贵州省梯田区传统村落空间分布特征分析

杨小飘，吴 强，赵宇鸾，任红玉，杨智谋，冯雁云

(1.贵州师范大学 地理与环境科学学院,贵州 贵阳 550025;2.贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地,贵州 贵阳 550001)

0 引言

中国西南地区，尤其是贵州省岩溶山区面积大，生态环境脆弱，梯田成为贵州丘陵山区常见的具有重要环境效益、农业生产价值和美学价值的农业文化景观[1-2]。梯田系统集景观美化、生态保护和经济发展等为一体，是开展农业生态系统和山地复合景观保护利用规划的关键要素[3]。山水林田湖草系统是生命共同体，在统筹其协调发展过程中，以森林、村寨、梯田、水系构成的“四素同构”模式发挥着重要作用[4-6]，梯田生态系统为推动生态文明和美丽中国建设提供了源源不断的生机[7]，厘清梯田区传统村落空间分布特征对山区复合农业景观保护开发以及美丽乡村建设具有重要意义[8-9]。

梯田作为山区农民自给自足的重要农耕活动载体，其与聚落耦合程度随历史发展日益加深，梯田区传统村落是我国农耕文化的代表，具有丰富的物质和非物质形态文化遗产，承载着中华民族传统农业文化记忆和民族精神[10-11]。梯田具有农业多功能性，其不止是单一自然景观和田园风光，还对治理坡耕地水土流失、粮食增产、保土蓄水等具有显著作用[12]。随着城市化进程不断加快，人们对田园风光和自然景观的需求日益提升，传统村落可持续发展话题受到社会广泛关注[13]。传统村落大多是位于山地和丘陵地乡村地区的人口居住聚落，空间结构和形态具有“聚族而居、血脉传承、融于自然、自主衍生”的显著特征[14]。2012—2019年，中国住房和城乡建设部共公布五批传统村落名录，全国共6 819个村落被列入该名录，贵州省724个村落入选，数量位居全国第一[15-16]。梯田与传统村落耦合构成梯田区传统村落“四素同构”格局[17]，并成为典型的山地复合景观。同时，传统村落与良田沃土、山形水势的有机融合使得山、水、田、村和谐共存，缺一不可[18]。梯田区传统村落是山水林田湖草生命共同体理念的活化石，其在山地垂直空间结构上不仅具有独特性和典型性，还具有较高的美学价值和保护开发价值[19]，但是，农业农村现代化背景下的梯田区传统村落正面临梯田面积锐减、村落空心化、老龄化等严重的可持续发展问题[20]。

目前，国内关于传统村落的相关研究主要集中在传统村落价值认定、旅游开发和文化遗产保护等几个方面[21-23]，研究多从梯田景观或聚落景观出发，视角较为单一，尚缺乏针对西南山地梯田区传统村落空间分布特征以及山地复合景观保护利用等相关研究。国外对传统聚落的研究主要围绕乡村景观开发及其利益相关冲突等方面展开[24-25]，较少考虑传统村落与梯田农业景观的耦合关系。综上，将梯田区传统村落界定为：以梯田为主要农地利用景观的传统村落。基于此，本文以住建部公布的五批贵州省传统村落及其耦合梯田系统为研究对象，将贵州省梯田区传统村落抽象为矢量点，基于GIS核密度估算并结合地形位指数等方法分析贵州省梯田区传统村落的空间分布特征，以期为梯田区传统村落保护利用提供参考。

1 研究区概况

贵州省位于我国西南内陆地区腹地，东靠湖南省，西毗云南省，北邻四川省和重庆市，南接广西壮族自治区，是西南地区的重要交通枢纽[26]，也是长江经济带的重要组成部分。贵州地处云贵高原，地貌类型复杂，是西南喀斯特地貌发育核心区，地势西部高、东部低，从中部向北部、东部、南部三面倾斜，境内平均海拔在1 100 m左右[27]，全省总面积17.61万km2，其中山地和丘陵面积占比92.5%[28]，山地多、耕地少以及水土流失严重等耕作不利条件使梯田成为贵州山区主要耕地类型。贵州省下辖共9个地级行政区划单位，是一个多民族共居的省份，少数民族人口占比大[29]，共有3个民族自治州，分别为黔东南苗族侗族自治州、黔西南布依族苗族自治州和黔南布依族苗族自治州。

2 数据来源及处理

本文所采用的数据包括：贵州省自然资源厅提供的贵州省2015年省、市、县行政边界矢量数据；从住房和城乡建设部于2012—2019年在官方网站公布的五批中国传统村落名录数据；贵州省地形地貌数据引用自贵州省自然资源厅公报。数据处理包括：对贵州省所有入选住房和城乡建设部公布的中国传统村落名录的传统村落进行地理坐标定位、遥感影像校对核实，统计贵州省传统村落中具有梯田系统的村落占比，将贵州省梯田区传统村落进行数据矢量化生成点数据，以贵州省DEM数据为基础数据获取贵州省坡度数据，进而获取研究点坡度值，将坡度重分类并划分为5个等级：0°～<10°为平缓坡、10°～<18°为缓坡、18°～<26.8°为斜坡、26.8°～<37.6°为缓陡坡，坡度值大于等于37.6°为陡坡，对应坡度等级将高程分为5个等级，分别为0～<495 m、495～<874 m、874～<1 221 m、1 221～<1 721 m、1 721～<2 900 m。利用GIS栅格计算器工具将高程数据与坡度数据转化为地形位指数，以上数据为本文研究提供数据基础。

3 研究方法

3.1 总体思路

开展贵州省梯田区传统村落空间分布特征研究对梯田区梯田系统的保护利用具有重要意义，采用核密度法，结合坡度和高程的地形梯度进行分析，能够在空间聚集特征和垂直特征上直观地看出贵州省梯田区传统村落空间分布情况，分析空间分布特征并思考驱动因素，为贵州省梯田区传统村落保护利用提供理论参考。根据上述研究方法及研究的内容和目标，制定技术路线图(图1)。

图1 技术路线图Fig.1 Technical route

3.2 核密度估算法

核密度估算(Kernel density estimation,KDE)是从数据自身出发研究数据分布特征的一种方法，它能较为直观的反映研究点离散测量值及其在连续区域内空间分布情况，其分析出结果是一个中间值大，周边值小的光滑曲面，其中栅格值即为单位密度，在邻域边界处降为0。KDE方法可分析得出贵州省梯田区传统村落在空间数量上的分布聚集程度，其具体分析原理如下：以贵州省每一个梯田区传统村落样点i(x,y)为中心，利用核函数计算出每一个数据点在指定的半径范围内(以带宽r为半径的圆)对各个栅格单元中心点密度贡献程度(密度贡献值)，搜索半径为r的圆域内栅格单元中心点，距离样点越近，说明其密度贡献值越大。KDE方法具体步骤是：首先定义搜索半径，即确定带宽，定义滑动圆并统计发生在该圆域内的事件数量；其次根据数据以及实际中对密度精度的要求，确定输出栅格(输出像元)大小，即确定粒度；然后利用核函数方法计算出每一个发生的事件对定义圆域内各个栅格密度贡献值；最后输出点数据，以自然断点法进行密度等级分类，获得密度值、核密度等级及核密度分布图。计算公式[30]如下：

(1)

式中D为核密度值，r表示在进行核密度计算时选定的带宽(即指定搜索圆域的半径)，scale表示以带宽r为搜索半径圆域内的点数量。

3.3 地形位指数

为定量分析梯田区传统村落空间格局与地形梯度关联性，使用地形位指数度量地形梯度。根据坡度与高程综合响应获得地形位指数模型，并对其进行综合描述，坡度越大、高程越高，则地形位指数就越大，相反地形位指数越小。公式如下[31]：

(2)

3.4 分布指数

为了更为直观辨识不同坡度上贵州省梯田区传统村落分布特征，研究引入分布指数进行分析，分布指数即以不同坡度等级上研究点数量除以研究区内研究点总数量。公式[32]如下:

(3)

式中P为分布指数，Ni为i等级上研究点数量，N为研究区区域内点总数量。P值越大，则该等级内点分布越多，反之则越小。

3.5 自然断点法

自然断点法(Natural breaks)能够兼顾到每一类别之间要素个数，使之尽可能相近，是等级划分最省时省力的方法，它可以根据研究者所选择的级别自动进行密度等级划分，并且能使划分的每一类别达到内部最大相似性，同时与各类别之间达到最大相异性[33]。

4 结果分析

4.1 核密度分析结果

贵州省梯田区传统村落以村为单位且村落规模大小不一，在核密度估算过程中，搜索半径过小会使多数研究点因无法在有效缓冲区相交而单独成级，搜索半径过大则难以从市域范围上分析各密度级别区的差异性，根据不同搜索半径时的图面效果以及其是否能直观呈现研究对象分布特征进行多次实验，最终确定以10.6 km为搜索半径显示研究对象分布特征较为理想，因此函数计算时设定带宽r=10.6 km，以像元大小100 m×100 m的网格计算梯田系统比重。根据KDE法，对贵州省梯田区传统村落进行核函数计算，得到其核密度在每100 km2栅格数变化范围为[0,0.090]。基于每100 km2面积上传统村落的分布情况，采用自然断点法将梯田区传统村落密度区划分为5个密度评价单元：分别为低密度区[0,0.003)、中低密度区[0.003,0.010)、中密度区[0.010,0.024)、中高密度区[0.024,0.044)、高密度区[0.044,0.090]。根据核密度分析及相关参数设置，利用自然断点法对分析结果进行等级划分，得到贵州省梯田区传统村落空间分布特征结果(图2)。

注：该图基于贵州省自然资源厅标准地图服务系统下载的审图号为黔S(2021)011号标准地图制作，边界无修改。图2 贵州省梯田区传统村落核密度图Fig.2 Kernel density map of traditional villages in terraced areas of Guizhou Province

贵州省梯田区传统村落数量较多，以县级行政区划为最小单位进行分析不能较好呈现分布密度，因此在对其进行空间分布特征分析时，选择贵州省行政区划的9个市(州)为评价尺度，利用自然断点法对9个市(州)进行梯田区传统村落核密度等级划分后(表1)，结合核密度分析图可以清晰看出贵州省梯田区传统村落空间分布特征。根据密度图和核密度等级可知，高密度区域主要集中在黔东南地区和安顺地区，铜仁地区主要涵盖中密度以及中高密度地区，中密度区梯田区传统村落则散点分布在黔西南、黔中、黔北地区，而贵州西部、西北部以及南部地区则较少存在甚至没有集中连片的梯田区传统村落，梯田区传统村落在少数民族地区分布广，密度大。传统村落与梯田的耦合关系使二者中任何要素的数量均会对整体空间分布格局起到决定作用，受自然地理条件和传统农业生产方式影响，贵州西部、西北部及南部梯田少，坡耕地与坝子较多，其区域地理条件具有先天优势，现代化发展速度快，传统村落较少。

表1 贵州省地州市梯田区传统村落核密度等级Tab.1 Grade of kernel density of traditional villages in terraced areas of each city in Guizhou Province

4.2 地形梯度上的分布特征

基于GIS软件对贵州省高程数据进行重分类处理获取坡度值并得到矢量数据，利用梯田区传统村落矢量点与坡度值矢量相交获取梯田区传统村落坡度，分析不同坡度等级上梯田区传统村落空间分布(表2)。结果显示，贵州省梯田区传统村落主要分布在10°～<26.8°的坡度上，即大量集中分布在缓坡和斜坡上，同时在0°～<10°坡度上也有一定数量分布且主要分布在坡度10°左右。在缓陡坡以下，即坡度小于37.6°时，随着坡度增大，贵州省梯田区传统村落数量增多直到坡度等级为陡坡时减少。一方面，结合贵州省地形，坡度在10°～<26.8°多为丘陵和山地，梯田定义阐明了梯田应处的自然地理环境，不管是历史留存的梯田还是近现代坡改梯工程建造的梯田，都是以山地、丘陵为主要依附，自然地理条件是贵州省梯田区传统村落多分布在山地丘陵地区的重要原因；另一方面，坡度值越大，其所需要的劳动力成本越高，因此，高坡度值上的梯田区传统村落分布少。

表2 研究区不同坡度上梯田区传统村落分布Tab.2 Distribution of traditional villages in terraced areas on different slopes in the study area

通过基于高程的空间垂直特征分析发现，在5个高程等级中，贵州省共有502个梯田区传统村落分布在高程495～<874 m之间，占比高达70.70%(表3)。贵州大部分村落的景观格局表现出以森林-村寨-梯田-水系构成的“四素同构”模式，森林广泛分布于贵州山区，且多位于高海拔的山顶，水系位于山谷海拔最低处，梯田和村寨共同或交互位于中等级别高程的山腰区域。合理利用土地、充分尊重自然的人地关系和格局是自古以来劳动人民在农业生产生活中探索出的农耕和生态智慧的体现，同时形成“四素同构”格局和梯田区传统村落在高程上的分布特征。

表3 研究区不同高程上梯田区传统村落分布Tab.3 Distribution of traditional villages in terraced areas on different DEM in the study area

高程指标的分析结果显示，低海拔和高海拔梯度上的梯田区传统村落数量极少。贵州省地形地貌呈现西北部海拔较高，东南部海拔较低，西北至东南方向海拔呈现阶梯型[34]，一方面，高海拔地区气候条件不利于水稻生长，梯田较少；另外，低海拔坝区社会经济发展较快，受文化冲击较为严重，村落原生性和民族性传统特色的物质及非物质文化保留较难，传统村落较少，因此，高海拔地区以及低海拔地区梯田区传统村落较少。使用GIS重分类工具将贵州省地形梯度分为5级，其第1级至第5级的地形梯度值分别为：[0,0.265 4)、[0.265 4，0.636 9)、[0.636 9，0.822 6)、[0.822 6，1.001 7)、[1.001 7，1.691 7)，基于分类结果对栅格数据进行“栅格转面”处理获取地形位指数矢量数据，并对等级结果进行融合处理。利用空间连接工具连接贵州省梯田区传统村落矢量点与矢量化后的地形梯度数据，获取每一地形梯度上研究点的分布情况，结果显示，梯田区传统村落主要分布在第2、第3级地形梯度上，在第1、第4和第5地形梯度等级上的分布较少。将高程、坡度和地形位指数上的梯田区传统村落分布结果可视化(图3)，发现其在高程因素上的分布呈现“两头小中间大”的特征，坡度层面的梯田区传统村落变化较为平稳。贵州山区面积较大，可利用耕地少，为高效开展农业生产活动和利用耕地，人们将坡地改为梯田并不断扩建与完善，将房屋建在半山腰梯田上方或下方并逐渐演化为具有民族特色的传统聚落，因此，梯田区传统村落多位于中等地形梯度上，在低地形梯度和高地形梯度上的分布较少。

图3 贵州省梯田区传统村落在不同地形梯度等级上的分布Fig.3 Distribution of traditional villages in terraced areas of Guizhou Province on different terrain gradient grades

5 结论与讨论

5.1 结论

分析贵州省梯田区传统村落空间分布特征，有利于制定梯田区传统村落集中连片区保护利用方案，论文基于核密度估算和地形梯度方法对贵州省梯田区传统村落在空间集聚特征和山地垂直特征上进行分析，主要结论如下：

从核密度分析结果来看，空间数量上的贵州省梯田区传统村落在地理分布上具有聚集性，与传统村落数量位居全国第一的现实情况密切结合。在地级市尺度上的空间分布呈不均匀性，并在地州市内部表现出显著的空间集聚特征；其中，梯田区传统村落主要集中在少数民族地区，黔东南以及安顺地区梯田区传统村落密度最高，黔东南梯田连片区的传统村落空间分布特征尤其显著。铜仁地区梯田区传统村落也存在明显的中密度、中高密度分布。贵州西部、西北部以及西南部梯田区传统村落分布聚集性并不显著。从垂直特征上看，贵州省梯田区传统村落在不同地形梯度等级上呈现聚集性分布，主要分布在10°～<26.8° 的坡度上和495～<874 m的高程上，集中分布在缓坡和缓陡坡，在地形梯度上分布表现出“中间多两边少”的特点，其优势梯度等级为第2和第3等级，低地形梯度和高地形梯度上的梯田区传统村落分布较少。

5.2 讨论

从空间集聚特征来看，贵州省梯田区传统村落离散程度明显，其特征与自然地理因素和地方发展策略密切联系。一方面，黔东南地区多为山地丘陵区，其地形地貌条件促进山区梯田建造。在山地垂直特征上，山形地势为梯田建造提供地理条件，塑造了山水林田湖草村共同体的山地复合景观；黔西和黔西北等高海拔地区地表存水能力较弱，以旱地作物为主要耕种类型，不适宜水稻作物种植，梯田规模较少且分布较为离散[35]。另一方面，贵州省旅游资源丰富，地方旅游业发展在区位上具有多样性和差异性，黔东南地区传统民俗文化的民族性和原生性保留较完整，以民族文化为重要旅游资源，对传统村落的申请和认定较为重视；黔北、黔西和黔西南地区重点发展区域特色产业和红色旅游文化产业，对传统村落价值可能存在一定程度上的认知不足，申报积极性相对较弱，黔东南地区传统村落数量大于其他地区，是造成空间分布差异的主要原因之一[36]。

梯田区传统村落具有重要的生产、生活和生态价值[37]，以保护与开发并重的思想指导梯田区传统村落的规划具有必要性。一是要重视传统村落旅游营销和文化保护，充分发挥梯田和传统村落作为山区优质景观资源的作用，同时坚决遏制传统村落过度商业化开发，减少传统村落梯田撂荒和非农、非粮化现象[38]；二是要实现资源均衡发展和保护，划定核心区对非梯田区传统村落资源进行整合，协调开展对未列入传统村落名录的典型村寨的保护和开发。三是要尽可能保留传统村落和农业景观的现有特征元素[39]，游客在农业文化遗产中极为重视对梯田景观格局和要素的感知，森林、村寨、梯田、水系“四素同构”格局在维持生态系统良性循环和稳定性过程中发挥着重要作用，在对梯田区传统村落开发保护过程中，必须以整体保护、系统修复的原则对“四素同构”系统进行综合治理，保证系统和景观结构不被破坏；四是要充分利用山区自然地理地貌条件，山地丘陵区自然地理高差为景观设计和改造提供更多的可操作性，充分利用好梯田区高差，实现梯田系统可持续发展和梯田区山地复合景观保护利用对开拓梯田区传统村落农业多功能性、保护生态系统多样性和促进梯田区传统村落可持续发展具有重要意义。研究以梯田区传统村落为研究对象，从新的视角兼顾梯田农业文化遗产景观和传统村落进行分析，但只是对其分布特征进行了描述，未对其影响因素展开深入研究，有待在下一步工作中对影响因素及演变特征进行完善，以期对预测农业景观未来格局以及为优化区域农业文化景观发展策略提供更具建设性的意见。