生的景觀過去是怎樣形成的, 到現(xiàn)在發(fā)生了什么樣變化, 以及為什么發(fā)生這些變化[6-7], 從而為預測鄉(xiāng)村未來發(fā)展方向以及制訂相應的治理對策提供科學依據(jù)。

目前的生態(tài)史研究立足于多學科的溝通, 尋求自然與人文兩種文化的對話, 探索人類與其生存空間中諸多生態(tài)要素之間的生態(tài)關(guān)系及其歷史演變軌跡[8]。鄉(xiāng)村景觀生態(tài)知識主要是依賴自然科學來獲取的, 諸如采用歷史變域(historical range of variability)方法可以研究鄉(xiāng)村歷史景觀在時間和空間尺度上的變化; 還可以通過非科學的途徑來獲取鄉(xiāng)村歷史景觀[9], 比如農(nóng)民日常勞作中獲得的地方性景觀生態(tài)知識和經(jīng)驗。

作為長期在特定地域內(nèi)從事生產(chǎn)、生活活動的當?shù)卮迕? 是當?shù)鼐坝^的直接創(chuàng)造者、使用者和維護者, 他們中的許多人不僅親歷了過去和現(xiàn)在的景觀, 總結(jié)和積累了豐富的鄉(xiāng)村景觀知識, 而且世世代代運用這些知識建設著這里的景觀[2,10-11]。村民最清楚其所在鄉(xiāng)村內(nèi)的景觀變遷歷程, 最了解這里農(nóng)耕景觀存在的問題, 也最有資格解釋其背后的自然與人文驅(qū)動因素[12], 是當?shù)氐摹熬坝^生態(tài)學家”。他們在處理當?shù)靥厥獾娜说仃P(guān)系方面的特殊智慧, 對維持和改善當?shù)鼐坝^以及村民自身的生計有不可替代的重要作用[7,13-15]。因此, 科學工作者、規(guī)劃師要對一個特定鄉(xiāng)村景觀形成、變遷及其驅(qū)動因素進行研究, 需要通過非專業(yè)人士易于理解的手段, 深入挖掘留存于社區(qū)成員集體記憶中的鄉(xiāng)土景觀知識, 形成基于這些知識的新研究途徑, 這對拓寬和豐富景觀變遷研究方法和內(nèi)容都有重要意義。

與利用遙感影像來評價現(xiàn)狀景觀一樣[16-18], 通過不同時期的遙感影像來復原歷史景觀是歷史景觀研究最重要的方法之一[3,19-20]。然而, 遙感影像的大范圍應用僅僅是近十幾年的事, 對于鄉(xiāng)村的覆蓋率十分有限, 無法滿足歷史景觀資料的縱深獲取。因此, 鄉(xiāng)村歷史景觀恢復離不開當?shù)鼐用竦膮⑴c。White[21]、Wang等[10]、王曉軍等[22]創(chuàng)造性地采用參與式地理信息系統(tǒng)(PGIS)方法和高清晰正射影像, 結(jié)合參與式農(nóng)村評估(PRA)工具的運用, 挖掘村民記憶中的鄉(xiāng)土景觀知識, 作為其村莊歷史景觀研究的數(shù)據(jù)來源。隨著信息技術(shù)的發(fā)展, PGIS已經(jīng)可以通過桌面應用[23]、手機應用[24]、Web應用[25]等多種方式應用到參與式景觀生成過程。

景觀的可視化表達是人們對景觀的認知、描述與交流的基礎(chǔ)。因此, 可視化表達方式對歷史景觀復原研究起著至關(guān)重要的作用。隨著技術(shù)的進步, 景觀的可視化方式也從原始的草圖、紙質(zhì)地圖, 向電子化地圖(如CAD圖)、GIS地圖及三維模型方向發(fā)展。目前PGIS通常以二維地圖為主要表達方式[10,21], 但由于二維地圖具有高度的抽象性, 因而很難向不同利益相關(guān)者來表達規(guī)劃參與者的意圖, 特別是在鄉(xiāng)村歷史景觀復原過程中, 參與者大部分是缺乏專業(yè)制圖、辨圖知識的當?shù)卮迕? 某種程度上限制了公眾的參與度[26-27]。以二維地圖為表現(xiàn)形式限制了傳統(tǒng)的PGIS在鄉(xiāng)村景觀研究中的應用。如果這種基于PGIS的方法能夠?qū)崟r而直觀地向村民反饋可視化信息, 評估者與村民的交流將更順暢, 知識溝通將更快捷[5,28-30]?？梢哉f, 可視化表現(xiàn)已成為PGIS發(fā)展的核心問題之一[31]。

很多學者在開發(fā)或應用三維景觀建模技術(shù)方面進行了大量的探索和研究工作[3,28,32-39]。但傳統(tǒng)的使用三維建模軟件(如3D Max, CAD等)三維景觀生成方法費時、費力, 因而通常用于最終景觀規(guī)劃方案的靜態(tài)展示, 很難以互動的方式應用于公眾參與過程的交流?；谌S可視化技術(shù)的PGIS, 即三維PGIS將在鄉(xiāng)村歷史景觀復原、參與式景觀規(guī)劃等方面有廣闊的應用前景。

本研究以貴州對門山村為例, 將更易于當?shù)卮迕窭斫夂瓦\用的三維電子沙盤工具結(jié)合參與式農(nóng)村評估技術(shù), 從時空兩個維度復原村民記憶中的鄉(xiāng)村歷史景觀。同時, 使用三維電子沙盤的分析工具對復原歷史景觀中的土地利用、生態(tài)服務價值、景觀格局等要素和指標進行分析。將客觀分析的數(shù)據(jù)與參與者對村莊發(fā)生重大事件和不同時期農(nóng)事歷的回憶進行比對, 以驗證三維電子沙盤工具結(jié)合參與式農(nóng)村評估技術(shù)復原鄉(xiāng)村歷史景觀的有效性和真實性, 為鄉(xiāng)村歷史景觀研究提供方法依據(jù)。

1 研究方法

本研究基于PGIS方法和當年高清晰遙感正射影像圖, 運用參與式農(nóng)村評估技術(shù)(PRA)中的半結(jié)構(gòu)訪談、農(nóng)事季節(jié)歷、大事記、小組討論等工具在村莊展開景觀調(diào)查與評估。由于鄉(xiāng)村歷史景觀復原需要當?shù)鼐用窀叨葏⑴c, 本研究所應用的鄉(xiāng)村歷史景觀復原和評估工具為北京人居科技發(fā)展有限公司自主研發(fā)的“鄉(xiāng)邑人居-參與式村鎮(zhèn)空間設計電子沙盤”, 本文簡稱“鄉(xiāng)邑三維電子沙盤”。

易學性和互操作性被視為景觀三維可視化最重要的兩個特征[40]?！班l(xiāng)邑三維電子沙盤”基于三維GIS構(gòu)建, 為農(nóng)村歷史景觀復原的參與者提供了一個易用、易理解的三維景觀復原交流平臺。農(nóng)村歷史景觀的參與者, 包括研究人員及當?shù)卮迕窨梢栽谠撈脚_上使用豐富的景觀交互式生成工具, 方便、快捷地在三維虛擬環(huán)境中創(chuàng)建當?shù)貧v史景觀要素三維模型, 如道路、環(huán)境要素、邊界線、建筑等。簡單的鼠標點擊繪制和拖動操作方式, 甚至能夠讓當?shù)卮迕裼H自上手操作。三維可視化的表達方式能使參與人員, 特別是沒有任何專業(yè)知識背景的當?shù)卮迕裰庇^描述記憶中的當?shù)貧v史景觀。同時, 電子沙盤基于GIS的空間數(shù)據(jù)管理與空間分析能力, 為農(nóng)村鄉(xiāng)村景觀復原后的實時評估提供豐富的分析工具, 如二維土地利用分布圖輸出工具、土地利用平衡表分析工具、生態(tài)服務價值分析工具、空間句法分析工具等。

具體方法為: 首先, 基于打印出的現(xiàn)狀高清晰遙感正射影像圖, 以小組討論形式, 與參與的當?shù)卮迕褚黄饘苫仡櫰趦?nèi)村莊發(fā)生重大事件和不同時期農(nóng)事歷進行回顧。在此基礎(chǔ)上, 分析獲得歷史景觀恢復時間節(jié)點。其次, 研究者與村民一起, 在鄉(xiāng)邑三維電子沙盤中創(chuàng)建每個歷史節(jié)點的景觀。最后, 基于鄉(xiāng)邑三維電子沙盤中的分析土地利用變化、生態(tài)服務價值評價及景觀格局分析等功能, 對恢復的歷史景觀數(shù)據(jù)進行科學分析。

2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)收集

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州省黔西南布依族苗族自治州貞豐縣龍場鎮(zhèn)對門山村, 介于25o27￠05″~25o27￠25″N, 105o27￠53″~105o28￠19″E, 下轄3個組: 上寨、下寨、龐家灣。研究區(qū)地勢總體上北低南高, 是典型的低地丘陵地貌; 區(qū)內(nèi)海拔1 294~1 370 m; 屬于亞熱帶季風濕潤氣候, 氣候溫和, 年平均氣溫16.6 ℃; 年降雨量1 000~1 400 mm, 無霜期260~340 d。村內(nèi)居民包括布依族、苗族、漢族等民族; 現(xiàn)階段以烤煙種植、加工為主要經(jīng)濟活動, 間有水稻、玉米、薏米等作物種植。研究區(qū)距離貞豐縣城僅20 km, 距興義市約100 km。

2.2 數(shù)據(jù)收集

本研究共邀請了9位當?shù)卮迕駞⑴c對門山村的歷史景觀復原。包括前任及現(xiàn)任村長、干部2名, 以及了解村內(nèi)歷史的60歲以上長者7名。參與者與研究者對村莊發(fā)生重大事件和不同時期農(nóng)事歷進行了回顧和記錄。在此基礎(chǔ)上, 分類整理了影響當?shù)貧v史景觀變化的主要事件, 作為當?shù)貧v史景觀恢復時間節(jié)點, 并最終確定1958年、1980年、1995年和2015年為當?shù)貧v史景觀復原和評估時間節(jié)點(表1)。

表1 對門山村復原歷史景觀年代節(jié)點及確認依據(jù)

基于2015年高分辨率遙感影像, 在鄉(xiāng)邑三維電子沙盤中使用景觀要素創(chuàng)建工具, 創(chuàng)建對門山村現(xiàn)狀景觀(以2015年為代表)。首先使用村界工具建立研究區(qū)范圍; 然后, 使用道路及輔助線工具, 創(chuàng)建道路網(wǎng)絡及環(huán)境要素(水域、河流等), 系統(tǒng)自動以道路及輔助線為邊界實時創(chuàng)建地塊對象; 最后, 使用建筑物生成工具, 拖動建筑物數(shù)據(jù)庫中的建筑物到地塊中。以2015年景觀為基礎(chǔ), 研究者在村民的參與和指導下, 基于現(xiàn)場回憶和討論, 在鄉(xiāng)邑現(xiàn)狀電子沙盤中通過增、刪、移動及修改操作, 恢復其他時期的景觀?；卩l(xiāng)邑三維電子沙盤的歷史景觀恢復有兩個要點: 首先, 由研究人員操作, 村民現(xiàn)場討論指導的方式, 能夠極大提高效率。其次, 由于景觀變化的歷史延續(xù)性, 基于后一期景觀, 通過修改的方式復原前一期歷史景觀的方式比完全重新建立的方式更節(jié)省時間。由近至遠, 先后完成了對門山村1995年、1980年和1958年的景觀復原(圖1)。

2.3 數(shù)據(jù)分析方法

在三維電子沙盤上復原的歷史景觀會自動生成具有用地屬性、可供景觀格局分析的二維柵格化文件。此后, 使用三維電子沙盤的分析工具, 采用土地利用、生態(tài)服務價值、景觀格局指數(shù)對對門山村歷史景觀進行分析。其中, 根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T 21010—2007)》對研究區(qū)域不同時期的土地利用進行分類統(tǒng)計計算。張曉彤[41]根據(jù)謝高地等[42]、潘影等[43]“中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值當量表”基礎(chǔ)上, 修訂得到“單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量(修訂)表”, 并依此分別計算出研究區(qū)氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護、廢物處理、生物多樣性保護、食物生產(chǎn)、原材料、文化娛樂的生態(tài)服務價值。景觀格局分析選擇香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)、景觀豐度、斑塊密度、蔓延度、連接度、景觀形狀指數(shù)等共7個景觀空間格局指數(shù)[44-45], 在斑塊(patch)尺度對景觀多樣性、破碎化、均勻度、聚集度和形狀復雜性的變化進行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 對門山村景觀場景的變化

3.1.1 2015年對門山村景觀

2015年對門山村景觀如圖1a-1和圖1a-2所示。通村道路由北部、西部與南部引入村子, 通組道路由通村道路引出, 在東南部順應山勢串聯(lián)上下兩組住宅, 串戶路連接各民居, 道路數(shù)量較多。道路路網(wǎng)格局整體呈現(xiàn)自由式, 3級道路相互連通形成串聯(lián)每戶的自由式密集路網(wǎng)。

住宅以1層、2層獨棟式房屋為主, 局部有3層、4層住宅, 上下組住宅背山而建, 房屋坐南朝北, 由對門山村東南角方向的山腳向西延伸至兩山中部、向北延伸至北部山腳下。龐家灣住宅沿西北一條通村道路向村內(nèi)延伸至村莊西部山腳下。

村莊范圍內(nèi)有小學1處, 位于西北部; 幼兒園1處, 位于村莊中部; 村委會1處, 位于村莊中部; 衛(wèi)生室1處, 位于村委會旁; 小商店兩處, 位于西北部; 村民活動廣場1處, 位于村莊西北部河溝南部。

村內(nèi)北部有兩條東西向河流, 西部有1條南北向河流, 過水面積不大。另外, 村內(nèi)有3處水塘分布在村莊北部。村莊的農(nóng)業(yè)用地分布在村莊北部區(qū)域、中部局部區(qū)域以及南部山腳下區(qū)域, 其中有近一半的用地為旱地, 一半為水田。水田主要分布在東部地區(qū)以及西部的局部地區(qū), 旱地主要分布在西北部、中部以及南部山腳下區(qū)域。林地主要分布在對門山村南部兩山的山坡上以及兩山之間的南部區(qū)域。

3.1.2 1995年對門山村景觀

1995年對門山村景觀如圖1b-1和圖1b-2所示。通村道路由北部、西部與南部引入村子, 通組道路由通村道路引出, 在東南部串聯(lián)上下兩組, 串戶路連接各住宅, 道路數(shù)量略少于2015年。道路路網(wǎng)格局與2015年相近, 整體呈現(xiàn)自由式, 3級道路相互連通形成串聯(lián)每戶的自由式密集路網(wǎng)。

住宅以1層、2層獨棟式房屋為主, 上下組住宅背山而建, 房屋坐南朝北, 主要分布在村莊東南角的山腳以及兩山之間的中南部區(qū)域。龐家灣住宅沿西北一條通村道路向村內(nèi)延伸至西部山腳下。

村內(nèi)小商店1處, 位于西北部。村內(nèi)北部有兩條東西向河流, 西部有1條南北向河流, 過水面積不大。村莊的農(nóng)業(yè)用地分布在村莊北部、中部區(qū)域以及南部山腳下區(qū)域, 面積多于2015年。農(nóng)業(yè)用地中有近90%的用地為水田。水田主要分布在村莊中部與北部區(qū)域, 而旱地則僅分布在南部山腳下的很小區(qū)域內(nèi)。林地主要分布在對門山村南部兩山的山坡上以及南部兩山之間的區(qū)域, 面積比2015年略大, 2015年村莊西南角的幾處農(nóng)業(yè)用地在1995年時為林地。

3.1.3 1980年對門山村景觀

1980年對門山村景觀如圖1c-1和圖1c-2所示。村莊主要有通村道路與串戶路兩級。通村道路由北部、西部與南部引入村子, 串戶路主要集中在南部山腳下, 用于連接各民居, 由于民居數(shù)量少于1995年, 1980年的道路數(shù)量略少于1995年。道路路網(wǎng)格局與1995年相比較簡單, 整體呈現(xiàn)自由式, 兩級道路相互連通形成串聯(lián)每戶的自由式路網(wǎng)。

住宅以1層房屋為主, 上下組住宅背山而建, 房屋坐南朝北, 主要分布在村莊東南角的山腳下以及兩山之間的中南部區(qū)域, 但房屋數(shù)目較少。龐家灣住宅沿西北一條通村道路向村內(nèi)延伸至西部山腳下。

村內(nèi)小商店1處, 位于西北部。村內(nèi)北部有兩條東西向河流, 西部有1條南北向河流, 過水面積不大。村莊的農(nóng)業(yè)用地分布在村莊北部、中部區(qū)域以及南部山腳下區(qū)域, 與1995年比較面積略大。農(nóng)業(yè)用地中有近95%的用地為水田, 主要分布在村莊中部與北部區(qū)域; 旱地則僅分布在南部山腳下的很小區(qū)域內(nèi)。除水田面積有所增加外, 水田旱地的分布與1995年相似。林地主要分布在對門山村南部兩山的山坡上以及南部兩山之間的區(qū)域, 面積與1995年相比變化不大。

3.1.4 1958年對門山村景觀

1958年對門山村景觀如圖1d-1和圖1d-2所示。村莊仍然有通村道路與串戶路兩級, 但路面較窄。通村道路由北部、西部與南部引入村子, 串戶路主要集中在南部山腳下用于連接南部的各個住宅, 道路數(shù)量較少。道路路網(wǎng)格局較簡單, 整體呈現(xiàn)環(huán)狀式, 兩級道路相互連通形成串聯(lián)每戶的簡單環(huán)狀式路網(wǎng)。

住宅以1層房屋為主, 還有一些小的茅草房, 房屋坐南朝北, 數(shù)量較少, 主要分布在村莊東南角的山腳下, 另外在兩山之間北部沿路還有一些小的茅草房。龐家灣只有零星幾處房屋分布在村莊西部的山腳下。

村內(nèi)北部有兩條東西向河流, 西部有1條南北向河流, 過水面積不大。整個村莊除南部山腳下與山間的零星住宅、河流以及山坡的林地外, 其余地方均為農(nóng)業(yè)用地, 面積比1980年大。其中有近95%的用地為水田, 只有在南部山腳下的局部區(qū)域有旱地。林地主要分布在對門山村南部兩山的山坡上以及南部兩山之間的區(qū)域, 1980年山腳下的許多民居在1958年時為林地, 兩山之間的南部區(qū)域林地在大躍進時期被砍伐。

3.2 土地利用變化分析

1958—2015年對門山村土地利用類型中, 林地占有量總體呈減少趨勢, 住宅用地量和交通運輸用地量總體呈增加趨勢; 公共管理與服務用地在1995—2015年間增長明顯; 由于烤煙種植的引進, 1995—2015年間水田占耕地的比例由97.76%下降到43.79%, 而相應的旱地比例由0.211%上升到55.59%; 其他各用地類型變化不大(表2)。

3.3 生態(tài)服務價值分析

對門山村生態(tài)服務價值總體上呈現(xiàn)遞減趨勢, 特別是1995—2015年間, 生態(tài)服務價值減少50.54%, 而1958—1995年間生態(tài)服務價值減少9.71%。以1995—2015年為例, 氣候調(diào)節(jié)、娛樂文化、廢物處理和水源涵養(yǎng)的生態(tài)服務價值下降最為明顯, 分別達57.83%、56.01%、52.56%和52.39%; 而對原材料功能基本沒有影響; 由于農(nóng)用地的增加, 食物生產(chǎn)功能還增長了76.42(表3)。

3.4 景觀格局分析

對門山村景觀豐度逐年遞增, 表明該村用地類型呈現(xiàn)多樣化趨勢, 特別是1995—2015年激增, 說明這20年是該村空間景觀快速變化時期: 香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)、斑塊密度、景觀形狀指數(shù)在這一時期激增, 也反映了這20年間各用地類型呈均衡化趨勢離散增加; 此外, 可以考慮各類建筑用地作為優(yōu)勢斑塊類型呈團聚方式發(fā)展, 在景觀中連通度逐漸增高。在1958—1980年間連接度下降明顯, 主要原因是由于原來成廊道存在的林地被砍伐割裂, 使得其空間結(jié)構(gòu)連接度減弱。景觀形狀指數(shù)在1958—1980年和1995—2015年兩個階段的明顯增長表明斑塊邊緣復雜化, 從土地利用變化上看, 多為農(nóng)林用地被其他用地侵占后導致的邊緣復雜性增加(表4)。

3.5 土地利用與生態(tài)服務價值、景觀格局間關(guān)聯(lián)分析

對門山村景觀變化主要發(fā)生在1958—1980年、1995—2015年兩個階段, 1980—1995年相對變化平緩。

1958—1980年間, 作為景觀廊道的林地由于“大躍進”運動被砍伐斷裂, 使得景觀的空間連接度下降嚴重。雖然總量不大, 但住宅用地作為稀有斑塊的發(fā)散式膨脹, 使得整體景觀的破碎化程度增加較大。但由于整體用地類型比例變化不大, 生態(tài)服務價值沒有明顯變化。

如圖2所示, 雖然1980年分田到戶, 但由于當?shù)貤l件限制, 村民的生產(chǎn)生活方式并沒有結(jié)構(gòu)性變化, 也使得村莊的景觀沒有明顯變化。而1995年后開始大范圍種植煙草后, 對門山村水田比例快速下降, 現(xiàn)階段基本和旱地比例持平。這也直接導致水田(濕地的一種類型)作為生態(tài)服務價值重要貢獻者數(shù)量減少, 整個范圍生態(tài)服務價值下降明顯。此外, 由于近20年來, 各類公共管理與服務設施的快速增加和均勻分布, 使得景觀多樣性呈顯著增長。

表2 4個歷史時期對門山村土地利用變化

4 討論與結(jié)論

鄉(xiāng)村歷史景觀是研究鄉(xiāng)村歷史發(fā)展和進行鄉(xiāng)村景觀發(fā)展規(guī)劃的重要依據(jù)。遙感影像提取通常受制于數(shù)據(jù)限制無法滿足歷史景觀恢復的需求。鄉(xiāng)村村民歷史景觀記憶則成為鄉(xiāng)村歷史景觀恢復的一個重要數(shù)據(jù)源。但受制于傳統(tǒng)調(diào)研方法和表現(xiàn)手段成本和效率限制, 傳統(tǒng)的基于二維地圖及調(diào)研表的方法無法使鄉(xiāng)村村民直觀地參與歷史景觀恢復?；诔Ｒ?guī)PGIS平臺的參與式鄉(xiāng)村規(guī)劃與項目中, 由于村民意見需要規(guī)劃者多次往返后才能真實表達在地圖上, 時間花費過長。同時由于受到技術(shù)和設備的限制, 結(jié)果的可視化程度也不高, 使得PGIS規(guī)劃平臺不能在實際的鄉(xiāng)村歷史景觀恢復及鄉(xiāng)村規(guī)劃中得到大量應用。因此, 鄉(xiāng)村歷史景觀恢復需要為鄉(xiāng)村歷史景觀恢復的村民參與提供一個易用的集三維化景觀設計及景觀格局分析于一體的平臺系統(tǒng)。本文探索一種使用三維電子沙盤的方法, 解決上述鄉(xiāng)村歷史景觀恢復中村民參與和景觀實時評價問題。本文使用的“鄉(xiāng)邑人居-參與式村鎮(zhèn)空間設計電子沙盤”(簡稱鄉(xiāng)邑電子沙盤)是一款集成多項地理空間技術(shù)成果, 界面友好, 操作性強的三維PGIS平臺。實踐結(jié)果表明, 基于鄉(xiāng)邑電子沙盤的歷史景觀恢復方法, 可實現(xiàn)規(guī)劃者與村民面對面的溝通, 使得規(guī)劃的溝通過程更為流暢, 規(guī)劃決策中的參與質(zhì)量大大提高。該軟件更易被規(guī)劃者所掌握, 使得挖掘村民記憶的鄉(xiāng)村歷史景觀復原研究成為一項對專業(yè)性要求并不很強的工作。

本研究以貴州對門山村為案例, 將更易于當?shù)卮迕窭斫夂瓦\用的三維電子沙盤工具結(jié)合參與式農(nóng)村評估技術(shù), 成功地從時空兩個維度復原了村民記憶中的鄉(xiāng)村歷史景觀, 真正再現(xiàn)了村民對鄉(xiāng)村歷史景觀記憶, 并實時可視化為三維復原景觀地圖, 并表達在三維電子沙盤上。同時聽取他們對景觀變遷原因的觀點, 實現(xiàn)研究人員與村民的實時交流, 最大程度地保證溝通行動的有效性和真實性。在鄉(xiāng)村規(guī)劃與管理行動中, 基于PGIS的鄉(xiāng)村(歷史)景觀調(diào)查與規(guī)劃方法, 通過與三維電子沙盤工具的高度結(jié)合, 最大限度地保證了討論過程和結(jié)果的一致性, 真正實現(xiàn)鄉(xiāng)村規(guī)劃和管理過程中的村民參與。使用系統(tǒng)提供的景觀分析方法, 對對門山村的歷史景觀在土地利用結(jié)構(gòu)、景觀格局指數(shù)、生態(tài)服務價值方面進行了分析。結(jié)果表明, 對門山村景觀格局變化明顯, 景觀趨于分散化和多樣化, 生態(tài)服務價值有所下降。對門山村的歷史景觀格局變化與歷史重大事件節(jié)點相吻合, 說明了對門山村歷史景觀格局變化背后的主要原因與歷史重大事件密切相關(guān)。

表3 4個歷史時期對門山村生態(tài)服務價值

表4 4個歷史時期對門山村景觀格局指標

本研究實例表明, 參與式的歷史景觀恢復方法解決了歷史遙感數(shù)據(jù)的限制, 能夠復原更為久遠的農(nóng)村歷史景觀。其次, 參與式的歷史景觀復原方法, 通過與參與者討論及會議, 挖掘了更深層次的景觀變化歷史故事、傳統(tǒng)文化、習俗及歷史事件等, 可為未來的村莊規(guī)劃和管理提供更詳細的資料。與傳統(tǒng)的基于二維GIS的PGIS相比, 三維電子沙盤景觀更容易讓村民理解和參與其中。對門山村案例研究表明, 在實際使用中, 三維環(huán)境下, 村民更容易描述歷史景觀, 快速指出歷史環(huán)境變化, 發(fā)現(xiàn)研究者的錯誤之處。三維電子沙盤在本次對鄉(xiāng)村歷史景觀調(diào)查中首次獲得了較好的應用。通過有效的技術(shù)手段真正解決了以往規(guī)劃者與當?shù)卮迕裥畔⒔涣骱蜏贤ㄟ^程不暢的技術(shù)問題, 預期將有效提升鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設計的質(zhì)量和效率。作為一款多專業(yè)集成、門檻又極低的鄉(xiāng)村設計交流平臺, 它很好地解決了在規(guī)劃設計工具領(lǐng)域, 傳統(tǒng)工具的功能單一性與GIS等工具功能復雜性的這一對矛盾, 提供一站式的設計平臺, 既可以提高專業(yè)設計人員的規(guī)劃效率, 又開創(chuàng)性地為非專業(yè)人士提供了直接參與設計和決策過程的途徑, 使專業(yè)設計人員與村民真正達到規(guī)劃成果共識, 實現(xiàn)鄉(xiāng)土知識與科學知識的“無縫”融合; 其附加的過程評估功能也將為參與設計的各方利益相關(guān)者實時提供決策輔助支持, 是對鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設計方法的創(chuàng)新。

致謝 感謝積極參與研討和訪談的對門山村居民, 感謝地球村環(huán)境教育中心在對門山村駐點的社工陳春、陳俊給予我們工作的大力協(xié)助。

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Participatory evaluation of rural historic landscape based on the 3D e-Sandbox: A case study in Duimenshan Village in Guizhou Province*

ZHANG Xiaotong1,2,3, DUAN Jinming3, YU Linjun4, LU Yongfei2, WANG Xiaojun5**

(1. School of Architecture, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 2. National Engineering Research Center for Housing and Residential Environment, Beijing 100044, China; 3. School of Architecture and Urban Planning, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China; 4. Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China; 5. College of Environment and Resources, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

Understanding the trend in historical rural landscape evolution could support decision-making and governance for sustainable rural development. Local villagers are the necessary source of knowledge on the changes in historical rural landscape, they can play an extremely important role in the restoration of rural landscapes. However, the platform for intuitively and interactively supporting various stakeholders in participating in the restoration of historical rural landscapes is still short. The objective of this study was to excavate the landscape memory and local knowledge, and then to restore and evaluate the rural historical landscape changes using more acceptable way for local villagers. This paper took Duimengshan Village, Zhenfeng County of Guizhou Province as the case study. The landscapes were analyzed in four historical periods (1958, 1980, 1995 and 2015) for restoration using the 3D e-Sandbox tool and participatory rural appraisal. The results showed that local villagers could easily participate in landscape restoration processes using the 3D e-Sandbox tool. Although the land was divided into households from 1980, the production and lifestyle of the villagers had no structural changes due to the local conditions, leading to insignificantly landscape changes. However, the proportion of paddy fields in Duimenshan Village decreased rapidly since the introduction of large-scale tobacco cultivation in 1995. This also directly led to the ecological services value decreased significantly as the paddy field (a type of wetland) as an important contributor to the value of ecological services. Moreover, because of the rapidly increase and uniform distribution of public service facilities in the past 20 years, the landscape diversity had increased significantly. It was concluded that the 3D e-Sandbox could solve technical problems in participatory rural historic landscape restoration like the poor communications between planner and local people.

Participatory; Rural historic landscape; Landscape restoration; 3D e-Sandbox; Rural planning and landscape design

Feb. 15, 2017; accepted May 23, 2017

10.13930/j.cnki.cjea.170128

K901.9

A

1671-3990(2017)10-1403-10

2017-02-15

2017-05-23

* 國家自然科學基金項目(41401208)、中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所所長青年基金項目(Y5SJ1100CX)和國家科技支撐計劃項目 (2015BAJ02B01)資助

* This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (41401208), the Youth Foundation of Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences (Y5SJ1100CX) and the National Key Technologies R & D Program of China (2015BAJ02B01).

** Corresponding author, E-mail: xjwang@sxu.edu.cn

**通訊作者:王曉軍, 主要研究方向為參與式農(nóng)村評估。E-mail: xjwang@sxu.edu.cn 張曉彤, 主要研究方向為城鄉(xiāng)人居環(huán)境評估。E-mail: renrenge@sohu.com