基于自愿地理信息的传统文化景观演变研究方法——以绍兴为例

张仁军，李 强，张 薇，孙红玲

(重庆理工大学管理学院，重庆 400054)

一、引 言

传统文化景观是存在于特定的地域范围内的文化景观类型，它在特定的地域文化背景下形成并留存至今，是人类活动历史的纪录和文化传承的载体。传统地域文化景观对传承文化、展现地域特色具有重要的作用，其自身也具有重要的历史、文化价值［1］。在城市化逐步扩大的背景下，由于缺乏对传统地域文化景观的保护意识和科学合理的城市规划，我国许多地方的传统地域文化景观呈现破碎化、孤岛化、边缘化的空间特征［2］。因此，在全球城市化、工业化和现代化快速发展的同时，全球也掀起了广泛的文化景观保护运动。传统地域文化景观成为广泛关注的研究领域，更成为联合国教科文组织(UNESCO)、国际古迹遗址保护协会(ICOMOS)和各个国家关注的重点。目前，国内外传统地域文化景观的研究有以下趋势:

研究目标方面，由单纯的景观规划转向景观保护、文化传承、区域可持续发展等目标。国内众多学者研究了风景名胜的保护与规划、乡土景观和地方文化景观的传承与发展、地域传统文化景观格局的破碎化等问题［3－4］。国外学者则倾向于地域传统文化景观保护的历史经验与教训、城市化和旅游冲击下传统文化景观面临的威胁［5］、传统文化景观的发展前景［6］、人类生活与文化景观的关系［7］、景观生态与景观规划［8］等方面的研究。

研究领域方面，从简单转向多领域融合。目前，地域传统文化景观研究涉及了风景园林、聚落地理、土地利用、景观生态、城乡规划、社区发展等众多领域，呈现多学科交叉的态势［9－10］。

研究方法方面，从静态研究转向多时段动态研究，从局部研究走向整体研究，从单体研究集成化为区域综合研究。近年来，倾向于分析空间格局对景观感知的影响、区域文化景观破碎度、城市与乡村景观格局形态分析等［11－13］。

目前关于传统地域文化景观格局演变的研究存在以下问题:土地利用景观格局演变研究居多，而地域传统文化景观格局演变研究缺乏;研究方法上基本都是GIS与遥感影像分析，很难应用于景观细节辨析度要求高、种类多样、属性复杂的地域传统文化景观分析。总之，研究城市化背景下地域传统文化景观格局演变机理，可以明晰地域传统文化景观分布特征和演变过程;可以了解地域传统文化景观是如何被现代文化景观更替的;可以发现城市传统文化景观破碎化、孤岛化的驱动力;可以通过不同城市的对比，为地域传统文化景观土地供给、城市规划与建设等政策的优化提供建议。

二、研究设计

(一)样本城市及数据来源

本文在综合考虑历史文化、经济发展、地域面积等因素后，选择浙江省绍兴市作为样本城市。浙江省绍兴市位于北纬29°42'02〃～30°19'15〃，东经120°16'55〃 ～120°46'39〃，有近 2 500 年建城历史。绍兴市古称会稽、山阴，素有“夏宋皇城、魏晋风流”之称，享有“泱泱大邦、天子之城、国之东门、阆苑仙都”的美誉。它的地域传统文化景观保护相对较好，是首批中国历史文化名城，首批中国优秀旅游城市。绍兴市总面积为8 279平方公里，由于研究时间与能力所限，研究范围选择绍兴市三环以内的地区(涉及面积约45.223 km2)。选用Google Earth免费提供的2002年和2011年的高分辨率卫星影像、E都市三维城市、大量附加地理位置信息的照片、①来源于 google的 panaromio、Everytrail、Flickr等。标注绍兴位置信息的微博、游记等作为研究基础数据。

(二)研究方法

本文采用GIS、自愿地理信息结合实地调查的方法，对传统地域文化景观格局演变进行研究。所谓自愿地理信息(Volunteered Geographic Information，以下简称VGI)是指网络上的广大网络用户，为某种目的在网络上发布和共享的标记了地理位置的信息(Geotagged Information)，常见的VGI如 Goolge earth的标注信息、Openstreetmaps、Wikitrail和everytrail(由众多用户共享旅游路径的GPS航迹及对应相片)、标注地理位置信息的照片(如 Flickr)、标注了地理位置信息的微博等［14－17］。自愿地理信息(VGI)正成为研究热点，学者们开始探索它们的潜在应用领域和研究它的社会意义。VGI具有涉及范围广、内容丰富多样、更新及时快捷的特点。早期对VGI的应用研究主要集中于分析支持VGI或MCGI的硬件、软件、数据结构，开发相应的技术分析来应用这个巨大的崭新的数据来源［18］。近年来涌现了很多对VGI数据的应用研究，如土地利用特征分析、防灾减灾等［19］。

运用VGI进行地域传统文化景观格局演变的研究，具有以下意义:采用了自下而上的研究方法，将广大用户作为地域传统文化景观的传感器，便于对传统地域文化景观进行挖掘［20］;便于进行后期的跟踪研究，大规模协作地理信息具有存储时间长、信息如滚雪球一样不断增长的特点，这样就便于研究者对自己研究结果进行跟踪、修改，使自己的研究成果处于一个不断更新发展的状态;经济成本与时间成本节省，效率高。

(三)技术路线设计

1.数据准备阶段

本研究所采用的技术路线如图1所示。

(1)对景观类型进行分类。分类方法以文献［21］的景观分类方法为基础，结合VGI的特点，将景观类型划分为商业空间、工业空间、居住空间、水体、城市绿地、空地、农地、公共服务空间8个类型。

(2)根据景观类型分别将2002年和2011年的卫星影像划分为若干景观单元。人工解读分析Google Earth影像，根据单元内同质和单元间异质原则，结合单元区域位置和明显地物如道路、河流、围墙等，用google earth配置的简单标注工具在卫星影像图上划分单元。分解结果如图2所示。

图1 技术路线

图2 绍兴景观单元划分示意图

(3)以VGI为主要参考对象，结合实地考察，对所划分的各景观单元进行传统性的评定，对每个景观单元按照传统、非传统、不确定三种情况赋值，赋值过程由以下步骤构成:

第一，由研究者根据卫星影像所显示的景观视觉特征、空间结构特征初步判定景观单元传统性，图3为图2中景观单元A所指区域放大后的卫星影像图，从景观的视觉特征看出此区域高楼林立，在google earth里面的地理标注信息显示此区域为绍兴世茂新城所开发的现代化房地产项目，因此判定此区域为非传统。

第二，根据景观单元在Google earth标注的Panaromio、Everytrail、Flickr等地理位置信息，进一步确定景观单元的传统性。图4(a)为景观单元B放大后卫星影像图，此区域有 Panaromio中的Geotagged相片，可参考图4(b)，在参考众多标有地理位置的图片后，确定此区域为绍兴城市广场，为非传统。

图3 根据卫星影像显示的景观特征判断传统性

第三，若景观单元在Google earth、Panaromio、Everytrail、Flickr等网站上标有地理位置的信息不足以确定其传统性，可以通过微博、论坛等途径搜索其标有地理位置的图片、视频、文字等信息，进而确定景观单元的传统性。如根据卫星影像中的地理信息(如图5(a))寻找与之地理位置相符合的微博信息(如图5(b))确定该景观单元的传统性。

图4 google earth的卫星影像结合Panaromio中Geotagged相片判定景观单元传统性

图5 根据标有地理位置的微博信息确定传统性

第四，对于缺乏自愿地理照片信息的景观单元，通过实地调查或寻求其他自愿者上传照片确定，如图6通过利用网络通讯工具寻求自愿者帮忙上传相关地理信息，以此确定景观单元D的传统性。

图6 通过寻求自愿者上传相关地理信息确定其传统性

第五，将所有景观单元评价结果交由绍兴本地专家评阅修改，最后确定各景观单元传统性。

2.数据处理阶段

(1)将景观单元评价结果保存为Google地标脚本文件(.kmz);

(2)将该文件导入ArcGIS软件进行进一步处理;

(3)利用ArcGIS提供的各种空间分析工具，对2002年和2011年的其绍兴地域传统文化景观进行对比分析;

(4)总结绍兴市传统文化景观的演变机理。

三、分析结果

(一)演变特征定性分析

图7是2002年和2011年景观单元传统性评价结果图，阴影部分为评价为传统的景观单元。

从绍兴市2002年和2011年的传统景观分布图来看，2011年的传统景观总面积相比2002年大幅度减少;绍兴市中心传统景观面积减少幅度较小，城市四周减少幅度较大;传统景观减少幅度较大的区域是东南地区和北部地区。从总体来看，2011年绍兴传统景观破碎度要大于2002年。

图7 2002年和2011年绍兴传统景观分布图

(二)绍兴传统景观指数及其变化分析

1.斑块数及斑块面积

表1列出了2002年和2011年传统景观斑块数及斑块面积，可以发现:2011年的斑块数相比2002年来说增加了10块，2011年最大的斑块面积相比2002年大幅度减小，减小幅度约为55.24%，这说明绍兴市2011年的传统景观集中度变小、传统景观破碎度增加;2011年传统景观总面积年相比2002年减少8.323平方公里，减少幅度为35.68%。

表1 2002年绍兴地域传统文化景观斑块分析 km2

2.斑块密度指数

斑块密度指数即斑块个数与面积的比值，可以取斑块总数与总面积之比值，也可以取各类景观斑块个数与其面积之比值。比值愈大，景观破碎化程度愈高。板块密度指数计算公式如式(1)。

其中，Ni为第i年斑块总数，Ai为第i年斑块的总面积。D2002=5.23，D2011=8.80，说明从 2002 年到2011年，绍兴传统文化景观格局中，斑块密度增加，且幅度较大。斑块密度增加，意味着传统文化景观被破坏得愈强烈。

3.景观破碎度指数

景观破碎度指数是指景观被分割的破碎化程度，反映景观空间结构的复杂性。景观破碎度指数计算如式(2)。

其中，Mi为第i年斑块类型的平均斑块面积，Ni为第i年斑块类型的斑块数目。F值越大，景观破碎度越高。经计算得，F2002=632.91，F2011=1 152.72，表明从2002年到2011年，绍兴传统地域文化景观破碎度增加了近1倍，地域传统文化景观破坏强度较大。

4.分维数(PAFRAC)

PAFRAC在景观生态学中主要用来测定斑块形状的复杂程度，以定量描述景观格局，计算公式如式(3)。

其中，P为斑块周长，A为斑块面积。景观生态学中的分维数值的理论范围为1.0～2.0，分维数越趋近于1，说明受干扰程度也越大。由此计算的绍兴市2002年与2011年传统景观的分维数为PAFRAC2002=1.288，PAFRAC2011=1.033。2011 年的传统景观分维数明显更接近于1，表明2011年斑块的几何形状更简单，受人类的干扰程度相比2002年来说更大一些。两年的分维数都比较接近于1，除了有景观本身的因素外，还有在划分单元格时由于个人的主观因素所导致。

四、结论与讨论

绍兴是中国十大历史名城，从理论上说，其地域传统文化景观应该是保存得较好的，但是绍兴的地域传统文化景观在从2002到2011年短短10年间发生了巨大改变。备受关注的城市中心由于历史文物保护及旅游开发等因素地域传统文化景观保护较好，但城市边缘地域传统文化景观保护前景堪忧。因此，本文选取绍兴市作为研究对象，运用自愿地理信息探寻一种研究地域传统文化景观演变的新方法。研究发现2002年至2011年间绍兴市的地域传统文化景观演变呈现以下特征:地域传统文化景观面积减少;景观破碎度增加;景观空间受人的活动干扰性更大。

本文采用的VGI技术对地域传统文化景观演变进行研究具有效率高、成本低等优点，若要进一步提高研究质量与研究结果的信度，可以从以下方面进行改进:(1)运用多渠道来源数据进行比较研究以保证质量，因为VGI是自愿信息，其质量参差不齐;(2)大规模协作解决数据挖掘工作量巨大的难题，因为VGI数据的开放性特征，非常适合于大规模协作进行数据挖掘和景观单元评价;(3)对大规模协作的参与者进行培训或统一评价标准，因为协作中个人知识背景和认识能力差异，对数据的质量也会产生影响。

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(责任编辑 彭志强)