福建省永泰庄寨空间分布特征及影响因素研究.pdf

067237|2023|12城乡规划摘要：永泰庄寨历史悠久，其研究价值斐然，凝聚了古代防御性民居的建造智慧。文章选取永泰县 153 座庄寨乡土建筑，基于 GIS 技术方法，进行空间分布特征及影响因素空间自相关分析。结果表明：永泰庄寨呈集中分布，空间分布格局为“一核两区多点”，且各乡镇分布不均衡；庄寨分布区域多集中于高海拔、降雨量充沛、靠近河流与道路、人口密度较高的区域；所有影响因素与庄寨空间分布都呈现显著正相关性，且各因素高值、低值聚集区与空间分布格局高度重合。Abstract：Yongtai Zhuangzhai has a long history and great research value,which embodies the construction wisdom of ancient defensive dwellings.This paper selects 153 local buildings named Zhuangzhai in Yongtai County,and based on GIS technology,carries out study on spatial distribution characteristics and spatial autocorrelation analysis of influencing factors.The results show that the distribution of Yongtai Zhuangzhai is centralized,the spatial distribution pattern is one core,two districts and multiple points,and the distribution of Zhuangzhai in villages and towns is uneven;Zhuangzhai is mainly distributed in areas with high altitude,abundant rainfall,close to rivers and roads,and high population density;all the influencing factors have a significant positive correlation with the spatial distribution of Zhuangzhai,and the high and low value aggregation areas of each factor are highly coincident with the spatial distribution pattern.关键词：永泰庄寨；GIS；空间分布特征；空间自相关性；影响因素Keywords：Yongtai Zhuangzhai；GIS；spatial distribution characteristics；spatial autocorrelation；influencing factor文游雅欣福州大学建筑与城乡规划学院硕士研究生（通讯作者）杨建华福州大学建筑与城乡规划学院副教授叶小芳福州大学建筑与城乡规划学院硕士研究生林静福州大学建筑与城乡规划学院副教授DOI：10.19875/ki.jzywh.2023.12.022引言庄寨是主要分布于福建省永泰县的一类大型防御性民居乡土建筑，历史悠久，内涵丰富。始建于唐宋，以土、木、石结构为主，现存 150 余座1，是在特殊自然地理环境与动荡时期躲避匪患全民自保的社会治安环境双重影响下的时域产物2。在政府与社会各界的推动下，学术界对于庄寨的保护与发展研究愈发重视。学者们对庄寨的研究主要集中于庄寨起源1、历史文化价值3、建筑空间特征、装饰艺术、景观营造4以及保护利用等方面，缺乏地理空间视角的研究，而 GIS技术的应用恰好能弥补这一点。20 世纪 80 年代起，地理信息系统（GIS）开始应用于文化遗产研究领域，其研究主要集中于文物保护与管理、遗产廊道规划5、灾害风险评估6、空间分布7等方面。文化遗产空间分布的研究大多以国家、省域、区域、流域等不同尺度出发，研究方法包括 ArcGIS 空间分析方法、最邻近指数8、不平衡指数与地理集中指数9、核密度估计法10等。鉴于此，本文从地理空间视角出发，运用 GIS 空间技术及空间自相关分析方法，对永泰县现今保存较好的 153 座庄寨的空间分布特征及影响因素进行分析，希望为政府制定庄寨的保护利用与旅游开发方案策略提供数据支撑与科学依据。1 数据来源与研究方法1.1 数据来源153 个庄寨目录为参考福建庄寨进行筛选补充得到，高程数据来自地理空间数据云，行政区划、道路、逐月降水量、福建省水系图均来源于国家科技基础条件平台国家地球系统科学数据中心（http:/），社会经济数据来自 中国县域统计年鉴 2020（乡镇卷）。1.2 研究方法1.2.1 最邻近指数最邻近指数可依据不同数值划分为集聚、随机和均衡三种，以判断点要素空间分布类型。为最邻近指数，当值趋近时，点要素分别为随机、离散、集聚分布。1.2.2 核密度估计法核密度估计法可用于反映点要素空间聚集态势，计算一定范围内样本点在各网格单元的密度，密度随距样本点距离的增加而降低，最终通过密度叠加得到要素分布密度。本研究利用核密度函Study on the Spatial Distribution Characteristics and Its Influencing Factors of Yongtai Zhuangzhai in Fujian Province福建省永泰庄寨空间分布特征及影响因素研究基金项目：国家社科基金一般项目（项目编号：19BG112）06866.67%。2.2.3 镇域分布特征此外，对永泰县各乡镇的庄寨数量进行统计分析，并运用 ArcGIS 10.5 的面转栅格将其可视化（图3），结果表明永泰庄寨各乡镇分布呈现“中部聚集，西、北均衡，东南稀疏”的镇域分布特征。“中部聚集”表现为中部4镇庄寨数量最多；“西、北均衡”体现在除东洋乡外，西部、北部其余 9 镇庄寨分布较均衡；东南 7 镇及东洋乡数量稀少、分布稀疏。分析原因：据永泰县志，中部皆为古时大姓宗族聚居地，如嵩口月洲张氏、麟阳鄢氏、下园黄氏等宗族，为保护族人生命财产安全，广建庄寨以避祸乱；东洋乡绍安庄与霞拔乡庄寨一脉相承，因现代行政区划而形单影只；东南 7 镇鲜有平缓地形适合修建大型建筑，且靠近市区，城市扩张威胁庄寨保护。3 影响因素相关性分析根据古代居民生活必要条件、防御型建筑选址特点需要，本文选取地形（高程）、年平均降雨量、河流水系作为自然环境因素，道路、乡镇人口密度作为社会经济因素。利用全局空间自相关分析可以对各影响因素与永泰庄寨是否具有空间相关性进行判断，得出所有影响因素全局Morans I 指数均大于 0.05，故其皆与永泰庄寨空间分布呈显著空间正相关（表 1）。相关性排序为乡镇人口密度年平均降雨量高程道路河流水系，其中乡镇人口密度、平均年降雨量、高程正相关性最为显著，全局 Morans I 指数在1000 8000m 多种带宽，最终选取 6000m 带宽生成核密度分布图，得到“一核两区多点”的空间分布格局一个庄寨聚集核心、两个聚集区域（图 1）。其中，位于中部的“大洋镇-霞拔乡-同安镇-盘谷乡”形成聚集核心，属于大樟溪干流北部的山地地区，主要为小起伏低山、中起伏中山地貌；“两区”分别处于聚集核心西部与东部，其中“西区”位于“嵩口镇-长庆镇”区域，属于长庆溪流域的河谷地带，“东区”位于“丹云乡-清凉镇-白云乡”区域，属于清凉溪流域的山地地貌区域；其余区域呈现多点集中或分散布局。2.2 区域分布特征2.2.1 集中程度分析利用地理集中指数计算庄寨的集中程度，庄寨总数 T 153，乡镇总数为 n 21。通过Excel 计算，得到永泰县庄寨的地理集中指数 G 31.39。假设庄寨平均分布，则每个乡镇庄寨数量为 153/21 7.29，而 31.39 远大于 7.29，因此在乡镇尺度上，庄寨分布呈现集中分布特征。2.2.2 均衡程度分析利用不平衡指数，分析庄寨在永泰县 21 个乡镇内的分布均衡程度。利用 Excel 计算不平衡指数，得出结果 S 0.565，位于 0 1 之间，表明庄寨在整个县域各乡镇分布不均衡。根据所作庄寨在各乡镇分布的洛伦兹曲线（图 2），庄寨主要分布于大洋镇、霞拔乡、同安镇、嵩口镇、白云乡、长庆镇这 6 个乡镇，占总数的数可视化空间分布特征，以得到空间分布格局。1.2.3 空间自相关分析空 间 自 相 关（spatial autocorrelation）于1950 年由 P.A.P.Moran 提出，可用于探索要素属性与邻近区域要素之间的相关性。本文利用全局莫兰指数（Global Morans I）验证在研究区域内要素是否具有空间相关性。局部莫兰指数（Anselin Local Morans I）用于反映在研究区域内要素属性的局部聚集程度，计算可得五种结果：“高-高”聚集、“低-低”聚集、“高-低”异常、“低-高”异常及不显著，可用 ArcGIS 聚类和异常值分析工具可视化结果，以具体地显示庄寨聚集现象的空间分布情况。1.2.4 地理集中指数地理集中指数可用于研究点要素集中程度，可利用地理集中指数研究庄寨在各乡镇分布是否集中。用公式表示为：式中：Xi为第个区域庄寨数量；T为庄寨总数；n为区域总数。G取值在0100之间，G值越大；庄寨分布越集中；反之，则越分散。1.2.5 不平衡指数不平衡指数可表示研究对象在不同区域内分布的均衡程度。其公式为：式中：n 为区域个数；Yi为各区域内庄寨占总数比例降序排列后第 i 位的累计百分比。S 介于 0,1，若各区域庄寨均匀分布，则 S=0；若均集中于一个区域中，则 S=1。2 永泰庄寨空间分布特征2.1 空间分布格局利用邻近指数分析庄寨空间分布类型。计算得到最邻近指数为0.62，z值得分绝对值为8.93，故庄寨分布为集聚型。此外，利用 ArcGIS 10.5的空间分析模块对庄寨进行核密度分析，尝试图 1永泰庄寨空间分布核密度图（图片来源：作者自绘）图 2永泰庄寨乡镇分布洛伦兹曲线（图片来源：作者自绘）图 3永泰庄寨镇域分布图（图片来源：作者自绘）表 1永泰庄寨空间分布影响因素的全局 Morans I（表格来源：作者自绘）069237|2023|12城乡规划参考文献：1李建军.福建庄寨M.合肥:安徽大学出版社,2018.2张兵华,刘淑虎,李建军,等.闽东地区庄寨建筑防御性营建智慧解析以永泰县庄寨为例J.新建筑,2019(01):120-125.3郑振满.庄寨密码：永泰文书与山区开发史研究M.福州:福建人民出版社,2020.4张兵华,胡一可,李建军,等.乡村多尺度住居环境的景观空间图式解析以闽东地区庄寨为例J.风景园林,2019,26(11):91-96.5王思思,李婷,董音.北京市文化遗产空间结构分析及遗产廊道网络构建J.干旱区资源与环境,2010,24(06):51-56.6Agapiou A,Lysandrou V,Alexakis DD,et al.Cultural heritage management and monitoring using remote sensingJ.Computers,Environment and Urban Systems,2015,54:230-239.7陈君子,周勇,刘大均.中国古建筑遗产时空分布特征及成因分析J.干旱区资源与环境,2018,32(02):194-200.8程乾,凌素培.中国非物质文化遗产的空间分布特征及影响因素分析J.地理科学,2013,33(10):1166-1172.9Wang F,Mao W,Dong Y,et al.Implications for Cultural Landscape in a Chinese Context:Geo-analysis of Spatial Distribution of Historic SitesJ.Chinese Geographical Science,2018,28(01):167-182.10吴清,何秋娴.中国现存古楼的时空分布特征及影响因素J.经济地理,2021,41(01):202-211.11周成,柳炳华,张旭红,等.黄河流域文物保护单位空间分布特征及其影响因素J.中国沙漠,2021(06):1-11.0.7 以上。因人口与庄寨选址密切相关，而降雨量关系到庄寨居民日常生产、生活，适宜的地形地貌则是庄寨建筑选址建设的重要条件；而道路与河流水系相关性相对较弱。3.1 地形庄寨为防御及保障安全，对地形有着严格的要求，高程作为地形的重要表征表现了庄寨选址的自然偏好。结果表明，庄寨分布地区平均高程为 517m，以 100m 间隔分类统计，得出庄寨主要分布在海拔 500 800m 区间，约占 66.67%；其余分布在 400m 以下，约占31.37%。计算局部莫兰指数，出现高-高聚集型、低-低聚集型、高-低异常型三类聚集类型（表 2）。其中，高-高聚集型占 51.6%，分 布 在“一 核”聚 集 区；低-低 型 聚 集 占23.5%，主要分布于“两区”聚集区；高-低异常型仅 4 个，分布较分散。总体而言，庄寨在不同高程的分布情况为两大类：一类分布于山地区域，地形崎岖、易守难攻，庄寨群占据制高点、借助地形条件在三维空间上形成立体防御工事2；另一类分布于大樟溪及其支流的河谷地带，海拔较低、地势平坦，靠近水源、交通便利。3.2 年平均降雨量降雨对农事活动影响较大，而庄寨居民生活离不开农业耕作。计算 20002020 年的逐月降水量数据，得出年平均降雨量，采用自然断点法分为 5 类，并赋值于庄寨。结果表明，庄寨主要分布于降雨量为 1509.7 1585.1mm区间内，占 52.94%。说明庄寨建设倾向于降雨量充沛的地区，水源充足，利于农事耕作，形成良好的生产、生活空间。局部莫兰指数结果表明主要存在高-高聚集型、低-低聚集型庄寨（表 2），分别分布于“一核”聚集区、“两区”聚集区。分析表明，“一核”聚集区呈降雨量高值聚集，此区域寨民开垦高山农田，体现了庄寨居民因注重粮食生产而产生的庄寨选址结果；“两区”聚集区为降雨量低值聚集区，位于河谷，农业灌溉主要来自河流水系，水源充沛，故对降雨要求不高。3.3 河流水系河流水源与人类的生产、生活息息相关，庄寨内部注重居住外围兼顾防御，河流水系对其居民生活至关重要。对河流水系进行缓冲区分析，以 500m 为间隔分类，结果表明 119 处庄寨位于距离河流 500m 范围内，占 77.78%；并 对 500m 内 的 庄 寨 进 一 步 细 分，发 现100 200m 范围数量最多，占总数 30.07%。进行局部自相关分析，得到低-低聚集型为主（表2），主要集中于“西区”长庆溪两岸。分析表明，庄寨选址多靠近水源，便于生活取水、水利运输、农业灌溉，且避免距离水源过近，以防范洪涝灾害的威胁，故偏好 100 200m 距离区间；而在长庆溪流域河流水系对庄寨分布具有尤为重要的影响。3.4 道路交通是衡量区位条件优劣的重要因素，且中国现今的公路交通多是在历史大道或驿道基础上演化形成的11。道路作为交通的载体，对庄寨空间分布至关重要。对道路进行缓冲区分析，分类间隔为 200m 统计距道路不同距离庄寨数量。结果表明，距道路 200m 范围内庄寨数量最多，占62.75%；0400m数量急剧下降，随后下降趋于平缓。局部自相关分析结果表明，低-低聚集型占主导，与“一核”密集区高度重合，占聚类庄寨 75.4%（表 2），说明该区域内庄寨存在沿道路集聚分布的特点。庄寨大多趋近道路分布，且距道路的距离呈低值聚集特征。永泰县部分道路由历史道路演化而来，古时靠近道路有利于物资的运输、商品交换及交通通行，庄寨容纳人口多、物资储备需求大，故靠近道路十分有利；可达性较好的庄寨便于居住、保护及管理，故现存保留较好的庄寨靠近道路分布。3.5 乡镇人口密度人口规模为地区文物遗产的形成、保护与传承提供了前提性条件11。人口密度分析结果表明永泰县人口密度由中部向东西分别递减，庄寨主要分布于人口密度为 1.55 人/公顷以上的区域，占 62.09%，说明庄寨主要分布于人口密度较大的地区。计算局部 Morans I 指数，得到高-高聚集型和低-低聚集型分别分布于人口密度最高与较低的区域，分别处于“一核”“两区”聚集区，且占比相当。古时庄寨主要分布于人口聚居地，如今庄寨逐渐被荒废，现存保存较好的多是有人使用的，故人口密度高的区域庄寨建筑留存较多。结语本文基于 GIS 空间分析方法，运用地理学统计方法，研究福建省永泰县 153 座庄寨的空间分布格局及区域分布特征，并对各影响因素进行空间自相关性研究，对庄寨保护与开发有重要意义。然而本文主要从宏观层面研究，未涉及建筑周边微观环境和建筑内部等内容，且对影响因素的考虑不够全面，未考虑坡度、植被覆盖情况、经济发展状况、距乡镇距离等因素的影响。基于研究结论，对于永泰庄寨的保护有以下启示：（1）永泰庄寨多分布于高海拔、靠近河流水系、降雨量充沛的区域，易遭受洪涝、滑坡、泥石流等自然灾害的影响，目前缺乏对自然灾害的监测与预警，进行永泰庄寨应对灾害风险管理研究迫在眉睫。（2）庄寨多分布于靠近道路、人口密度较高区域，故可以利用当前条件，对庄寨构建维护、监管体系，并且可以适度进行文创产业、旅游业开发，提升庄寨知名度，增加其所处村庄的经济活力。（3）根据庄寨聚集型分布的特点，可对不同的庄寨聚集区进行分区保护，制定永泰庄寨分区保护规划。表 2影响因素的空间自相关聚类庄寨数量统计表（表格来源：作者自绘）