鲁中山区传统村落空间营建特征的参数化解析研究——以济南市方峪村为例

范 勇，刘 爽，张誉华，李 妍

（济南大学土木建筑学院，山东济南250022）

传统村落包含了丰富的地域文化因子和优质的景观风貌形态，传承着数千年农耕文明的精髓，古人在传统村落的选址和建设中根据地理环境和资源条件，营造相对适宜的生活和生产空间，结合当时的建筑形态和乡土材料，形成具有明显地域特征的村落风貌。传统村落的选址和建设是我国古人“天人合一”哲学思想在空间上的落实，反映了古人高超的空间营建智慧，这对今天的乡村规划及建设仍具有重要的借鉴意义。

传统村落作为乡土文化的重要物质载体，其地域性、整体性特征显著，形成了丰富的聚落景观，但在快速城镇化进程的影响下，传统村落空间肌理和风貌特征发生剧烈变革，多数传统村落已失去了原本清晰的发展痕迹，使其表征形态失活、失真甚至消失。城镇化进程中的村庄规划建设也存在“千村一面”、“乡村城镇化”等现象，乡愁难觅[1-3]。为此，2020年12月28日召开的中央农村工作会议强调要合理确定村庄布局分类，注重保护传统村落和乡村特色风貌。同时，在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二0 三五年远景目标的建议》中，也提出实施乡村建设行动、保护传统村落和乡村风貌的战略要求。因此，探究传统村落中具有地域性和历时稳定性的空间组合规律，凝练科学、系统的地域建设经验，有助于提升社会公众对传统村落文化遗产价值的正确认知，规范并纠正传统村落开发和乡村规划建设中的不当思路，有益于传统村落的保护和村庄的风貌传承，也为乡村规划建设、乡村旅游展等提供理论支持[4、5]。

鲁中山区位于山东省中南部，是孔孟文化和泰山文化的主要信仰区，村落具有地域特殊性和较高的形态辨识度，代表了齐鲁文化辐射区内的自然和文化特征。鲁中山区也是山东省传统村落分布最为集中的一个区域，在山东省5 批国家级传统村落名录中，处于鲁中山区的数量达到57%以上，同时鲁中山区还有大量未列入各级名录的传统村落，以鲁中山区传统村落为样本进行研究将对山东省传统村落的保护工作起到重要推动作用[6、7]。本研究以参数化为手段，在尊重传统村落空间营建逻辑和文化传承脉络的基础上，运用空间句法、风热环境分析等参数化手段量化解读传统村落空间营建的内在规律，探究传统村落的空间营建特征，并对这些特征进行筛选和优化后运用于传统村落保护实践中，指导传统村落空间形态的规划设计，架构传统与现代的桥梁，为传统村落空间形态研究和规划方法提供有效的、新的技术手段。

1 参数化技术的内涵及在规划领域的应用

参数化研究是随着现代计算机技术成熟而逐渐普及并在近年来得到快速发展，目前参数化技术在建筑设计、城乡规划等领域得到广泛应用，为规划设计工作带来便利的同时也为规划设计领域研究工作的创新提供了可行的工具，参数化成为规划设计领域重要的发展方向。将参数化技术手段引入到传统村落空间研究中，通过可量化的参数能够较好的解决传统村落空间形态量化解析的需要，通过计算机软件平台为依托建立的参数化模型能够较大程度上实现动态模拟村落空间的生长过程，而参数化技术在空间肌理解析和重构过程中会形成一种相对客观的设计技术，从而更加理性的指导设计师主观经验在设计过程中造成的偏差，并且能够为传统村落保护建设的信息化管理系统建设提供基础支撑。

当前以参数化为手段对传统村落的研究主要集中在历史演变、成因机制、风貌特色和开发策略等方面。在传统村落历史演变研究中，研究方法基本沿用了如空间分析、要素分析等西方逻辑，倾向于以量化分析结果作为论证依据[8]。在成因机制研究中，很多学者从不同视角对传统聚落的景观特色形成过程、空间形态演变动因、空间形态形成机制、构成空间特色的“图示语言组织逻辑”等方面内容进行了阐释，研究对象多以单体案例为主[9、10]。在风貌特色研究中，有学者分别从类型学、形态学、基因图谱理论等对传统村落的路网、布局、建筑、景观风貌等内容进行分析[11]。在开发策略研究方面，国内的研究更侧重于对空间布局、建筑修复、景观效果等方面的提升进行研究，相关阐述多以个人经验为依托，仍缺乏一种能取得共识认同的研究成果出现[12]。通过综合梳理，当前参数化技术在传统村落研究中的应用多以国外理论或技术为参考，较少关注研究对象的特殊性和地情因素，某些方面忽略了国内外参数化技术适用情境的差别，仍需在立足地域文化背景和传统村落建构实际的基础上进行深入探索[13]。

2 研究方法与技术路线

研究中主要以空间句法和风环境、热环境分析为技术手段对传统村落的空间结构进行参数化解析，提炼其空间形态特征。

2.1 空间句法分析方法

空间句法理论是一种描述建筑与城市（村落）空间模式的语言，其基本思想是对空间进行尺度划分和空间分割，分析其复杂的关系。空间句法分析中，不仅关注局部的空间可达性，而且强调整体的空间通达性和关联性[14]。通过对研究区域CAD 平面图分析，其通行关系连接清晰，空间风貌完整，满足空间句法研究的基本条件。在使用空间句法具体的量化分析过程中，将街巷空间抽象为轴线，而建筑抽象成域面。本研究通过空间句法分析中的凸空间分析法和轴线分析法，选取整合度、可理解度等参数从不同的空间尺度定量分析传统村落的空间结构特征，分析传统村落的道路层次、空间可达性和便捷性、视域的整合度等内容，从而提炼出传统村落的整体空间结构特征。

2.2 风环境与热环境分析方法

在风环境和热环境分析中利用CFD(Computational Fluid Dynamics）流体分析方法，模拟在导入真实的气象数据下空间内的风向流动，通过对传统村落空间形态的风速模拟和热辐射模拟，研究传统村落空间形态与村落内风速和热辐射特征的耦合关系。

2.3 技术路线

传统村落空间空间参数化解析是将空间组成要素转化为参数和规则的过程，首先对村庄地块、道路和建筑等空间要素进行分解并构建参数集，以空间句法理论和Depthmap 软件对村落的空间整合度、可理解度、选择度和视域进行分析，研究村落空间连通的可达性和便捷性。在参数设置的基础上，通过CFD 软件对村落风速流动和热辐射环境的耦合关系进行分析。在综合空间句法分析和风环境、热环境分析的基础上，提炼形成传统村落空间形态特征，探索村落营建中的智慧（见图1）。

图1 技术路线图

3 研究对象概况

3.1 方峪村基本情况

方峪村位于济南市长清区孝里镇，坐落在鲁中山区西端的一个山峪里，距今有600 余年的历史，是齐鲁文化交融地，拥有地域、自然、人文的优势。村内传统街巷空间基本保留完好，传统格局清晰，石头房建筑集中连片分布，建筑遗产丰富，历史人文积淀深厚。方峪村是国家公布的第4 批传统村落，方峪建筑群是第5 批山东省文物保护单位。方峪村依山而建，是济南地区保留较完整、规模较大的传统民居建筑群，有近两百座石头房，古村的传统建筑就像一座明清石制博物馆。20 世纪80年代，为了改善居住环境，村民从山坡上搬了下来，在村下修建了新村，也因此保存了完整的传统村落空间肌理和形态。如今，村庄凭借保存完整的明清建筑遗存和传统村落风貌肌理为外界所熟知（见图2）。

图2 方峪村区位分析图

方峪村民居建筑形式多为囤顶石砌房，墙体以块石砌筑，屋顶以片石为材料，片石上覆土抹浆，使屋顶略微拱起呈弧形，形成前后稍低、中央稍高的囤顶（见图3）。山东省民居中的囤顶建筑以鲁西平原地区最为常见，但其建筑多以夯土构筑。方峪村位处鲁中山区，而鲁中山区的传统民居建筑以硬山顶为常见，囤顶形式的建筑则较为罕见。方峪村出现石质囤顶建筑体现了建筑风貌从鲁西平原向鲁中山区的风貌过渡，两者建筑形式相似，但建筑材料不同，这也反映了地域文化对村落营建的影响和建造过程中的因地制宜。方峪村所受地域文化的影响，齐鲁文化的交融，以及保存完整的空间肌理和风貌特征，为研究传统村落空间演变及其营建特点具有标本意义。

图3 方峪村石砌囤顶建筑与鲁西平地区夯土囤顶建筑

3.2 方峪村空间形态演化解析推导

3.2.1 萌芽期

农耕社会时期的村落选址多与自然环境、资源等要素紧密相关，在选址倾向、建构形态、信仰原型等方面都具有明确的地缘特征。方峪村在形成初期，出于对水源的需求，聚落依水而建，水井成为最初聚落形成的原点，聚居单元呈现出由单点集聚向沿河道平行散布的趋势（见表1）。

表1 萌芽期村落空间解析

3.2.2 发展期

这一阶段，由于人口的增加引发了更大规模的空间利用，方峪村的格局生长呈现出以下轨迹特征：在空间容量和空间需求的矛盾愈发紧张时，村庄格局表现出由东向西、由南向北的趋进态势，村庄的重心也由最初的水井、祠庙向北转移，形成新的空间格局形式。

在聚族而居的血缘纽带组织下，个体建构单元表现出家庭—家族的生长轨迹，表现在空间上形成有散点（家庭）向组团（家族）的空间建设趋势（吴家大院、方家大院）。

方峪村的原生文化原型是齐鲁文化当地资源禀赋相结合形成的地域风俗，如水井东侧的五圣堂，是村庄最初的精神信仰之地； 其次，五圣堂前戏台广场也是文化原型的空间反映。五圣堂和戏台广场共同构成了村民的精神寄托中心和日常生活的公共活动中心（见表2）。

表2 发展期村落空间解析

3.2.3 成熟期

随着村落的发展，村庄社会结构、空间结构和业态结构进行了重构，直接体现在由主干道取代了河道和水井成为组织村落生活和空间关系的格局轴线。在村落属性转变之后，以吴氏和方氏为核心的组团取代了戏台广场和五圣堂，成为新的村落空间重心，方姓和吴姓的宅邸按辈分自东向西沿街巷排开，其他居民单元则均质的分布在组团的东西两侧，并进一步形成东西向展开的功能平面布局，村落道路系统主次分明，通过主次干道和巷道，连接起村庄的阡陌交通（见表3、图4）。

图4 方峪村空间格局发展示意图

表3 成熟期村落空间解析

4 结果与分析

4.1 空间句法分析

基于空间句法理论和Depthmap软件，对村落空间的整合度、可理解度进行分析，探讨方峪村空间结构特征，并得出以下分析结果。

4.1.1 村庄整体空间可达性较好

整合度用以描述空间系统中各个节点的集散程度，整合度数值越高，表示空间可达性就越好[15]。从轴线整合度分析图看（轴线颜色由红向蓝整合度逐渐降低），村庄中部通达性最高，附近区域整合度值为2.2。结合现状分析，该区域是方峪村空间组团的核心，村庄主干道贯穿其中，街道开阔，巷路连接顺畅，人流集聚性较强，整体通达性较好，是村落生产、生活和交通组织的核心区域。主干道北侧整合度值为1.8-2.02，该区域以村庄次干道相连，服务村庄部分区域组团，以主、次干道为中心向四周延伸，空间整合度逐渐变小，村庄南部和西部的整合度最低，整合度值为0.85-1.16，村庄西部由于受用地面积和地形地貌限制，居住组团内户数较少，通过巷路与干道连接，人流量较小，而南部是村庄最初的原型空间，随着时代的发展，居住人口逐渐减少，且该部分区域与主干道高差较大，限制了交通流量。通过整合度的分析可以看出，村庄道路交通体系布局合理，主、次干道和巷道连通性较强，路网密度较高，较好的连接起村庄各类空间，空间的整体通达性较好，这与村庄发展过程中以道路为骨架线性生长形成的空间秩序相吻合（见图5）。

图5 轴线整合度分析图

4.1.2 村庄中部家族式聚居组团连接值较高

连接值表征空间的视觉渗透性，其与空间渗透性呈正相关。通过对方峪村空间整合度分析（颜色由红向蓝整合度逐渐降低）可以看出，空间连接值较高的区域位于村庄主次干道附近的吴家大院和方家大院宗族聚居形成的聚落组团，此区域整体连接值最高。通过与轴线整合度对比分析发现，连接值较高的空间与整合度较高的轴线基本重合，这说明了这些空间对村落空间的影响力较大、联系密切，也进一步说明村落空间有着开放与封闭共存的特点，而宗族聚居形成的空间组团是村庄空间形态特征的重要因素（见图6）。

图6 空间整合度分析

4.1.3 村庄空间可感知度较高

可理解度是个体在局部空间系统体验过程中对全局系统的理解程度，可理解度数值与空间被认知程度呈正相关。通过对为全局整合度（x 轴）和局部整合度（y 轴）进行线性回归，可得出方峪村空间系统的可理解度R2，R2的值小于0.5 时一般认为局部整合度与全局整合度不相关，R2值介于0.5 和0.7 之间时认为局部整合度与全局整合度存在相关性，当R2值大于0.7 时认为局部整合度与全局整合度是显著相关的。选择局部整合度R3时，可理解度R2值为0.749 3，选择局部整合度R7时，可理解度R2值为0.995 7，局部整合度与全局整合度具有显著相关性，这说明方峪村整体空间与局部空间保持了较高的一致性，能够从局部空间推测整体的空间特征，容易被认知。结合村落现状，方峪村道路层级体系分明，较为合理的组织形成空间秩序，构成村落空间结构的骨架，街巷两侧建筑风貌完整，街巷宽度与两侧建筑空间比例协调，形成了较为统一的空间属性和秩序，增强了空间的感知（见图7、8、9）。

图7 可理解度分析图（X 轴为全局整合度，Y 轴为R3 局部整合度）

图8 可理解度分析图（X 轴为全局整合度，Y 轴为R5 局部整合度）

图9 可理解度分析图（X 轴为全局整合度，Y 轴为R7 局部整合度）

4.2 风环境与热环境分析结果

研究中使用 Ecotect 中的Weather Tool 和WinAIR 插件进行风环境和热环境分析，使用SketchUp 软件进行建模，将济南市的气象数据导入分析系统，对风环境、热环境数据进行参数化设置并进行分析。

在对村落空间建立三维模型的基础上，将一年划分为春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12—2月）等4 个时段，查取济南的风玫瑰分析图确定方峪村的各时段风频最多的方向，根据风级划分表确定模拟的四种季节风的风速。结合实地调研，从村落的外围至中心依次选取A、B、C、D、E、F 6 个测试点，其中A、B、C 为村落外围点（A、C 两点位于村庄北部，B 点位于村庄入口的主干道处），D、E、F 位于村落内部干道上的街巷节点，街巷宽度按顺序递减。通过对不同时段风速的分析，考察各个位置点的风速变化，模拟村落空间风环境分析和热辐射，分析村落空间特征与风环境和热环境之间的耦合关系，分析结果如下。

4.2.1 风速变化与空间的关系

村落外围3 个点中，在南北风向时A、C 两点的风速远高于B 点，因为村落的北部海拔较高，而村落的南部海拔较低且部分建筑处于沟壑一侧依附地势排布，外部条件对风速流动起到一定的阻碍作用。B 点位于传统村落入口的主干道处，当风向契合于道路方向时，风速B 点则高于A、C 两点。村庄内部D、E、F 3 点所处位置的街巷宽度不同，从分析结果可以看出风速随着道路宽度的增加呈现上升趋势，宽度越高，风速越高，道路宽度降低，风速也逐渐降低（见图10）。

图10 不同时段风环境和热环境分析图

风速与道路走向呈正相关性，当风向与道路方向契合时，风速较高，契合度越低则风速越低，其主要原因是建筑对风的阻隔。村庄主要道路的布局与冬季风向垂直，能够减少冬季季风风速，与夏季主导风向基本平行，能够加速风的流动，带走村庄内部的热量，形成冬暖夏凉的气候效益。

从分析数据看，村落整体通风效果良好，这与街巷布局方式有较大关系，村庄建筑沿主干道路横向展开，在纵向上形成平行于主导风向的巷道； 村庄北侧引风口处的建筑高度控制适宜，不会造成对风流动的阻碍； 建筑的布局基本沿等高线随高就低，且形成了合理的通风廊道，促进了风的流动，在村庄内部形成了良好的通风环境。

4．2．2 热环境与空间的关系

从温度变化趋势图中可以看出所选取的各点温度变化不大，没有出现类似城市中的热岛效应，但温度的变化趋势与风速变化趋势呈负相关，风速越高，温度越低，畅通的南北向的巷道和与夏季风平行的主干道可以加快村落中气体的流动，优化村落热环境（见图11）。

图11 风速和温度变化趋势图

传统村落中，顺应地形地势的建筑布局和合理高效的道路系统营造了良好的通风环境，促进了村庄内部空气的流动，能够较好的降低夏季高温环境，而与冬季风向垂直的建筑布局能够降低风速的流动，减少冬季冷空气对村庄的影响。

5 结语

在传统村落的空间研究中，有些研究只专注于空间本身，而忽视了村落的演进历程以及在演进过程中文化因素所起到的重要作用，不充分关注和挖掘空间与文化之间的深层逻辑关系，则对村落空间的研究可能只会停留在某一断面，而不能全面真实、科学客观的阐释村落空间发生的机理。本文从村落演化的角度入手，用参数化的手段解析方峪村空间特质，补充完善了方峪村的空间研究。

本文基于空间句法理论分析了方峪村空间格局特征，对空间序列、交通组织提供了较为直观的量化依据。整体而言，方峪村内部空间较为匀质，空间整合度较高，道路层次分明，聚落组团围绕村落主、次干道有序展开，凸显了主干道对空间的控制性，空间方向感强，感知力和凝聚力较好。对于局部空间，村落发展中形成的家族式聚居组团是村落空间重要的构成元素，且与周边环境联系紧密，对村落空间发展起到了统领的作用。但同时，由于后期发展过程中现代空间的加入，局部地段打破了传统的空间格局，使村落内部还存在整体通达性不好但局部活跃度高以及部分整体性通达性较好但局部不活跃的空间，对这部分空间在保护的基础上进行改造，能高效的解决村落空间中存在的问题。由于传统村落空间的均质化，加之合理的空间布局形式，使村落中形成较好的风环境和热环境，但限于研究深度，尚未在建筑层面以及建筑组团层面对风热环境进行分析，而在微观层面上提取的设计要素能更有效的指导当下的村居设计，这也是下一步重要的研究方向。

传统村落发展过程中所形成的空间格局、建筑布局、道路交通体系体现了巧于因借、因地制宜、适应自然的营建智慧，既满足居民生活、生产的需求，又营造出优良的景观风貌和人居环境，挖掘传统村落的营建规律和空间特质，进行适应性传承设计，对当下乡村建设中风貌的延续具有重要的实践意义。由于传统村落空间形成的自发性、空间形态的灵活性和空间组织的复杂性，在采用参数化解析的过程中应尽可能细致的进行实地调研访谈，摸清实际空间情况，以达到与参数化解析的适用和匹配，在算法中尽量排除主观因素的干扰，客观的设置参数指标集，所以，对于解析结果的判断、提取以及有效的应用也是进一步值得研究的内容。