基于聚落适宜性分析的西山国家森林公园古村落空间布局

王军围，唐晓岚

（1.南京林业大学 风景园林学院，江苏 南京 210037；2.江苏第二师范学院 美术学院，江苏 南京210013）

基于聚落适宜性分析的西山国家森林公园古村落空间布局

王军围1,2，唐晓岚1

（1.南京林业大学 风景园林学院，江苏 南京 210037；2.江苏第二师范学院 美术学院，江苏 南京210013）

聚落研究是人地关系研究的重要领域，迅速兴起的森林旅游业对经济发达地区森林公园范围内的古村落保护构成严重的威胁。以江苏省苏州市西山森林公园Landsat 7遥感影像和数字高程模型为主要数据源，选择海拔、坡度、坡向、距河流距离、土地覆盖类型、距道路距离等作为西山森林公园内聚落适宜性评价的影响因子，基于地理信息系统（GIS）空间叠加分析模块，结合景观格局理论，对研究区进行聚落适宜性评价，并在此基础上，以东村古村为例，对现状聚落斑块布局加以分析，提出尝试性建议。结果表明：①聚落最适宜区域面积较小，只有263.34 hm2，占比3.13%，最不适宜区域面积最大，达3 973.68 hm2，占比47.17%。②从景观格局角度，最适宜区域的平均形状指标（AWMSI），斑块平均大小（MPS），斑块面积方差（PPSD）指标值都是最小。相反，在最不适宜区域这些指标值都是最大。③研究区域现状聚落斑块大多布局合理，应加以保留完善，而对于分布不适宜的聚落斑块，在保护的基础上对其采取合理有序的调整优化措施。④东村保存较完好的第1类、第2类风貌建筑和破损严重的第3类风貌建筑大多位于聚落最适宜和较适宜区域，以违章建筑、临时建筑为主的第4类风貌建筑则占用了聚落较适宜区域。图3表4参16

园林学；聚落；古村落；适宜性评价；地理信息系统；森林公园

聚落是指居民用来生产和生活的场所，聚落研究就是研究居民点形成、发展以及形态、格局上的规律，它是人地关系研究的重要领域［1］。从以往的研究中可以发现，聚落的分布和规模等除了受到地理环境因子制约，往往还受社会发展状况影响。Pacione［2］根据居民点的密度和分布对乡村聚落的形态、类型和格局进行了研究；单勇兵等［3］对苏中地区乡村聚落的格局特征加以分析，划分了3种聚落类型；王炎松等［4］对传统山地村落选址与布局的生态适宜性做出了分析研究；魏伟等［5］对干旱内陆河流域人居环境进行了适宜性评价。研究者从不同角度出发，采用不同的研究方法，对聚落的空间布局特征都提出了各自见解。然而以往研究普遍存在研究范围较大，且多从整体出发；较少研究能够以村镇为单位，把适宜性评价落实到每个聚落斑块。另外，查阅国内外相关文献，作者尚未发现针对森林公园境内聚落的研究，因此本次研究的尝试性探索可以补充这一空白。西山森林公园地处太湖之中，一方面苏南地区经济迅速崛起带动了旅游业发展；另一方面，由于位置的特殊性，其承担着森林抚育、生物多样性保护等多项功能。两方面功能的叠加使得森林公园土地资源尤其珍贵，也对公园内聚落布局的合理性和科学性提出了更高要求。因此，聚落适宜性分析对于森林公园内生物资源和古村落人文景观资源的保护来说，都具有重要的研究意义。本研究基于地理信息系统（GIS）空间分析平台，兼顾森林公园生态功能和本底特征，对研究区进行聚落适宜性分析，并对现有聚落斑块提出合理调整建议；鉴于东村古村在自然条件、聚落规模、风貌完整性等方面具有的典型性，最后以东村为例对古村落建筑风貌加以评价。

1 研究区域概况

西山森林公园位于江苏省苏州市西南角的太湖之中，南北长11 km，东西长15 km，面积约为80 km2，是中国内湖第一大岛［6］。公园地处北亚热带湿润性季风气候区，加上太湖水体的调节作用，具有四季分明，温暖湿润，雨水丰沛，日照充足，无霜期较长的特点，年平均气温为15.9℃，年平均降水量1 129.9 mm，无霜期244 d，全岛林木覆盖率达68%以上，自然条件十分优越。公园距苏州主城区45 km，内外交通要道——太湖大桥是中国内湖第一长桥，交通便捷。旅游方面，森林公园以 “太湖山水、古吴文化、人文自然风光、田园野趣、美食度假、休闲娱乐观光”为特色。目前，全区规划有缥缈峰、林屋洞、明月湾、罗汉寺等20个景点，旅游资源十分丰富，汇集多个国家AAAA级景区［7］。

西山森林公园隶属金庭镇（原名西山镇），包括林屋村、东村、堂里村等10多个村（社区）。另外，西山镇是江苏省历史文化名镇，有明月湾、植里、东村、东蔡西蔡等14个古村落。这些古村落在明代乃至更早就有先民居住，至今保留了大量的历史遗迹，然而由于近年来产业结构变化以及管理机制相对滞后，尤其是旅游业的快速发展，使得很多古村落建筑遭到破坏［8］。

2 数据来源与预处理

2.1 数据来源

研究采用基础数据包括：①研究区2013年8月的Landsat 7遥感数据包，分辨率为30 m；②研究区数字高程模型（DEM），分辨率为30 m；③研究区2013年12月的QuickBird遥感影像，多光谱波段空间分辨率为2.4 m，全色波段；④东村古村2012-2014年现场调研数据，包括古建筑地理坐标、保存完整度、用途等指标。

2.2 数据预处理

2.2.1 基于影像信息提取 基于ENVI 5.0平台，对陆地卫星Landsat 7遥感影像进行几何精校正、投影转换和空间子集运算等数据预处理，并利用最大似然监督分类方法将研究区域的土地利用类型加以区分。结合实际情况，将研究区域土地利用类型分为林地、耕地、建设用地、裸地、水体。通过计算，有监分类的总体分类精度为85.22%。以谷歌地图为参照，在ArcGIS平台上进行研究区道路、水系、聚落斑块的屏幕鼠标跟踪，跟踪聚落斑块时，以道路、林木、河流等为分界，以10～50户为1个单位，以方便后续研究。

2.2.2 聚落适宜性因子选取 自古以来，聚落的形成往往受到若干要素的综合影响，如地形、水系、地被、道路等。本研究结合国内相关研究［9］和研究区内聚落的本底特征，采用二级评价法，即以地形因素、环境因素和社会因素作为研究区聚落空间适宜性分析的一级影响因素， 每一级影响因素又包含若干具体的因子。地形因素包括高程、坡向、坡度等3个因子；环境因素包括距河流距离和土地覆盖2个因子； 社会因素则以距道路距离作为影响因子。

2.2.3 单因子适宜性分级 本次研究采用5级评价体系，即最适宜、较适宜、临界适宜、不适宜、最不适宜。就地形因素，高程是影响聚落分布的重要因子，高程越高，气温越低，交通、通信等越不便。坡度对聚落形成同样具有重要影响力，坡度太大会导致建设成本增加，而且容易形成滑坡、泥石流等自然灾害，所以在聚落选址时，应该尽量选择小坡度区域。研究区地处北亚热带，常年以南坡为阳面，因此，聚落也宜多以南坡为主。就环境因素而言，河流从古至今是人类聚居的重要依托。西山森林公园是区域重要的生态节点，对环境、气候有积极的调节作用，因此，选取土地覆盖作为此次评价的一个重要因子，公园内林地被作为首要保护对象，加以绝对重视，标为最不适宜指标；考虑到研究区多年来的围湖开垦，严重破坏原有水环境。另外，在西山森林公园规划中明确提出退耕还湖，增加水域面积，提高水质等措施，将水域作为不适宜指标也是理所当然；而由于目前西山人口逐步减少，老龄化严重［10］，青壮年多外出城市打工或者安家，农耕不再是村民主要生计和收入保障，因此，部分耕地可以为未来聚落发展提供备用空间，将它作为临界适宜指标；从QuickBird影像上可见，裸地大多为待建用地，所以理应作为适宜区域；另外，已有建设用地作为最适宜区域。社会因素中，道路是聚落发展、居民生活的重要依托［11］。参考以往研究和城乡规划指标体系等，具体分级如表1所示。

表1 各因子适宜性分级Table1 Grade of factors suitability

2.2.4 景观格局指标构建 景观格局是景观空间结构特征最普遍的形式，景观格局指数则是景观格局在某方面的量化指标［12］。将5级适宜性分区作为不同景观类型，尝试定量分析西山森林公园适宜性分区的空间布局特征。结合实际情况，基于Fragstats 3.3软件平台，选取面积加权的平均形状指标（AWMSI），斑块平均大小（MPS），斑块数量（NP），斑块面积方差（PPSD）等4个指标［13］，对西山森林公园综合适宜性评价做景观格局分析。

3 结果与分析

3.1 地形因素适宜性评价

将高程、坡向、坡度等3个二级影响因子采用 “千层饼”式叠加［14］，基于ArcGIS平台的栅格计算模块，令叠加后每个栅格取等位置的最低适宜性指标。地形因素适宜性评价如图1A，最适宜区域主要处于低海拔、小坡度、南坡地域，位置上大多位于岛屿四周，通过统计可知，其面积为1 561.23 hm2（表1），占比18.53%；较适宜区域往往与最适宜区域空间相邻；临界适宜区域则是面积最大区域，达3 035.88 hm2，占比36.04%，大多处于北坡，是适宜和不适宜的缓冲地带；不适宜和最不适宜区域同样呈现相邻而生格局，最不适宜区域主要处于高海拔的山峰地区，不适宜区域往往是其下坡地区。整体上呈现出由内向外逐步适宜的大趋势。

3.2 环境因素适宜性评价

环境因素结合土地覆盖和距河流距离因子，采用同样的叠加方法做适宜性评价（图1B）。从叠加结果来看（表2），最适宜面积为1 073.70 hm2，占比12.8%，主要位于现有建设用地区域和河流沿岸地区；较适宜区域面积较大，主要处于岛屿东部和南部地区；临界适宜区域则很多是沿湖鱼塘；不适宜区域最小，面积为71.73 hm2，仅占0.9%；最不适宜面积最大，达到3 900.78 hm2，占比46.3%，主要位于林区，是森林公园的核心保护区，严禁作为聚落建设用地。整体上看东西部适宜性差异显著。

3.3 社会因素适宜性评价

图1 西山森林公园聚落适宜性评价Figure 1 Evaluation of settlement suitability in Xishan Forest Park

表2 适宜性分析结果和相关指标Table2 Analysis results of suitability evaluation and and related indexes

社会人文因素考虑到交通对村落的重要影响。从分析结果（图1C）可见，由于岛屿面积不大，道路纵横交错，网系发达，大部分区域交通便捷，属于聚落发展的最适宜区域，面积达5 678.37 hm2，占比67.4%；而最不适宜区域则是远离道路，主要位于林区深部和西南角的沿湖渔场，面积只有61.01 hm2，占比仅为0.7%。整体而言，研究区社会因素的聚落适宜性呈现良好状态。

3.4 综合适宜性评价

将以上3个评价结果做叠加处理，得出地形、环境、社会因素对聚落产生的综合效应（图1D）。最适宜区域面积为263.34 hm2，占比3.1%；较适宜区域面积为1 711.26 hm2，占比20.3%，临界区域面积为2 341.89 hm2，占比27.8%；不适宜区域面积为134.01 hm2，占比1.6%；最不适宜区域面积为3 973.68 hm2，占比47.2%。可以发现，研究区聚落最不适宜区域面积将近占总量一半，而最适宜区域则面积较小。另外，适宜区域面积较大，可以成为聚落选址的第2选择。最适宜和适宜区域具备优越的综合条件，方位上大多处于岛屿东北部和南部山脚地区，并且2处之间存在串联，为聚落之间的发展交流创造条件。临界适宜区域面积较大，往往穿插在适宜区域之间。不适宜区域面积最小，可以与最不适宜区域联立整体进行分析。

表3从景观格局角度加以分析：平均形状指标方面，最适宜区域指标值最小，只有1.48，说明该区形状最为简单；最不适宜区域指标最大，其形状最为复杂，从图1D中也可印证。斑块平均大小上，最适宜区域指标最小，说明该区比较破碎，成零星分布，这与最适宜区域的因子严格设定要求有关；最不适宜区域该指标最大，标明该区域空间整体性强。斑块数量上，临界适宜区域斑块个数最多，不适宜区域最少；斑块面积方差上，最适宜区域指标最低，说明该区域斑块面积最为均化，而最不适宜区域最大，达到104.13 hm2，也反映了该区既存在极大片区，也存在极小斑块，两级分化严重。

表3 适宜性分区的景观格局指标分析Table3 Analysis of landscape pattern indexes for division of suitability

3.5 现状聚落评价

为了方便研究，将聚落以河流、道路、林地等为分界，以10～50户为单位，划分为小型聚落斑块。将以上最适宜和较适宜合并为适宜区，临界适宜区为控制区，不适宜和最不适宜合并为禁止区，由此获得西山森林公园聚落发展功能分区（图2）。在此基础上，将聚落斑块加以叠置分析，以每个聚落斑块所包含的主要功能类型作为依据，将之依次分为适宜保留聚落斑块、控制发展聚落斑块和建议搬迁聚落斑块（图3）。

图2 西山森林公园聚落发展功能分区Figure 2 Function division of settlement development in Xishan Forest Park

图3 现状聚落分析Figure 3 Analysis of settlement current situation

经过统计可知：落于适宜区上的适宜保留聚落斑块面积为179.12 hm2，共185个，并且分布比较集中，主要位于山脚的平整地带；落在控制区的控制发展聚落斑块面积为103.34 hm2，共139个，分布比较零散；落在禁止区的建议搬迁聚落斑块面积为51.16 hm2，共68个，主要分布在现有林区或者北坡地带，这些区域不适宜聚落发展。适宜保留聚落斑块应加强对现存建筑的保护，对违章建筑加以整修，整体上进行统一规划。控制发展聚落斑块应对其中古建筑加以保护，对新建住宅加强监管，不再扩建。建议搬迁聚落斑块是研究的重点对象，因为该斑块中包含部分古建筑，虽然位于不适宜地区，但宜采取特殊照顾，对其他建筑，建议实施搬迁，并进行土地生态恢复。总而言之，对西山森林公园聚落的研究，应该提倡严格保护、统一管理、合理开发的理念，在保护的基础上对聚落进行合理有序的开发，通过良性互动，推动聚落发展。

3.6 基于建筑风貌层级的聚落适宜性分析——以东村古村为例

东村地形变化丰富、聚落规模宏大、风貌完整并且聚落演变层次分明，具有研究典型性。东村位于西山森林公园北部，依山傍水而建，拥有独特的村落空间布局和历史文化建筑，人文景观丰富，占地16 hm2，人口大约700人，目前古村落保存较为完整［15］，在西山森林公园境内村落中排在前列，其中包括2处省级文物保护单位——敬修堂和栖贤巷门，另外还保有继善堂、绍衣堂等明清文物。从整体来看，村落位于镇区的西侧，行车时间不足10 min，村落中新老建筑层次分明。本次研究为落实对古村落中具体建筑的分析，结合实地调查将东村古村建筑进行风貌分类，并在此基础上进行聚类适宜性评价与分析。

建筑风貌评价是确定建筑保护与整治模式的重要依据。根据建筑风貌保存的完整程度，一般可划分为4类［16］。第1类为保存完好的古建筑和按风貌要求重新修复过的风貌建筑；第2类为原有建筑风貌基本保留，仅门窗、墙体稍有破损；第3类为原有建筑形式基本保留，但门窗遭严重破坏，墙体和屋顶也有不同程度损毁；第4类为违章建筑、临时建筑等。经过测算可知，第1类风貌建筑共70处，总面积为14 581.44 m2，占31.37%；第2类风貌建筑共164处，总面积为938.15 m2，占20.19%；第3类风貌建筑共204处，总面积为21 142.50 m2，占45.49%；第4类风貌建筑15处，总面积为1 372.31 m2，占2.95%。由此可见：东村古村以第3类风貌建筑为主，第1类和第2类风貌建筑相对保留较多，而第4类风貌建筑很少。

结合以上风貌分析和聚落适宜性分级，经过面积统计测算（表4）可见：第1类风貌建筑主要分布在聚落最适宜和较适宜区域，这些建筑宜保留原样或略加修缮；对于落在临界适宜和最不适宜区域的建筑，需要留心环境不利对它们产生的消极影响，预先做好防护措施。第2类风貌建筑大多分布于最适宜和较适宜区域，对此应在保留原有结构的基础上，对部分损坏地方进行修缮改造；对于落在临界适宜和最不适宜区域的第2类风貌建筑同样需要特殊保护对待。对于第3类风貌建筑而言，落在最适宜和较适宜区域的建筑宜加固结构，恢复其原有格局；落在临界适宜和最不适宜区域的建筑，若破损程度较小，建议先稳固后修复，若破损十分严重，建议不再保留，拆除构件可用于其他建筑修葺。第4类风貌建筑绝大多数处于较适宜区域，少部分落于不适宜区域，对此应全部拆除，重新按整体风貌规划建设。

表4 基于建筑风貌层级的聚落适宜性分析Table4 Analysis of settlement suitability based on architectural scene grade

4 结论

结合实际，从地形、环境、社会等3个方面，采用了6个代表性的评价因子，对西山森林公园做出了聚落适宜性分析。经过研究发现，地形因素适宜性评价大致呈现由内向外逐步适宜的大趋势；从环境因素出发，聚落适宜性则是东西部差异显著；而社会因素评价方面，其聚落适宜性普遍呈良好状态；综合适宜性方面，最适宜区域面积较小，最不适宜区域面积最大。从景观格局角度，面积加权的平均形状指数、斑块平均大小、斑块面积方差等3个指标，在最适宜区域得分值都是最小，表明该区域斑块形状简单并且分布零散；最不适宜区域在以上3个指标得分都是最大，表明其斑块形状相对复杂，并且面积大小上两极化严重。针对392个现有聚落斑块进行分析，表明多数斑块适宜保留，少数聚落斑块建议搬迁，另外，有约100 hm2的斑块宜控制发展。这其中包括东村的9个斑块，8个是最适宜或者较适宜，1个是临界适宜。对现状聚落的研究，整体上要遵守保护为主，发展为辅的理念，科学规划，统一管理。

为落实到具体的古村落保护，本研究以东村古村为例，从建筑风貌层级的角度切入，进行聚落适宜性分析。研究结果显示，保存较完好的第1类和第2类风貌建筑和破损严重的第3类风貌建筑大多位于聚落最适宜和较适宜区域。可见：先民在选址上充分体现了经验与智慧；而主要为违章建筑、临时建筑的第4类风貌建筑占用了聚落较适宜区域，需要进行统一拆除、重新规划。

受限于数据资料的相对匮乏，森林公园聚落适宜性分析仍有待完善。但这种基于GIS平台，综合多因素的评价体系和研究方法，为正处于彷徨阶段的古村落保护和规划提供了一种新的思路，可以探索出一条解决森林公园这种生态旅游景区内如何科学保护历史遗迹问题的道路。

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Spatial patterns of ancient villages in Xishan National Forest Park based on a settlement suitability analysis

WANG Junwei1,2,TANG Xiaolan1
（1.College of Landscape Architecture,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu,China;2.Fine Art School,Jiangsu Second Normal University,Nanjing 210013,Jiangsu,China）

Settlements,an important field of research for relationships between humans and the land,has shown a severe threat to ancient villages located in Xishan National Forest Park because of rapid increases in forest tourism.To provide suggestions for improvement of the ancient village in Xishan National Forest Park,Landsat 7 remote sensing images and a digital elevation model of Xishan Forest Park were used as the main data sources for elevation,slope,aspect,distance to rivers,land cover,and distance to roads.Evaluation of settlements was based on a GIS spatial stacking analysis module combined with landscape pattern theory.Analysis and optimization of the settlement patch distribution included landscape patterns of Area-Weighted Mean Shape Index （AWMSI）,Mean Patch Size （MPS）,and Patch Size Standard Deviation （PSSD）indexes.The results showed that（1）only 263.34 hm2accounting for 3.13%was most suitable for settlements;whereas,3 973.68 hm2was not suitable accounting for 47.17%.（2）For landscape patterns AWMSI,MPS,and PSSD indexes were minimum in the most suitable areas,but these indexes were maximum in the most unsuitable areas.（3）Forsettlement patches located in unsuitable areas,reasonable optimization measures should be taken to adjust settlement structure on the basis of protection.（4）In the ancient village of Dongcun,buildings with first-class, second-class and third-class architectural features located in the most suitable and relatively suitable areas; However,fourth-class buildings composed of illegal and temporary buildings mainly occupied relatively suitable areas for settlement.It can be inferred from these results that the most unsuitable area is much larger than the most suitable area in Xishan National Forest Park.Most of the present settlement patches were reasonable and should be well preserved.Appropriate area can be an alternative building site for settlement development in the long run.［Ch,3 fig.4 tab.16 ref.］

landscape architecture;settlement;ancient village;suitability evaluation;GIS;forest park

S788.9；K909

A

2095-0756（2015）06-0919-08

浙 江 农 林 大 学 学 报，2015，32（6）：919-926

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.06.015

2015-03-11；

2015-05-05

国家自然科学基金资助项目（31270746）；江苏省 “六大人才高峰”第10批高层次人才选拔培养资助项目（NO2013-jz-014）

王军围，讲师，从事风景园林规划设计与理论研究。E-mail：115414811@qq.com。通信作者：唐晓岚，教授，博士生导师，从事风景园林规划设计与理论研究。E-mail：xiaolantang@163.com