基于GIS的传统建筑分布特征及影响因素分析*——以安徽省潜山市为例

储金龙 张 俊 汪勇政 陈伟煊

引言

近年来，随着工业化和城镇化对乡村的渗入，传统村落逐渐式微，因而国家对传统村落的保护和文化传承愈加重视。作为传统村落的重要组成部分，传统建筑地位鲜明，传统建筑及其外部空间作为使用率较高的居民生产生活空间被广泛关注。2017年10月18日，习近平总书记在十九大报告中提出乡村振兴战略，指明农业农村优先发展的重要性[1]。乡村振兴战略的提出，既肯定了乡村发展在时代进程中的重要性，也是对乡村建设路径探索的政策支持。传统建筑承载着浓厚的自然、历史、文化价值，在乡村旅游和农村发展中占有重要的地位。探究其在空间形态上的分布特征，为后续的保护利用工作提供理论指导，为相关政策与规划的制定提供技术支撑。

对传统建筑的研究已有大量的文献与理论，从研究内容上来看，主要围绕古建筑遗产保护与旅游利用[2]、传统建筑旅游开发[3]、传统建筑文化的保护和发展[4]；从研究方法上来看，多采用建筑学、旅游学、民俗学和文化学的研究理论和方法，从地理学视角研究古建筑遗产时空分布的成果较少[5-6]。本文在中央提出乡村振兴战略的宏观背景下，以潜山市域285个传统建筑为研究对象，运用空间计量分析和GIS手段等研究方法，探究潜山市域内传统建筑的空间分布特征及其影响因素，以期为今后传统建筑的保护利用和可持续发展提供参考。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域概况与数据来源

潜山市春秋时属皖国，山称皖山，水称皖水，城称皖城，安徽省简称“皖”即源于此，市域属北亚热带季风气候区，四季分明[7]；地形地貌上呈现河流纵横、山脉起伏；地势西北高东南低，由西北向东南呈梯状延伸为中低山区、丘陵、岗地和平原。潜山市东南与怀宁县毗连，西南、西北分别与太湖县、岳西县接壤，东北与桐城市依山傍水，北部与六安市所辖舒城县交界。潜山市位于江淮之间在文化分区上属淮河流域文化区，处在我国南方文化和北方文化的过渡区，中华文明的主要发源地之一[8]。

传统建筑数据主要来源于潜山市传统建筑普查项目，研究区域为潜山市域范围内15个乡镇（槎水镇、痘姆乡、官庄镇、黄柏镇、黄泥镇、黄铺镇、龙潭乡、塔畈乡、源潭镇、水吼镇、天柱山镇、王河镇、五庙乡、油坝乡、余井镇）所辖78个行政村。涉及的其他数据来源于潜山市提供的统计年鉴、相关规划等。借助谷歌地图，取传统建筑斑块的质点作为坐标，通过标注取得各个传统建筑的坐标位置，并将坐标导入Excel中。最后，将以上获取的地理坐标导入ArcGIS中生成点文件，通过ArcGIS10.2对地图矢量化，得到潜山市传统建筑空间分布图。

1.2 研究方法

采用空间点模式分析方法，将传统建筑以点要素的形式表现在地图上，进而进行一系列的地理信息技术分析处理。

1.2.1 核密度分析

本文利用GIS中基于核密度估计法的空间平滑法（Spatial Smoothing），运用ArcGIS10.2 软件Spatial Analyst中的核密度分析工具对 285个传统建筑进行核密度分析，生成潜山市传统建筑的核密度分布格局图。本文采用核密度估计法的空间平滑法，它可以使离散点数据直观并定量地分析其空间趋势，通过强化空间分布模式的显示，可以客观准确地表达建筑点的空间分布状况。核密度估计法的基本表达方式：

式中，k为核密度方程，h为带宽，n为带宽范围内的点数，d为数据的维数。采用二维核密度函数对研究区的数据进行计算，计算公式为：

式中，x、y为带宽范围内待估算栅格中心点坐标，（x，y）为和（xi，yi）之间的距离。

1.2.2 地理集中指数

地理集中指数是描述一个地理要素集中化程度的重要指标，其公式为：

式中：G为传统建筑的地理集中指数；Xi为第i个地市的传统建筑数量；T为潜山市传统建筑总数；n为乡镇总数。G取值在0~100之间，G值越大，传统建筑分布越集中；G值越小，则分布越分散。

1.2.3 不平衡指数法

不平衡指数可用来衡量各传统建筑在不同区域内的分布均衡程度，一般使用计算洛伦茨曲线均衡指数的公式来计算：

式中：n为区域的个数；yi为各区域内传统建筑在总区域内所占比重从大到小排序后第i位的累计百分比。不平衡指数S>0，但S<1，如果传统建筑均分布在各区域中则S=0；若传统建筑全部集中于一个区域中，则S=1。

2 传统建筑分布特征

2.1 传统建筑不同尺度空间格局特征

使用核密度分析确定潜山市域的传统建筑均衡性。核密度带宽h主要根据底图尺度及地理现象特点来选择，通过ArcGIS的核密度分析工具进行多次试验，选择0.9km带宽进行分析，结果如图1所示。

潜山市传统建筑空间分布格局呈集聚状，高密度集聚区少而分散。两个高密度聚集区分别位于西部山区和北部山地地区。大致范围包括天柱山山脉下的水吼镇、五庙乡及北部的官庄镇。

为分析淮河流域文化区内潜山市传统建筑的空间冷热点特征，将传统建筑具体集聚区落实到乡镇级，利用ArcGIS 10.2中的热点工具来探测潜山市域内传统建筑分布的热点区，并对其进行可视化操作，如图2。总体看来，潜山市传统建筑冷热点分布显著，区内一阶热点区共有2个，大致位于北部官庄镇和西部水吼镇，是潜山市传统建筑分布的主要区域；二阶热点区共有3个，分别是官庄镇北部、水吼镇南部；其他区域均为冷点区。冷热点的失衡一般是由于有利和不利因素构成。

2.2 潜山市域传统建筑分布特征

2.2.1 集中程度分析

潜山市域共划分为 15个乡镇，使用地理集中指数来计算传统建筑乡镇尺度的集中程度。由表1可得，潜山市传统建筑总数T=285，乡镇总数n=15。通过计算，可知潜山市传统建筑的地理集中指数G=37.6。假设285个传统建筑在各乡镇内平均分布，则地理集中指数G=81.6，37.6远远小于81.6，表明在市域尺度上，传统建筑的分布较为分散。

表1 潜山市传统建筑分布统计表

2.2.2 平衡程度分析

使用不平衡指数深入衡量各传统建筑在乡镇区域的分布均衡程度，计算结果如表2。通过计算不平衡指数，测量传统建筑在潜山市域的分布均衡状况，得出其不平衡指数 S=0.53，表明传统建筑在潜山市分布不均衡。通过分析可以看出潜山市传统建筑位于山区的占传统建筑总数的80%左右，所得结果与集中程度相符。依据地形将潜山市域分为山区和平原两大区域。

2.3 时间分布特征

潜山市传统建筑大多始建于明清，如图3-4所示，元以前的传统建筑占总数的4%，明代的传统建筑占总数的12%，清代传统建筑占总数的65%，民国传统建筑占总数的13%，新中国成立后建筑占总数的6%。其中传统建筑主要分布在明清时期，占整个传统建筑分布的77%。

3 传统建筑分布影响因素分析

3.1 自然环境因素

3.1.1 地形地貌

丘陵山地自身险要的地形因素形成了相对封闭的地理空间，在交通、通信不便的历史时期里有效地减少了这些区域与外界的沟通交互，受外来文化冲击小，降低了现代社会发展对建筑的影响，为传统建筑的发展与传承提供了优质的地理环境空间，同时也留存了相当一部分的传统建筑。另一方面，长江中下游冲积平原处于我国第三阶梯，气候温暖湿润，宜居宜耕的特点使得传统建筑经世累代在此聚集，给传统建筑生长提供了良好的先天环境。因此聚落与传统建筑在相对封闭的地理环境下形成了各具特色的民俗民风，并在历史长河中较好的保存了下来（图5-6）。

3.1.2 水系

传统建筑分布与水系密切相关，水系不仅为传统建筑的形成与发展提供了丰富的水资源，同时也是重要的交通廊道，影响传统建筑在微观和宏观尺度上的空间布局与空间态势。潜山市域传统建筑具有沿皖河、潜水、沙河等干、支流分布的特征，河流沿线是传统建筑集中分布的区域。运用ArcGIS 10.2对潜山市域的主要河流进行缓冲区分析，发现在1km缓冲区范围内分布着41个传统建筑，约占流域内传统建筑总数的14.4%；在3km缓冲区范围内分布着173个传统建筑，约占流域内传统建筑总数的60.7%（图7-8）。

3.2 社会经济与人文因素

3.2.1 经济发展

随着乡村工业化和城镇化的发展，传统建筑数量锐减，大量青壮年劳动力外流，空心村现象频显，乡村自身萎缩严重。高速的城镇化进程对传统建筑的保护和发展产生了极其不利的影响。对于研究区内传统建筑稀疏的地区，城镇发展起步虽早，但相关规划政策及对传统文化保护的意识缺乏，传统建筑保留相对较少。近年来，传统建筑及文化保护得到了重视。将传统建筑个数与其所在乡镇中心质点距离中心城市的距离分别变量，可以看到传统建筑的距离随着传统建筑的个数呈正相关，距离中心城市的距离越大，传统建筑的个数越多（图9）。总体来看，传统建筑距离中心城市较远，受到中心城市辐射影响较小，导致其所在区域的交通发展较为缓慢，城镇化水平较低，使传统建筑及其特有文化得以较为完整的保存下来。

表2 潜山市传统建筑分布总数、比例及排位表

3.2.2 交通可达性

作为一个地区发展的重要条件，交通条件在传统建筑的保护过程中扮演着重要的角色。运用ArcGIS 10.2软件平台，采用栅格分析方法对潜山市域的交通可达性进行分析评价，并以手动分类法对交通可达性进行分类。结合潜山市域的实际状况，设定不同类型交通道路的平均行车速度，将高速公路、国道、省道、其他道路的平均行车速度分别设定为100 km/h、80 km/h、60km/h、20 km/h。对潜山市域传统建筑空间分布与交通可达性进行耦合分析（图10-11），发现传统建筑大多分布在交通可达性相对较差的地区，传统建筑空间分布与交通可达性呈现出较强的负相关关系。交通可达性较差的地区由于对外交通较为闭塞，受外界影响较小，遭受到的建设性破坏和开发性破坏相对较少，便于传统建筑的保存与延续。

3.2.3 地域文化

皖江文化、淮河文化、徽文化、庐州文化形成了安徽四大文化圈，皖江文化不仅是中华文明的重要组成部分，还是中华文明的源头之一[9]。潜山县城（皖城）曾于东汉至南宋为郡、州、府治所驻地长达800多年，作为皖江文化的核心区，潜山历史悠久，灿烂辉煌[10]。皖江文化对传统建筑形成、发展、演变等过程影响深远，风俗习惯影响建筑的特色，宗教意识影响建筑的形式。特有的地域文化为潜山传统建筑的保存提供了良好的文化环境，对外来文化具有一定的缓冲，对传统建筑的保护具有重要的推动作用。

4 结论与展望

潜山市域传统建筑的空间分布类型为凝聚型，整体分布格局为北多南少、西多东少，高密度集聚区与热点区分布具有相似性。从分布情况上看，潜山市域的集中性较强，具有分布不平衡性，区内共形成两个高密度集聚区，分别位于西部的水吼镇山地地区和西南部的官庄镇山地地区。潜山市传统建筑冷热点分布显著，区内一阶热点区共有 2 个，大致位于北部官庄镇，西部水吼镇；二阶热点区共有3个，分布在官庄镇北部和水吼镇南部；其他区域均为冷点区。

传统建筑的空间分布也表现出集聚性和不平衡性，主要分布在西部山区和北部山区，数量接近区域内总传统建筑数量的79.6%，均落于市域西北部上；潜山传统建筑的分布受地形、中心城市以及历史文化的影响。传统建筑的集聚区主要分布在西部及西南部的丘陵山地地形区内，相对封闭独立的区域环境及出入不便的交通条件、古时经商积累的财富，加之人口迁移，还有距中心城市较远的距离在很大程度上为传统建筑的发展和保护提供了有利条件。

在城镇化进程中，乡村的振兴建设应以不改变村民原有的文化习俗与生活习惯为前提，使农民传统耕作生活、企业工人集聚生活与外来游客旅游休憩交相适应；保持建筑生态景观，维持原有农业耕作，建设循环旅游经济绿色发展模式；以传统建筑集中区为主要载体，建设主题观光区，打造集农业、休闲、观光、旅游于一体的文化景观区。再者，田园综合体及美丽乡村的构建势必要在乡镇进行大范围的开发和规划，而传统建筑集群在文化风俗上密切相关，与区域结构所构成的文化生态系统相对稳定，不可按部就班制定单一规划，须为其制定专项保护规划，充分考虑传统建筑的成型与延续所面临的各环境特点。

传统建筑在现代社会的快速发展潮流中脆弱不堪，因此对传统建筑的保护与开发显得尤为重要。相关研究可为人居环境提升提供技术手段，传统建筑的活化利用可作为提升乡村人居环境的触媒，对乡村地区人居环境的提升与发展具有现实意义；为全域旅游发展提供空间抓手，传统建筑的系统性营造可成为传统地域文化展示的重要平台，对全域旅游战略具有指导意义；为乡村振兴战略提供精神内核，传统建筑的保护发展可促进乡村社会、经济、文化等各方面的全面提升，对乡村振兴具有发展意义。本文运用GIS空间分析方法探究了传统建筑的空间分布特征及其影响因素，并未在其保护模式及利用方法上进行研究，有待进一步探讨。