GIS在乡村文化景观规划中的应用及展望

李晓颖，雷奥林

（南京林业大学风景园林学院，南京 210037）

引言

乡村作为人类最古老的居住环境之一，见证了人类社会、经济与自然等各种活动的形成与变迁，孕育了独特的乡村文化，是不可或缺的民族文化遗产。现代文明冲击所造成的传统文化破碎唤醒了大众对乡村文化的保护意识，而乡村文化景观作为乡村文化的重要载体，也开始被广泛关注研究，并呈现一种多理论、多视角、多领域融合的发展趋势。GIS在景观规划设计领域已经发挥了重要的作用，从自然景观规划到文化景观规划，其应用逐渐深入、广泛与多元，但仍存在不足。本文通过对GIS在乡村文化景观规划中的应用现状进行阐述，总结现有的问题，并在此基础上对其更深层次的应用做出了展望。

1 相关概念

1.1 乡村景观与GIS

乡村景观是相对于城市景观而言的，有区别于城市景观的特定景观性与内涵。具体来说，乡村景观就是指乡村地区范围内人类经济、社会、自然与文化等多种活动的综合表现，它是一个复合的生态系统[1]。

乡村景观的研究起源于地理学的发展。随着20世纪人文地理学的转型，学者们逐渐认识到人文与社会因素在乡村景观研究中的重要性，这丰富了乡村景观的研究领域，并带动了近现代乡村文化景观研究的发展。

1.2 文化景观

文化景观是指人类为了满足某种需要，利用自然界提供的材料，在自然景观之上叠加人类活动的结果而形成的景观[2]。文化景观产生于人类活动，也随人类活动而发展着。

人文因素在文化景观中占据着较为重要的成分。在漫长的历史发展进程中，人文因素在聚落中得到了充分的展示。无论是诸如建筑、服饰、聚落形式等物质因素，还是宗教、风俗习惯、审美观、政治等非物质因素，都在人类社会变迁中发挥了重要作用。

1.3 乡村文化景观

单霁翔认为乡村文化景观是人类与自然环境之间交互作用的外在表现[3]。由此可见，乡村丰富的自然地理环境与乡村发展中的人文景观共同构成了乡村文化景观。本文所探讨的乡村文化景观就是指乡村地理环境范围内承载特定的人文因素并叠加了人类活动而形成的景观，包括乡村内部民居建筑、文化、交通等聚落景观与种植业、畜牧业等土地利用景观。

1.4 GIS（地理信息系统）

GIS是指在计算机支持下，对地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的系统技术。

现代地理信息技术在景观规划中已经得到了广泛应用，地理信息行业的发展也正是得益于计算机科学与景观设计学两种学科的交融。西方的景观设计师们早在20世纪初就提出了在进行景观设计时要对周边的地形、河流、植被等因素进行综合量化分析。自1963年加拿大测量学家Roger F. Tomlinson提出了GIS的概念以来，其已在多个领域得到了广泛应用，并越来越多地应用在园林景观规划设计中。

2 乡村文化景观研究进展

2.1 国外研究进展

传统村落文化景观保护方面的文献资料最早出现于19世纪的英国。19—20世纪期间，以霍华德、赖特(1934) 等为首的规划建筑师提出了“田园城市”“广亩城市”等相关理念，指出理想城市应是城市与乡村的结合体，而乡村将成为人们的归属地。此后，国外对于乡土建筑与传统村落的理论和实践研究逐渐发展起来[4]。随着学者对传统村落的研究，文化、景观、生态等名词逐渐出现于传统村落乡土文化景观保护当中。

二战以后，欧洲各国百废待兴，伴随着大规模的重建，乡村规模有了不同程度的扩张，乡村景观风貌建设也得到了一定的发展。20世纪五六十年代开始，以德国、荷兰等为代表的欧洲国家开始对乡村景观的规划展开了深入研究，并推出了一系列的理论方法，主要包括完善乡村景观规划、完善相关法律法规、保护乡村传统文化等。在规划层面，则通过改善基础设施、整修传统民居、保护和维修古旧村落、调整产业结构等方法进行乡村文化景观保护研究[5]。

19世纪末期，北美国家的设计师们从广阔的自然乡村中汲取景观设计的思路与方法以应用于城市公园的发展建设。在此过程中，乡村景观的规划也日渐繁荣，并逐渐与生态理念、文化理念结合，这些理念一直延续至今并不断发展，为西方乡村文化景观的研究做出了巨大贡献[6]。20世纪末，随着“文化景观”的概念被写入《世界遗产名录》中，以日本为代表的部分东亚国家也开始在乡村现代化建设的同时，探索乡村文化景观的建设，并通过社会多方面保护、传承乡村原有生活、生产模式以及发展乡村旅游业等措施促进乡村文化景观的传承与保护[7]。

20世纪90年代后，西方已经形成了各具特色的乡村景观风貌。进入21世纪后，西方的乡村文化景观规划步入了新的阶段，数字化景观的发展有效地帮助了决策者更全面直观地研究乡村景观风貌。目前国外乡村文化景观规划设计已经形成较完整的体系，在乡村文化景观评估体系的研究、乡村文化景观的管理问题以及乡村文化景观的变迁研究等方面都取得了良好的进展[8]。

2.2 国内研究进展

国内对于乡村文化景观的研究起步较晚，起源于20世纪90年代。1999年我国召开了第一届中国古村落保护与发展技术论坛，在论坛中，正式提到了如何对传统村落进行有效的保护。此后，传统村落的风貌发展问题被广泛关注，并开始与乡土文化相结合。在新时代乡村振兴战略的背景下，乡村文化景观的研究蓬勃发展，逐渐走向多元。通过整理分析乡村文化景观现有的研究成果，发现主要集中在乡村文化景观的保护、综合应用以及演变研究3个方面。

在乡村文化景观的保护方面，主要从文化遗产保护的角度切入，引入生态博物馆、景观基因、数字化保护等理论，探索保持其原真性的活态保护途径。生态博物馆强调对文化遗产的保存与展示，确保其真实性、完整性和原生性[9]。数字化保护提出通过现代技术为乡村文化景观的保护提供决策支持。景观基因理论则提出了由传统聚落实体转换到解读景观综合体的思维空间的一种新方法，实现了传统聚落思维空间形态的变换，从而为传统聚落文化保护研究提供了新思路[10-11]。

乡村文化景观的综合应用主要包括景观资源的价值评估与活态利用两个层面。在对乡村文化景观进行物质文化景观（山水肌理、建筑、活动空间等）与非物质文化景观（民俗、宗教、节日等）分类的基础上，建立完善的预警机制与评价体系，进而能够合理利用和开发各类景观资源，并将其与文化挖掘、景观规划、旅游开发等相结合，实现乡村文化景观的可持续发展[12]。

乡村文化景观的演变研究源于文化地理学，主要从时间与空间两个维度解析乡村文化景观的产生与发展。时间上挖掘乡村文化景观产生的历史渊源，找寻乡村文化发展过程中的自然与社会因素。空间上探索现代化发展、区域融合以及文化碰撞等给乡村文化景观带来的影响[13]。研究乡村文化景观的演变，可以直观地展示传统乡村文化的发展趋势，为乡村文化的复兴提供行之有效的指导模式。

3 GIS在乡村文化景观规划中的应用

中国农业大学的李首成提出了3S技术在乡村景观格局研究中的应用，是国内最早将GIS与乡村景观规划相结合的研究[14]。2011年，北京大学的刘沛林首次提出了聚落景观基因的概念，为文化景观研究提供了新的思潮[15]。他在该研究中首次阐述了GIS在聚落文化景观规划中的应用，打开了GIS与乡村文化景观相结合的大门。

当前，地理信息技术在乡村文化景观规划中正得到广泛的应用，这将提供给景观设计师们更科学、更合理的决策方法，并推动文化遗产保护朝着更加现代化的方向发展。

3.1 辅助乡村景观格局研究

GIS作为一种空间分析的手段，可以对乡村景观格局以及乡村景观的敏感性进行量化评估，帮助决策者对乡村景观的地理位置以及相互之间的空间关系做出精确的描述，为乡村景观格局的优化提供客观全面的策略。GIS在乡村景观格局研究中主要有以下4个作用：（1）对景观资源进行分类整理，建立数字化平台。（2）通过空间分析功能对乡村景观格局进行特征评价。（3）科学量化研究乡村景观的空间分布规律以及结构形态。（4）提取典型的乡村景观结构，并应用于乡村景观的规划设计中[16-17]。

熊星曾采用WebGIS技术整合了乡村文化景观的空间信息和各类景观专题信息资源，实现了数字化平台的构建。管理人员可以通过摄影测量无人机、GPS接收器等工具获取数据并将其录入数据库，以实现该地区乡村景观格局的实时更新与展示[17]。

当前也有研究将3D建模技术与3S技术相结合，通过空间数据的收集处理建立乡村整体的空间模型。这种数据模型很好地还原了乡村的地形、水系、道路与建筑等基础地理数据的空间分布和相互之间的关系，以供实现各类空间数据的精确分析计算[18]。

3.2 实现景观基因的存储与管理

景观基因是指控制某种文化景观因子代代传承而区别于其他文化景观特征的基本传承单元，反过来它也是这种文化景观特征的主导识别因子[15]。景观基因这个概念自刘沛林提出以来，一直处于较为初期的研究状态，直到近些年才受到越来越多学者的关注[15]。

现有的利用GIS进行的景观基因研究有一套既成的研究体系，主要包含景观基因的提炼、划分与编码。其中景观基因的编码在后续对于文化景观的研究中有着重要作用，国内学者大多在对现有文化景观要素进行权重评估的基础上，采用特征编码进行不同景观基因的区分，而评价标准则主要取决于该文化基因的原生时间、原生环境以及对所辐射区域的影响力等[19-20]。在获取区域详细编码景观基因的基础上，利用GIS构建由地理数据库（空间数据）与特征要素库（属性数据）组成的聚落数据库。空间数据用来展示不同景观基因在空间中的分布与相互之间的关系，而属性数据则区别了各类景观基因[19]。

将已有的数据导入GIS平台，可以直观认识到景观基因分布的空间特征，帮助研究文化景观基因的存在形式、传承特征以及与周边地区的联系等。胡最曾在此基础上做了基于GIS的古村落景观基因图谱平台系统设计，探讨了古村落的文化遗产保护与现代化管理模式之间的联系[20]。通过对特征基因进行提取，可以辅助人们对传统乡村文化遗产进行更合理的保护，并应用于后续的乡村文化景观规划设计之中。

3.3 参与乡村文化景观数字化保护

数字化技术已在各行各业应用广泛，三维激光扫描、虚拟现实、智能管理等技术也已成功服务于文化遗产的保护，通过这些数字化技术并将其与GIS相结合，可以有效研究乡村文化景观的空间属性特征，并构建数据库在空间信息基础上进行分析。

通过整理现有与文化景观数字化保护相关的文献，总结出利用GIS进行乡村文化景观数字化保护研究的策略，其大致可以分为以下几个步骤：

（1）资料查阅：通过查阅某一地区相关的历史资料与文献，收集该地区文化景观的方法研究资料以及其文化景观的相关信息并归纳分析，作为后续研究的基础。

（2）实地调研：对研究的村落区域进行实地调研，搜集相关的空间信息以及与文化景观有关的基础信息，并与查阅到的资料进行对比总结。

（3）数据处理：利用GIS的地理数据库对所采集、处理后的数据进行存储，在其空间分析功能上构建村落文化景观资源的分析与评价模型，对其进行定量的分析与研究。

（4）实景建模：利用三维建模技术对村落进行数字化模型构建，还原传统村落真实的空间分布情况，实现文化景观的数字化保存与保护。

同时利用GIS还可以构建传统村落文化景观多源数据平台，实现海量、大范围连续空间数据和多尺度的集成化管理。

3.4 构建时空数据库

村落作为一种古老的人类居住空间，其形成既与地理环境息息相关，也在特定地区人类活动的影响下逐渐发展并演化着。因此，对于乡村文化景观的研究仅停留在某一特定时期存在着很大的局限性。针对此状况，部分学者提出利用时空GIS构建时空数据分析模型，探索乡村文化景观在时间进程与空间分布中的规律。杨宇亮曾在《滇西北村落文化景观的时空特征研究》中从村落文化景观的概念切入，利用GIS技术探讨了村落文化景观在“共时状态”中的空间分布，以及在“历时状态”中的演进规律[21]。朱振华利用GIS的空间分析方法，研究了历史背景中人类与环境的关系，从而揭示了移民对地区文化的影响，探索了各民族相互融合与迁徙的过程[22]。这些研究从定义、数据等不同角度为乡村文化景观时空数据分析打下了基础，并推动着其朝更加成熟的方向发展。

利用GIS研究乡村文化景观时空演变，需要时态GIS与时空数据模型相结合，构建包含时态数据与空间数据的数据库。时空GIS技术对于时空数据的良好可视化表达，在文化遗产数据的记录与展示中具有重要作用[23]。对于乡村文化景观，空间数据是其在空间中的分布以及相互之间的空间关系，时间数据则是对文化景观要素的相关时间信息以及历史中的演变时间节点的记录。对于文化景观在时间尺度上的研究，当前较多集中在文化景观的生命周期过程，如形成、发展、繁荣、稳定等[24]，选择例如传承人、村落居民作为载体，形成时间数据库。

研究乡村文化景观既要深入分析地理环境对其的影响，也要注重研究数据在时空上的分布与演变，才能更好地把握乡村文化景观的历史发展脉络，弥合景观规划和人文学科在村落研究中的薄弱区域，推动传统乡村文化的传承与发展。

4 GIS在乡村文化景观规划中的应用展望

我国拥有丰富的传统聚落与文化景观资源，近年来乡村文化景观规划在国家各项政策的支持下也取得了一定的成果，但与国际上的前沿研究相比，新技术的应用与理论方法体系的构建都略显不足。这主要源于我国对于乡村文化景观的研究起步较晚，且在以往优先发展城市建设的大背景下，乡村景观规划稍显滞后。通过对GIS在乡村文化景观研究中的应用现状进行分析，得出了研究中所存在的一些基本问题，总结为以下3点：

一是研究的深度有待加强。GIS虽然可以在空间层面对景观要素进行分析，但对于非物质景观的研究，仍然处于探索阶段。目前我国基于GIS的乡村文化景观的研究虽已取得丰富成果，但仍存在一定的发展困境，主要体现在如何利用地理信息技术解决乡村文化资源流失与传承主体缺失，如何在现代化技术辅助下更好地促进古老乡村文明的传播，以及如何构建有地域特色的乡村文化风貌[25]。

二是现阶段缺乏整体的区域性评价。乡村并不是独立存在的个体，其所承载的文化也在发展以及交融之中。研究乡村文化景观不能将其局限在某一村落内部，更要探索乡村文化在历史进程中与周围区域的演化关系，建立起广区域、多村落的文化景观网。如何系统性地将村落个体与整体区域联系起来并进行合理评价，也需要进一步的研究。

三是相关学科的联系不足。乡村文化景观的研究需要地理信息、城市规划、历史以及景观设计等多种学科的渗透交融。目前我国针对乡村或传统聚落文化景观的研究大多还处于理论设计与规划层面，而在进一步将其应用于传统村落风貌构建上还有待加强。且文化景观规划虽处于非物质层面，但与自然地理环境息息相关，规划设计也应从文化可持续与生态可持续两个方面进行考量。

针对上述存在的问题，笔者认为GIS与乡村文化景观规划的结合还可以在以下几个方面有更进一步的发展。

4.1 GIS与文旅型乡村的集成

研究某一地区特有的文化景观，不仅有力地促进了文化遗产的保护，而且对于现代化的乡村旅游产业发展也有很大的帮助。自“文旅融合”的概念被提出以来，文化型乡村旅游的发展也有了新的高度。现代化的乡村旅游不仅需要满足人们赏阅乡野自然风光的需求，而且需要提供更加便捷、全面、智慧的服务。乡村有从属于自己独特的文化景观要素，可以借助互联网打造智慧型乡村农业、景观与旅游，在保留乡村原本文化风貌的基础上构建更加现代化的景观区域。例如可以通过大数据分析掌握人群结构以及人的活动倾向，辅助村落空间景观的更新设计。在此建设过程中，利用GIS可以实现图形与数据的良好结合，输出不同种类的专题图，直观了解各个景观要素在空间中的分布情况，从而更加合理地对乡村的各类景观要素进行规划。借助网络地理信息系统，还可以实现乡村文化景观数据的共享，在此基础上建立虚拟游览系统与文化展示系统等，辅助文旅型乡村的保护与发展。

4.2 乡村文化景观评价因子合理化

乡村文化景观评价尤其是景观基因的提取是一个多学科交叉的工作，目前还没有形成一套较为完善合理的评价机制。已有的景观基因编码是在对村落的环境特征、建筑特征以及文化特征的分析基础上得出的，但这还停留在数据的收集整合阶段。要实现更加合理的乡村文化景观规划，还需要从生态、经济、美学意义等多个角度出发，形成一套完整的评价机制。对于不同的因子，在综合评价分析的基础上将其赋予不同的权重，并应用于后续的规划设计中，才能实现真正智慧的现代化乡村文化景观规划。当前，PPGIS（公众参与地理信息系统）的发展已经取得了一定的成就，并开始应用于城市景观的规划设计中。PPGIS可以为大众提供参与评价的平台，并为决策者收集海量的评价信息。大众可以通过便携式智能设备的GPS服务随时随地实现地理信息与相应外环境的记录。在乡村文化景观规划研究中，也可以利用PPGIS获取大众对不同因素的评价结果，辅助更加合理的评价机制的形成。

4.3 乡村文化景观要素合理表达

目前在对乡村文化景观要素进行提取后，主要将其分为物质文化景观和非物质文化景观两大类。对于水系、路网以及建筑等物质文化景观，因为其实体性，在GIS中可以采用点、线、面对其外形进行模拟，并用拓扑关系表示其实体在空间中的位置关系。但对于风俗、信仰、宗教等非物质文化景观，进行数字化表达却存在一定的难处。有学者曾提出对于非物质文化的空间表达可以将其分为“有”或“无”两种，对应的数字化属性值可以用“0”和“1”来表达，并设置对应的图例，这为乡村文化景观要素的合理表达提供了思路。但非物质文化在空间与时间中并非一成不变，它们往往随着人口的迁移、环境的更改以及时代的发展而交融演化，单纯将非物质文化景观定位于某一地理区域存在一定的局限性。GIS在乡村文化景观的研究中更应发挥其大尺度、多时空的分析作用，并对非物质文化景观的演变轨迹进行合理的表达，才能清楚认识到乡村发展进程中文化所带来的影响。

5 结论

乡村文化景观的规划研究是一个多元持久的工作。乡村文化景观规划的关键就是挖掘出乡村文化内部独特的要素，从景观规划设计的角度对其进行视觉上的表达，以此唤醒人们的历史文化感，并帮助这种文化代代传承下去。当今社会，科技飞速发展，在乡村文化景观的规划研究中，应该充分认识到传统文化与现代技术之间有机结合的重要性，使乡村文化景观在新的时代产生新的内涵。3S技术、虚拟现实技术、信息管理技术等数字化技术在乡村文化景观的规划研究中正发挥着越来越重要的作用，在此基础上，也要思索如何利用既有的技术解决现代乡村文化景观的发展困境，实现空间与时间双重尺度上乡村文化的传承与发展。总之，规划传统村落的文化景观，不仅要保留其原有历史风貌与自然环境，而且要利用现代化的技术发掘传统村落的活力与资源并对其进行保护，只有这样，才能避免千篇一律的规划设计模式，从而使独特的乡村文化能够借助于此长久地发展下去。