王乃舉， 王 塞， 陳曉華

(1.合肥學院 旅游系,安徽 合肥 230601；2.滁州學院 地理信息與旅游學院,安徽 滁州 239000；3.安徽建筑大學 建筑與規(guī)劃學院,安徽 合肥 230022)

傳統(tǒng)村落又稱古村落，內蘊著極其豐富的物質與非物質文化遺產，是中華民族文化的根脈。近年來，傳統(tǒng)村落保護與發(fā)展備受各級政府和學界的關注。住建部、文化部、財政部等部門自2012至2015年四批次聯(lián)合公布了全國4157個傳統(tǒng)村落名錄，安徽省也于2014和2015年公布兩批363個省級傳統(tǒng)村落。

傳統(tǒng)村落空間分布特征及其影響因素是一研究熱點[3-7]?？臻g分布特征的主要研究方法有空間關聯(lián)度法、最鄰近點指數(shù)、核密度、空間洛侖茲曲線等；影響因素主要包括自然地理與人文地理兩大方面，但不同學者具體因素選擇有一定差異。

研究方法方面，傳統(tǒng)村落空間分布具有典型的點狀分布特征，本研究采用最鄰近指數(shù)、核密度、標準差橢圓、局域關聯(lián)度等空間分析方法，最鄰近指數(shù)、核密度突出傳統(tǒng)村落點狀密集與離散的空間特征，而標準差橢圓、局域關聯(lián)度體現(xiàn)傳統(tǒng)村落空間的關聯(lián)趨勢特征，研究結論更具有實踐應用價值。影響因素方面，自然地理應突出地形、氣候、植被等影響因素，人文地理應從人口、資源、經(jīng)濟和交通四方面入手，并考量安徽省實際，剔除少數(shù)民族影響因素。從研究區(qū)域來看，目前傳統(tǒng)村落空間分布研究主要以全國或中南、西南部少數(shù)民族分布集聚區(qū)為例，鮮有對中東部漢族集聚區(qū)省域范圍進行研究報道。本研究選取安徽省作為研究區(qū)域，豐富自然和人文地理研究要素，進一步改進相關研究方法，以期取得更為科學翔實的研究結論，為安徽省加強傳統(tǒng)村落保護與發(fā)展提供決策參考。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及處理

依據(jù)安徽省住建廳、文化廳、文物局和財政廳公布的363個省級傳統(tǒng)村落為研究對象(包括國家部委公布的111個)。30mDEM數(shù)據(jù)由ASTER GDEM數(shù)據(jù)產品基于“先進星載熱發(fā)射和反輻射計(ASTER)”數(shù)據(jù)計算生成，獲取安徽省傳統(tǒng)村落地形因子。對安徽省各地級市、縣、中心城鎮(zhèn)等空間信息進行矢量化，并將安徽省各地級市、縣統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為屬性連接數(shù)據(jù)與之連接，據(jù)此建立安徽省傳統(tǒng)村落分異因素地理信息系統(tǒng)，生成傳統(tǒng)村落空間分布圖。多年平均降水量、森林覆蓋率和社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料來源于《安徽統(tǒng)計年鑒》(2015)。

對30mDEM數(shù)據(jù)進行處理，使用柵格數(shù)據(jù)的聚類、聚合分析，將單層數(shù)據(jù)系統(tǒng)經(jīng)過各種變換而得到一個具有新含義的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并統(tǒng)計各柵格數(shù)據(jù)的特征，對數(shù)據(jù)有整體的了解。

2.2 研究方法

運用ArcGIS10.3軟件，對傳統(tǒng)村落進行高程、坡度、坡向等值分布特征和分布趨勢進行空間分析。

(1)鄰近指數(shù)。傳統(tǒng)村落空間分布可看作點狀地理事物，點狀地理事物空間分布類型有均等、隨機和凝集3種分布類型，其判斷方法可用鄰近指數(shù)R進行測度，公式為

(1)

(2)核密度估計。假定地理事件發(fā)生在空間的任何一點，但在不同空間上所發(fā)的概率不同，點密集地點事件發(fā)生的概率高，反之發(fā)生的概率低。傳統(tǒng)村落在地球表面的分布，可看作是地理事件的概率分布。設定X1,X2,…,Xn服從同分布，其密度函數(shù)f(x)未知，需要通過樣本去估計密度函數(shù)f(x)，由樣本的經(jīng)驗分布函數(shù)可得核密度函數(shù)估計式：

(2)

式中：K(*)表示核函數(shù)形式，通常取對稱的單峰概率密度函數(shù)[9]。

(3)標準差橢圓。受自然、人文地理因子的約束，傳統(tǒng)村落在地理空間分布具有一定的空間趨向性。標準差橢圓是分析地理事物空間方向分布趨勢的一種常用方法[10]。分別計算X和Y方向上的標準距離，這兩個測量值可用于包含所有要素分布的橢圓的軸線，以平均中心起點X坐標和Y坐標的標準差進行計算，從而定義橢圓的軸，該橢圓被稱為標準差橢圓。若標準差橢圓要素分布為狹長形的，據(jù)此判定特定方向性。標準差橢圓計算公式為

(3)

式中：xi、yi是要素i點的坐標，(xi,yi)表示要素的平均中心，n表示點數(shù)。

(4)局域關聯(lián)指數(shù)。局域關聯(lián)指數(shù)可以用來識別研究現(xiàn)象的空間分布上的“熱點”、“冷點”和“空間離散值”等典型和非典型區(qū)域[11]。在ArcGIS中使用熱點分析對傳統(tǒng)村落的局部和總體要素進行比較，生成具有顯著統(tǒng)計學意義的z值。通過對p值和z值的比較和劃分，分析樣本值在局域空間上聚集程度，以此測度熱點區(qū)和冷點區(qū)的空間分布。其計算公式為

(4)

3 結果與討論

3.1 空間分布類型

利用ArcGIS10.3空間統(tǒng)計工具(spatial statics tools)中的平均最鄰近距離(average nearest neighbor)進行統(tǒng)計，采用歐式距離(euclidean distance)計算方法，得到安徽傳統(tǒng)村落的平均距離(observed mean distance)值為6705.9257與期望隨機分布平均距離(expected mean distance)為11397.5895，二者比值R(nearest neighbor ratio)值0.5884，且z-score分數(shù)為-15.0037，顯著性水平p<0.0001，說明安徽省傳統(tǒng)村落在空間上呈現(xiàn)明顯的凝集分布。

3.2 空間分異特征

運用ArcGIS10.3對安徽傳統(tǒng)村落進行核密度分析。結果顯示，安徽省傳統(tǒng)村落空間分布呈聚集特征，形成一個極化核心密集區(qū)(主核)和一個半環(huán)核心密集區(qū)(次核)。主核為皖南山區(qū)，皖南山區(qū)有明顯的三條北東-南西(NE-SW)走向的山系(九華山山系、黃山山系和天目山山系)，在三條平行的山系之間分布著諸多山間盆地和谷地，海拔多在200m左右，是傳統(tǒng)村落分布的主要地點，形成皖南主核聚集區(qū)。次核為大別山區(qū)，大別山雄踞鄂豫皖三省，呈北西-南東(NW-SE)走向，主體為低山丘陵，山間谷地寬廣開闊，并有河漫灘和階地平原，是主要農耕地區(qū)，傳統(tǒng)村落空間分布相對較為密集。但隸屬六安市的壽縣、霍山、舒城等縣地處山區(qū)與平原交替過渡地區(qū)，傳統(tǒng)村落數(shù)量明顯減少。因此，總體上大別山區(qū)形成安徽半環(huán)狀傳統(tǒng)村落次核，如包含鄂豫皖三省大別山區(qū)，可形成閉環(huán)密集區(qū)(圖1)。

運用ArcGIS10.3對安徽傳統(tǒng)村落地形因子進行標準差橢圓分析。結果顯示，地形因子四要素標準差橢圓均呈北西-南東(NW-SE)方向，這一方向表明安徽省傳統(tǒng)村落在空間分布上受上述4地形要素影響，空間分布集中在北西-南東(NW-SE)方向。將皖南山區(qū)、沿江山區(qū)及大別山區(qū)的黃山、宣城、池州、安慶4地級市傳統(tǒng)村落數(shù)量累加，合計為325個，占總數(shù)89.53%，與標準差橢圓聚集方向特征一致(圖2)。半短軸與半長軸比值大小為高程>坡度>平面曲率>坡向，四要素對安徽傳統(tǒng)村落空間聚合效應遞減。其中，高程標準差橢圓軸與軸之比最大，為2.9326，說明海拔高程對傳統(tǒng)村落空間分布聚合效應最強，即傳統(tǒng)村落密集分布在一定的海拔高程范圍(0-350m)。四要素轉角大小為坡向>坡度>高程>平面曲率，四要素對安徽傳統(tǒng)村落空間偏向影響遞增。其中，平面曲率和高程轉角最小，說明地面粗糙程度和海拔高程是影響安徽傳統(tǒng)村落空間偏向NW-SE走向的主要力量(表1)。

圖1 安徽省傳統(tǒng)村落核密度分布

Fig.1 The nuclear density distribution of traditional village in Anhui Province

圖2 安徽省傳統(tǒng)村落地形因子標準差橢圓比較

Fig.2 Comparison of standard deviation ellipse of terrain factors of traditional village in Anhui Province

表1 地形因子標準差橢圓特征比較Table 1 Comparison of topographic features of standard deviation ellipse

圖3 不同高程安徽省傳統(tǒng)村落聚集狀況Fig.3 Aggregation of traditional villages of different elevation in Anhui Province

運用ArcGIS10.3對安徽傳統(tǒng)村落進行局域關聯(lián)指數(shù)分析。結果顯示，高程是安徽傳統(tǒng)村落空間分布最重要影響因素。安徽傳統(tǒng)村落局域關聯(lián)指數(shù)劃分為高高(HH)、低低(LL)聚集區(qū)域(共350個村落)，占96.41%，高低(HL)、低高(LH)區(qū)域(共13個村落)，僅占3.59%。高高(HH)聚集分布主要分布在皖南山區(qū)和大別山區(qū)等地形變化明顯區(qū)域。低低(LL)聚集區(qū)域主要分布在江淮丘陵和皖北平原等地形變化較緩的區(qū)域。安徽省傳統(tǒng)村落高低(HL)、低高(LH)區(qū)域極少，是因為受丘陵、低山地形格局的控制，同時也與不同海拔高程的相關屬性的交錯影響有關，在一定程度上反映了傳統(tǒng)村落在空間分布的多樣性和復雜性(圖3)。

3.3 空間分布影響因素

3.3.1 自然地理因素

(1)地形因子。傳統(tǒng)村落空間分異由多種因素決定，在中國傳統(tǒng)農業(yè)社會，自然因素是占據(jù)主導作用。其中，自然因素中地形因子對傳統(tǒng)村落空間分布起重要作用。本研究采用提取地形因子差分計算階數(shù)的方法，將地形因子劃分為一階、二階和高階地形因子，通過ArcGIS10.3提取原始地形數(shù)據(jù)中的坡度、坡向、高程和平面曲率4種因素進行研究。

①坡度：使用坡度工具，計算每個目標像元值與其相鄰像元值高程的變化率，進而獲取傳統(tǒng)村落所屬地域的坡度值。結果顯示，安徽省363個傳統(tǒng)村落分布坡度變化閾值介于0°～30.605°之間。其中：292個傳統(tǒng)村落分布在0°～10.202°之間，占80.44%；51個傳統(tǒng)村落分布在10.202°～17.003°之間，占14.05%；20個傳統(tǒng)村落分布在17.003°～30.605°之間，占5.51%(表2)。

以上情況表明，安徽傳統(tǒng)村落與坡度之間存在緊密關聯(lián)，坡度越大，傳統(tǒng)村落越少，0°～10°是傳統(tǒng)村落空間選址的合適坡度范圍。

表2 安徽傳統(tǒng)村落空間分布與坡度關系Table 2 The relationship between spatial distribution and slope of Anhui traditional village

②坡向：傳統(tǒng)村落高程、相對高差、地表形態(tài)、地面曲率、山體位置等對坡向均有重要的限制作用。使用ArcGIS10.3對安徽省傳統(tǒng)村落坡向進行數(shù)據(jù)采集，得到各樣本點高程值改變量最大變化方向，據(jù)此確定坡向，可以直觀判斷傳統(tǒng)村落的太陽輻射角和日照時長。在DEM中提取坡向(aspect)數(shù)據(jù)，重分類(reclassify)獲取北坡(0～22.4，336.6～359.1)、東北坡(22.443～44.8，314.2～336.6)、東坡(44.8～67.7，291.7～314.2)、東南坡(67.7～89.773，269.3～291.7)、南坡(89.773～112.2，246.8～269.3)、西南坡(112.2～134.6，224.4～246.8)、西坡(134.6～157.1，201.9～224.4)、西北坡(157.1～179.5，179.5～201.9)數(shù)據(jù)。

分析顯示，安徽省200個傳統(tǒng)村落坡向分布在陽坡(90°～270°)，占55.10%，多于陰坡163個，占44.90%；按照如上8個方位的劃分，南坡、東南坡、西南坡3個方位傳統(tǒng)村落有128個，占35.26%，如果加上東坡和西坡有221個，占60.88%(表3)。安徽省地處北半球中緯度季風區(qū)，坡向對降水和日照有明顯的控制作用，西南和東南暖濕氣流在南坡和偏南坡形成豐沛降水，同時，南坡和偏南坡日照角度較大、日照時間較長。由于傳統(tǒng)村落的形成還受到耕地、水源等其他自然條件的制約，因此，坡向影響具有局限性和復雜性。

表3 安徽傳統(tǒng)村落空間分布與坡向關系Table 3 The relationship between spatial distribution and slope aspect of Anhui traditional village

③高程：利用30mDEM數(shù)字高程模型獲取安徽省傳統(tǒng)村落的高程數(shù)據(jù)，據(jù)此對安徽省傳統(tǒng)村落高程數(shù)據(jù)的進行比較分析.結果顯示，在高程0～350m分布了331個傳統(tǒng)村落，占91.81%，350～1055m范圍僅分布32個傳統(tǒng)村落，所占比率不到10%。

以上情況表明，安徽省傳統(tǒng)村落空間分布與海拔高程呈顯著負相關，集中分布在低山海拔地區(qū)(0～350m)，海拔越高，傳統(tǒng)村落數(shù)量越少。這與低海拔地區(qū)傳統(tǒng)村落居民易于獲得農業(yè)生產生活資源密切相關，如耕地、水源、宅基地，同時也與傳統(tǒng)村落居民方便與外界進行交往的有利交通條件密切相關(表4)。

表4 安徽傳統(tǒng)村落空間分布與高程關系Table 4 The relationship between spatial distribution and altitude of Anhui traditional village

④平面曲率：地面曲率(curvature)是表征傳統(tǒng)村落地表曲面沿水平方向的彎曲、變化程度，反映村落所在地地表的粗糙程度?？臻g統(tǒng)計分析顯示，安徽省傳統(tǒng)村落平面曲率分布范圍為-3.242～4.811m-1之間。其中，351個傳統(tǒng)村落地面曲率在-2.235～1.791 m-1之間，占96.70%，10個傳統(tǒng)村落地面曲率在1.791～3.804 m-1之間，僅有2個傳統(tǒng)村落分布在地面曲率較大的范圍。安徽傳統(tǒng)村落平面曲率密集趨向于0°附近，近似標準正態(tài)分布(表5)。

表5 安徽傳統(tǒng)村落空間分布與平面曲率關系Table 5 The relationship between spatial distribution and plan curvature of Anhui traditional village

以上情況表明，安徽傳統(tǒng)村落地表雖有一定的負向與正向曲率變化，但總體選址以近于0°附近的平坦地形為主。一方面，傳統(tǒng)村落居民在村落擇址以平原、山間谷地、山間臺地為主，另一方面與因生產生活需要對地表形態(tài)的平整改造密切有關。

(2)氣候因子。氣溫和降水是兩大氣候因子，考慮安徽省位于北半球中緯度地區(qū)，氣溫條件對人類活動的制約性小，而降水量制約農耕環(huán)境下的水資源時空分配，對傳統(tǒng)村落空間布局具有重要作用。

相關性分析結果顯示，多年平均降水量與傳統(tǒng)村落密度呈高度正相關Pearson指數(shù)0.8144(圖4)。皖南山區(qū)(黃山、宣城)多年平均降水量分別為1822mm和1447mm，傳統(tǒng)村落分布密度顯著高于其他地區(qū)；沿江低山丘陵地區(qū)(安慶、銅陵、池州)及大別山區(qū)(六安)多年平均降水量在1500mm和1200mm左右，傳統(tǒng)村落分布密度較高；其他地區(qū)主要為江淮丘陵和皖北平原，多年平均降水量低于上述地區(qū)，傳統(tǒng)村落數(shù)量和密度顯著減少(表6)。降水多少實質與地形密切相關，皖南、沿江、大別山區(qū)均為低山丘陵地區(qū)，地處東南季風迎風坡，降水量明顯多于同緯度地區(qū)。

(3)植被因子。植被分布表征自然地理環(huán)境地形、水文、氣候諸多要素，同時也表征人類活動對自然環(huán)境的擾動狀況。

相關性分析結果顯示，安徽傳統(tǒng)村落空間分布與森林覆蓋率呈高度正相關Pearson指數(shù)0.8491(圖4)。皖南及沿江山區(qū)(黃山、宣城、池州)森林覆蓋率高達60%及以上，傳統(tǒng)村落分布密度也最高；六安所在大別山區(qū)森林覆蓋率38.28%，傳統(tǒng)村落分布密度也較高；其它地區(qū)為江淮丘陵、皖北平原，森林覆蓋率明顯較低，傳統(tǒng)村落分布稀疏(表6)。植被分布與地形關系密切，皖南、沿江、大別山區(qū)均為低山丘陵地區(qū)，宜林地區(qū)廣。

3.3.2 人文地理因素 人文地理因素受制于自然因素，特別是農耕社會，傳統(tǒng)村落形成取決于生產資料和生活條件的可獲得性。以下主要從人口、資源、經(jīng)濟和交通4方面進行闡釋。

表6 安徽省傳統(tǒng)村落空間分布與降水、植被關系Table 6 The relationship of spatial distribution of traditionalvillages with precipitation and vegetation in Anhui Province

注：不包括淮北、宿州、蚌埠、淮南四個地級市

圖4 安徽部分自然及人文地理要素與傳統(tǒng)村落密度相關系數(shù)比較Fig.4 Anhui natural and cultural geographical elements and traditional village density correlation coefficient comparison

安徽傳統(tǒng)村落空間分布密度與人口密度呈明顯負相關，Pearson指數(shù)-0.5478(圖4)。主要表現(xiàn)為皖南山區(qū)黃山市人口密度密度最低，每平方公里僅150人，而傳統(tǒng)村落分布密度最大，其次為皖南山區(qū)宣城市及沿江山區(qū)池州市人口較低，而傳統(tǒng)村落密度較大(表7)。上述情況表明，山區(qū)地形起伏，交通不便，生活生產技術受外界干擾小，傳統(tǒng)村落保留得多，密度大。

安徽傳統(tǒng)村落空間分布密度與人均耕地呈明顯負相關，Pearson指數(shù)-0.4642(圖1)。皖南及沿江山區(qū)、大別山區(qū)人均耕地較少，傳統(tǒng)村落分布較為密集。江淮丘陵和皖北平原人均耕地略大，但傳統(tǒng)村落密度反而較小(表6)。耕地是傳統(tǒng)農業(yè)社會最為根本的勞動資源，以上山區(qū)耕地資源相對稀缺，但人口分布較為分散，散落的山間谷地、平原成為支撐人口密度極少的傳統(tǒng)村落的農業(yè)資源。

人均GDP是反映傳統(tǒng)村落經(jīng)濟活動狀態(tài)的重要人文地理指標。分析可得，安徽傳統(tǒng)村落與人均GDP呈弱正相關，Pearson指數(shù)0.0945(圖4)，即經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)與經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)傳統(tǒng)村落數(shù)量密度或多或少，無明顯空間分異特征。特別是黃山市人均GDP達到3.4340萬元，處于中等水平，其主要原因在于旅游經(jīng)濟及山區(qū)經(jīng)濟作物的發(fā)展，提高了人均收入(表7)。

表7 安徽省傳統(tǒng)村落空間分布與人文地理因子關系Table 7 Relationship between the spatial distribution and human geographical factors for traditional villages in Anhui province

注：不包括淮北、宿州、蚌埠、淮南四個地級市

交通條件是傳統(tǒng)村落得以延續(xù)的一個重要外部力量。安徽傳統(tǒng)村落空間分布與交通條件呈顯著負相關，Pearson指數(shù)-0.7249(圖4)。皖南山區(qū)及沿江山區(qū)公路密度最小，公路密度每平方公里均小于1公里，傳統(tǒng)村落分布最為密集，而江淮丘陵及皖北平原地區(qū)交通條件最好，傳統(tǒng)村落密度最小(表7)。上述情況表明，山區(qū)地形起伏，交通路網(wǎng)不發(fā)達，與外界聯(lián)系較少，傳統(tǒng)村落保留得多，密度大。

4 結論

(1)安徽傳統(tǒng)村落空間分布受自然和人文多重因素的影響，其中自然因素主要取決于高程、坡度、坡向和平面曲率等地形因子的影響，多年平均降水量及森林覆蓋率也對傳統(tǒng)村落空間分布有一定影響。相對于自然因素，人口、資源、經(jīng)濟、交通是影響傳統(tǒng)村落空間分布的主要人文因素，其中，交通條件是影響傳統(tǒng)村落空間分布最重要的因素，人口密度和耕地資源次之，人均GDP影響最小。

(2)安徽傳統(tǒng)村落空間分布類型屬于凝集性，皖南山區(qū)主核極化特征極為顯著，大別山區(qū)傳統(tǒng)村落相對較多，形成半環(huán)次核密集區(qū)，如連接鄂豫皖三省大別山區(qū)，按空間分布趨勢，可形成次核環(huán)狀密集區(qū)。

(3)安徽傳統(tǒng)村落標準差橢圓均呈北西-南東(NW-SE)方向，在空間分布上受地形因子四要素控制，近90%傳統(tǒng)村落空間上集中分布在北西-南東方向上山區(qū)。其中，高程因素對傳統(tǒng)村落空間聚合效應最強，地面粗糙程度和海拔高程是影響安徽傳統(tǒng)村落空間偏向NW-SE走向的主要力量。

(4)安徽傳統(tǒng)村落進行局域關聯(lián)指數(shù)以高高(HH)、低低(LL)聚集區(qū)域占絕對優(yōu)勢，缺乏高低(HL)、低高(LH)區(qū)域。高高(HH)聚集分布主要分布在大別山區(qū)和皖南山區(qū)等地形變化明顯區(qū)域。以上情況受地形和其它多重復雜和不確定性因素的影響。

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