李愛娟 黃春華

(1.南華大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 衡陽 421000；2.南華大學(xué)建筑學(xué)院，湖南 衡陽 421000)

1 概述

快速城市化背景下，傳統(tǒng)村落的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人居環(huán)境等方面都不同程度受到?jīng)_擊，而傳統(tǒng)村落的空間形態(tài)在人為干預(yù)和規(guī)劃下不斷走向規(guī)整化，導(dǎo)致其內(nèi)部空間構(gòu)成要素和組織形態(tài)都發(fā)生了巨大改變，傳統(tǒng)村落原有的空間肌理遭到極大破壞，地域特色風(fēng)貌也逐漸喪失，出現(xiàn)了千村一面的同質(zhì)化現(xiàn)象。因此，如何使傳統(tǒng)村落原始的空間形態(tài)能更好的保護(hù)和傳承下去是目前亟待解決的問題。

20世紀(jì)初，國(guó)外學(xué)者就開始了聚落形態(tài)的研究，形成了聚落形態(tài)學(xué)的一系列理論，并探索用GIS來解析空間形態(tài)。國(guó)內(nèi)對(duì)于聚落形態(tài)的量化分析還處于起步階段，現(xiàn)有研究成果一般是對(duì)村落邊界形態(tài)及村內(nèi)部空間構(gòu)成要素進(jìn)行分析[1]，或是從地理學(xué)角度對(duì)村落空間分布特征及影響因素進(jìn)行研究[2]。對(duì)于湘南傳統(tǒng)村落的研究，目前集中在單個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)村落的保護(hù)開發(fā)、景觀基因[3]、建筑特色[4]的定性描述，而針對(duì)村落空間形態(tài)的量化研究成果較少。本文運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)、聚落形態(tài)學(xué)等相關(guān)方法分析湘南傳統(tǒng)村落的空間形態(tài)特征，并利用典型案例探索其空間形態(tài)的數(shù)據(jù)化展示，是對(duì)湘南傳統(tǒng)村落研究成果的補(bǔ)充，也對(duì)湘南傳統(tǒng)村落的數(shù)字化建設(shè)、分析評(píng)價(jià)及保護(hù)規(guī)劃具有重要參考價(jià)值。

2 研究范圍及數(shù)據(jù)來源

2.1 研究范圍

湘南地區(qū)位于湖南省南部，包括衡陽市、永州市、郴州市在內(nèi)的34個(gè)縣市區(qū)，總面積約為5.7萬km2，人口約1 880萬。湘南地區(qū)的地形大多為山地和丘陵，地勢(shì)呈現(xiàn)東南高、西北低的趨勢(shì)，山體眾多、耕地較少、水資源十分充沛。湘南地區(qū)因其獨(dú)特的地理位置、豐富的自然資源及悠久的湘楚文化形成了許多極具地域特色的傳統(tǒng)村落。

2.2 數(shù)據(jù)來源及處理

1)以住建部公布的5批中國(guó)傳統(tǒng)村落中的203個(gè)湘南傳統(tǒng)村落為研究對(duì)象，通過Google Earth和百度坐標(biāo)拾取系統(tǒng)獲取地理位置信息及遙感影像圖，但因有些村落在地圖上無法找到或已與其他村落合并，最終只找到195個(gè)(如圖1所示)。

2)將195個(gè)村落的高清遙感影像圖導(dǎo)入CAD，參考浦欣成的研究成果和湘南傳統(tǒng)村落的基本情況，以100 m虛邊界尺度為最長(zhǎng)距離，連接村落邊緣單體建筑及構(gòu)筑物的轉(zhuǎn)角點(diǎn)，描繪村落邊界形態(tài)。

3)典型村落的數(shù)據(jù)是用大疆無人機(jī)實(shí)地拍攝，在CAD中精確描繪各個(gè)村落的單體建筑、院落圍墻等構(gòu)筑物要素及村落邊界形態(tài)。

3 湘南地區(qū)傳統(tǒng)村落邊界形態(tài)特征

3.1 基于長(zhǎng)寬比系數(shù)的初分

借助景觀生態(tài)學(xué)及分形幾何學(xué)的相關(guān)理論和研究成果，采用長(zhǎng)寬比系數(shù)、形狀指數(shù)來分析湘南傳統(tǒng)村落的邊界形態(tài)特征。長(zhǎng)寬比系數(shù)是指村落邊界最小外接矩形的長(zhǎng)軸與短軸的比值，亦是區(qū)分村落形態(tài)最直接的方式，公式如下：

其中，λ為村落邊界形態(tài)的長(zhǎng)寬比系數(shù)；a為長(zhǎng)軸；b為短軸。λ>2，為帶狀村落；λ<1.5，為團(tuán)狀村落;2<λ<1.5為具有帶狀傾向的團(tuán)狀村落。

利用谷歌地圖及CAD處理后的邊界形態(tài)對(duì)196個(gè)傳統(tǒng)村落進(jìn)行初步分類，根據(jù)公式對(duì)長(zhǎng)寬比系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示帶狀傾向的團(tuán)狀村落為47個(gè)，占24.1%，團(tuán)狀村落為129個(gè)，占66.1%，帶狀村落為19個(gè)，占9.74%。因此初步認(rèn)定湘南地區(qū)傳統(tǒng)村落大多為團(tuán)狀。

3.2 基于形狀指數(shù)的細(xì)化

經(jīng)由長(zhǎng)寬比系數(shù)初分之后，為了對(duì)村落邊界形態(tài)進(jìn)行更為深入的定量分析，可采用形狀指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，形狀指數(shù)是村落邊界凹凸程度及復(fù)雜程度的表現(xiàn)，公式及量化標(biāo)準(zhǔn)如下(見表1)：

表1 形狀指數(shù)量化標(biāo)準(zhǔn)

其中，P為村落邊界形態(tài)的周長(zhǎng)；λ為長(zhǎng)寬比系數(shù)；A為村落邊界形態(tài)面積。S值越大，則表示村落邊界形狀凹凸程度越大，邊界形態(tài)也越復(fù)雜。

根據(jù)公式對(duì)形狀指數(shù)進(jìn)行計(jì)算(見表2，表3)，統(tǒng)計(jì)可得：湘南傳統(tǒng)村落以團(tuán)狀為主，有148個(gè)，占總數(shù)的75.9%，其整體形態(tài)大多趨近于不規(guī)則矩形或圓形，且不表現(xiàn)出明確的方向性，內(nèi)部道路呈網(wǎng)狀，建筑布局以村中心宗祠、廣場(chǎng)、風(fēng)水塘等為核心呈現(xiàn)輻射狀，如宜章縣臘元村、永興縣井崗村、桂陽縣廟下村等。帶狀村落為18個(gè)，占9.23%，此類村落大多是由河流、道路等要素引導(dǎo)，往一個(gè)方向形成條帶狀分布，而村落內(nèi)部則以一條主要線性街巷空間為軸線組織建筑布局，如永興縣板梁村、耒陽市石枧村、江華縣井頭灣村等。指狀村落則為兩種形態(tài)的混合，整體形態(tài)呈發(fā)散態(tài)勢(shì)，多位于山谷溝壑之間，其形態(tài)受地理環(huán)境或不同時(shí)期發(fā)展方向改變而自然形成，如桂陽縣地界村、衡東縣夏浦村等。

表2 湘南地區(qū)傳統(tǒng)村落形態(tài)類型統(tǒng)計(jì)

表3 部分村落邊界形態(tài)圖示

4 湘南典型傳統(tǒng)村落空間形態(tài)特征

4.1 研究樣本的選取

基于195個(gè)湘南傳統(tǒng)村落邊界形態(tài)的類型劃分，綜合村落分布、規(guī)模、建筑保存完整度等因素，最終選取耒陽縣石枧村、永興縣板梁村、汝城縣外沙村、新田縣河山巖村、衡東縣夏浦村、宜章縣臘元村6個(gè)典型傳統(tǒng)村落進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，在微觀層面，利用建筑密度、公共空間分維值進(jìn)一步量化分析，探究其內(nèi)部空間形態(tài)特征。樣本具體情況如表4，圖2所示。

表4 6個(gè)典型村落信息

4.2 建筑空間

建筑密度可反映村落內(nèi)部單體建筑間的疏密程度，建筑密度越大，村落空間布局越緊湊，建筑密度小，空間布局越疏散，建筑密度一般用村落建筑面積與總用地面積的比值進(jìn)行計(jì)算(見圖3)。計(jì)算可得，6個(gè)傳統(tǒng)村落建筑密度的平均值為0.38，高于平均值的村落為板梁村和外沙村，建筑密集程度高，村落內(nèi)可用的建設(shè)空間較少，而石枧村、河山巖村、夏浦村、臘元村建筑密度相對(duì)較低，村落內(nèi)公共空間及可建設(shè)用地較多。

情況 5.1 若f3(v)=0,此時(shí)最壞的情況是v點(diǎn)關(guān)聯(lián)7個(gè)6-面,v的鄰點(diǎn)全部為3-點(diǎn)且這些3-點(diǎn)均關(guān)聯(lián)著一個(gè)三角形。由R1,R2.1,R3.1或R3.2或R3.4得

4.3 公共空間

村落公共空間的形態(tài)呈現(xiàn)復(fù)雜化及破碎化的幾何形態(tài)，具有分形的特性，因此可借助分形理論來分析湘南傳統(tǒng)村落的公共空間。分形理論中常用分維值來表示圖斑的復(fù)雜度及破碎程度，而公共空間分維值比建筑密度的量化描述更為精準(zhǔn)，可彌補(bǔ)建筑密度的不足。公共空間分維值的計(jì)算公式如下:

其中，D為公共空間分維值；P為公共空間外輪廓的周長(zhǎng)；A為公共空間的面積。分維值的取值一般在1～2之間，數(shù)值越接近2，則公共空間形狀越復(fù)雜，破碎度也越高；反之，公共空間形狀就越簡(jiǎn)單。

為使公共空間斑塊更為完整的提取，可將村落邊界形態(tài)向外擴(kuò)2.5 m，從而計(jì)算公共空間分維值(見圖4)，結(jié)果顯示：公共空間分維值的平均值為1.46，6個(gè)傳統(tǒng)村落的公共空間分維值都較高，其中，板梁村、外沙村、臘元村的空間結(jié)構(gòu)化程度比石枧村、河山巖村、下浦村更高，公共空間形態(tài)更為復(fù)雜多樣。將村落建筑密度與公共空間分維值進(jìn)行對(duì)比(見圖5)，可得，村落內(nèi)建筑布局緊密，在一定程度上其公共空間也更豐富，6個(gè)村落雖然建筑密度不一，但是其空間結(jié)構(gòu)的致密化程度卻較為一致，內(nèi)部公共空間體驗(yàn)感較好。

4.4 內(nèi)部構(gòu)成要素與邊界形態(tài)的關(guān)系

1)建筑空間與邊界形態(tài)的關(guān)系。

將村落建筑密度與形狀指數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析(見圖6)，可得：建筑密度與形狀指數(shù)大致呈現(xiàn)正相關(guān)的趨勢(shì)，即村落內(nèi)建筑分布密集程度越高則邊界形態(tài)就越豐富。但比較例外的是，夏浦村與河山巖村的建筑密度較低，形狀指數(shù)卻很高，這是因?yàn)閮蓚€(gè)村落的建筑分布較為稀疏散亂，且建筑間距較大，從而形成了復(fù)雜多樣的邊界形態(tài)。

2)公共空間與邊界形態(tài)的關(guān)系。

將村落建筑密度與形狀指數(shù)進(jìn)行比較(見圖7)，可得，公共空間分維值與形狀指數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)，即村落公共空間致密化程度越高則邊界形態(tài)越復(fù)雜。而夏浦村公共空間破碎程度與其他5個(gè)村落基本一致，邊界形態(tài)卻比別的村落更復(fù)雜，這是因?yàn)橄钠执宕迓湟?guī)模較其他村更大，向外擴(kuò)張的趨勢(shì)明顯，在同樣結(jié)構(gòu)化的程度下，村落內(nèi)的公共空間受到建筑界面的擠壓更為嚴(yán)重，公共空間體驗(yàn)也將更為豐富，于是村落邊界的空間形態(tài)也因此變得復(fù)雜。

5 結(jié)論

利用長(zhǎng)寬比系數(shù)、形狀指數(shù)從整體層面對(duì)湘南地區(qū)195個(gè)傳統(tǒng)村落的邊界形態(tài)進(jìn)行量化分析，探究湘南地區(qū)傳統(tǒng)村落的邊界形態(tài)特征，根據(jù)邊界形態(tài)分類結(jié)果綜合選取6個(gè)具有典型特征的傳統(tǒng)村落進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，利用建筑密度、公共空間分維值從微觀層面分析湘南傳統(tǒng)村落的內(nèi)部空間形態(tài)特征，得出以下結(jié)論：

1)湘南地區(qū)傳統(tǒng)村落以團(tuán)狀為主，有148個(gè)，占總量的75.9%，其整體形態(tài)呈現(xiàn)不規(guī)則矩形或圓形，內(nèi)部道路一般為網(wǎng)狀，建筑布局特征明顯，大多以村中心宗祠、廣場(chǎng)、風(fēng)水塘等為核心進(jìn)行建設(shè)。

2)6個(gè)典型傳統(tǒng)村落中板梁村與外沙村的建筑密度較高，建筑分布較為集中，而石枧村、河山巖村、夏浦村、臘元村建筑密度相對(duì)較低。6個(gè)村落公共空間都較為破碎，空間結(jié)構(gòu)性都較強(qiáng)，其公共空間的體驗(yàn)感也都較為豐富。從村落內(nèi)部構(gòu)成要素與邊界形態(tài)的關(guān)系來分析，總體上來說，村落內(nèi)建筑分布密集程度越高則邊界形態(tài)越豐富，村落公共空間致密化程度越高則邊界形態(tài)越復(fù)雜。