閩浙木拱廊橋空間分布特征及影響因素

陳曉悅,姚李燕,馬 英,羅 琳,林作棟,陳進燎,彭東輝,蘭思仁

福建農林大學園林學院,福建 福州350002

閩浙木拱廊橋是中國閩浙地區匯集先民智慧、獨具地域特色的山地人居文化遺產[1]，是世界橋梁史上獨樹一幟的橋梁類型。閩浙木拱廊橋在閩浙毗鄰山區形成了獨特的木拱廊橋建筑群和景觀帶，逐漸成為閩浙山區城鎮的代表性橋梁建筑。但在推進城鎮化與工業化的過程中，不少木拱廊橋因交通功能減弱導致荒廢；同時由于自然與人為因素，木拱廊橋的數量逐年減少，目前我國僅存100 余座，亟待保護。我國的木拱廊橋均分布在閩浙兩省，2012 年國家文物局將閩浙22 座木拱廊橋列入世界文化遺產預備名錄[2]。因此，開展閩浙木拱廊橋研究，對木拱廊橋的申遺、保護和繼承具有重要的指導和實踐意義。

20 世紀50 年代，唐寰澄發現不同于西方世界的中國橋式，國內外學者開始對閩浙木拱廊橋的結構認定與橋梁技術史[3-6]進行研究。90 年代以來,閩浙木拱廊橋調查工作從縣[7]、市[8,9]、省[10]不同尺度開展，貫木拱結構由定性轉向定量[11-14]，廊屋裝飾美學[15]、木拱橋及其營造技藝的保護與利用[16-18]、廊橋文化內涵[19,20]等方面呈現多元化研究視角。Knapp[21]基于實地考察著重介紹中國木拱橋；Bol[22]等國內外學者歷時多年研究泰順村落、古橋及區域歷史地理與社會人文因素。文化遺產視角的空間分布特征及影響因素研究已有從村落遺產[23-25]、工業遺產[26]、宗教建筑遺產[27]、文物保護單位[28]、非物質文化遺產[29]等方面探討。綜上，閩浙木拱廊橋已有研究主要以定性的中、微觀研究為主，在宏觀層面上空間格局定量分析還未有專門的探討；ArcGIS 軟件具有數據獲取與儲存、數據處理與分析、信息檢索、可視化模擬與顯示等功能，借助ArcGIS 軟件可實現閩浙閩浙木拱廊橋的數字化管理。鑒于此，本文突破行政區劃的影響，以閩浙地區125 個木拱廊橋為研究對象，運用ArcGIS 軟件，結合空間分析方法探究其空間分布特征及成因，豐富閩浙木拱廊橋文化遺產的基礎研究，以期為閩浙木拱廊橋的認知、保護、開發利用提供幫助與借鑒。

1 研究區域概況與研究對象

1.1 研究區概況

福建東北部與浙江西南部（E117°00′-121°18′，N25°15′-28°57′）是閩浙木拱廊橋文化遺產建筑群集中分布區，主要分布于福建東北部的寧德、南平、福州三市，浙江西南部的麗水與溫州兩市。地處閩浙兩省交界山區，區域內主要山脈有雁蕩、括蒼、洞宮、鷲峰與戴云山脈；屬于亞熱帶季風氣候，植被茂密，雨量充沛，年平均氣溫為17.3～20.6 ℃，年平均降水量1245～2190 mm，豐富的水資源在山谷中形成縱橫交錯的河流網絡，主要水系為閩江、甌江、飛云江、霍童溪、交溪等流域。

圖1 研究區區位圖Fig.1 Location map of the research area

1.2 研究對象

本文研究對象為由三節苗、五節苗（三節苗、四節苗）兩套拱肋系統交疊編織形成“貫木拱”或者“編木拱”的閩浙木拱廊橋。

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源

本研究的數據庫基于《福建木拱橋調查報告》[10]、《福建木拱廊橋》[30]、《處州廊橋》[8]、《麗水廊橋》[31]、《浙南廊橋記憶》[32]等文獻資料整理得到。

閩浙木拱廊橋地理坐標來源于Google Earth 坐標拾取與實地調研，以木拱廊橋幾何中心點為基準提取數據。

本文DEM 高程數據來源于中國科學院地理空間數據云SRTM 90 m 數據，相關參考數據來自福建省、浙江省統計局公布的2018 年統計年鑒。

2.2 研究方法

以ArcGIS 和Excel 作為數據分析平臺，運用統計分析、圖層疊置、空間分析、鄰域分析等方法定量分析，探究閩浙木拱廊橋空間分布特征及其影響因素。

2.2.1 田野調查 在文獻查閱的基礎上通過去重處理，初步統計124 座閩浙木拱廊橋名錄。從2018 年3 月至2019 年3 月進行全面的實地調研走訪，發現新建木拱廊橋5 座，剔除2016 年毀于“莫蘭迪”臺風引起山洪災害的3 座（周寧上坑橋、閩侯龍津橋、三溪橋）和2018 年火毀的1 座（福安拓頭橋），最終整理得到125 座木拱廊橋。

2.2.2 疊置分析 將木拱廊橋地理信息導入ArcGIS 10.2 中地圖矢量化，建立空間屬性數據庫，制作閩浙木拱廊橋分布圖。將分布圖與地形圖、水系圖、緩沖區分布圖等疊加分析，探究其影響因素。

2.2.3 空間分析（1）最鄰近指數分析是一種常見的點要素空間模式分析方法，點狀要素的空間分布類型可分為集聚型、隨機型和均勻型三種態勢[33]。點要素空間模式類型可以用最鄰近指數R判別，公式為：

式中，r為實際最鄰近距離；rE為理論最鄰近距離；D為點的密度；A為區域面積；n為木拱廊橋的數量。當R＜1 時，r＜rE，為聚集分布；當R＞1 時，r＞rE為均勻分布；當R=1 時，r=rE，為隨機型分布。

（2）核密度估計法[34]是一種點格局密度非參數估計方法。假設地理事件可以發生在空間的任一地點，但是在不同的位置上所發生的概率不同。點密集的區域事件發生的概率高，點稀疏的地方事件發生的概率就低。根據概率理論，核密度估計的定義為：設點集xi,…,xn為從分布密度函數為f的總體中抽取的樣本，核密度估計f在某點x處的值為f(x)。計算公式為：

式中，n為點的數量；h為帶寬，且h＞0；稱為核函數；(x-xi)表示估計點x到事件xi處的距離。

（3）運用地理集中指數衡量閩浙木拱廊橋市域分布的集中程度[35]。計算公式為：

式中，G為閩浙木拱廊橋的地理集中指數，Xi為第i個地區的木拱廊橋數量，T為木拱廊橋總數，n為地區總數。G的取值范圍為0～100，G值越大表示木拱廊橋分布越集中；反之，分布越分散。

3 空間分布類型與特征

3.1 空間分布類型

閩浙木拱廊橋在宏觀地理空間上被抽象為點狀要素，通過ArcGIS 10.2 的Spatial Statistics Tools中的Average Nearest Neighbor 工具測算（圖2），得到如下結果：理論最鄰近距離11.20 km，實際最鄰近距離8.19 km，最鄰近指數R=0.73＜1，Z得分-5.75，P值＜0.01，通過顯著性檢驗。閩浙木拱廊橋的空間分布類型為集聚型。

3.2 分布集聚特征分析

利用ArcGIS 10.2 Tool Box 中的Density 工具對閩浙木拱廊橋的核密度進行分析，生成核密度分布圖（圖3）。由圖3 可知，閩浙木拱廊橋分布有明顯的高密度區和低密度區，呈現“中部多，周邊少”的分布格局。其中，在寧德市北部形成1 個高密度區，還形成3 個次級高密度區，分別是寧德西部1 處、麗水市南部2 處。

圖2 閩浙木拱廊橋空間分布Fig.2 Spatial distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces

圖3 閩浙木拱廊橋分布核密度圖Fig.3 Kernel density of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces

3.3 市域分布特征

3.3.1 市域分布集中程度 由表1 可知，本文研究的閩浙木拱廊橋總數T=125，分布市總數n=5，通過地理集中指數公式，計算閩浙木拱廊橋地理集中指數：G=57.06。假設125 座閩浙木拱廊橋平均分布于每個縣市地區，即每個縣市的木拱廊橋數量為125／5=25，則地理集中指數為57.06＞25。因此，從市域來看，閩浙木拱廊橋的分布較為集中，主要分布于寧德市、麗水市，其木拱廊橋分布數量接近總數的80%。

表1 閩浙木拱廊橋市域分布統計Table 1 Volume Statistics of timber arch lounge bridges in 5 cities

3.3.2 市域空間分布類型 計算最鄰近指數，得出閩浙木拱廊橋市域空間分布類型。如表2 所示，寧德、麗水兩市木拱廊橋趨于集聚分布；福州、溫州兩市趨于均勻分布；南平市由于點位分布分散，未通過顯著性檢驗，無明顯分布類型。

表2 閩浙木拱廊橋市域最鄰近指數Table 2 Nearest neighbor index of timber arch lounge bridges for 5 cities

4 閩浙木拱廊橋空間分布影響因素

4.1 自然因素

4.1.1 與地貌的關系 利用ArcGIS 10.2 將閩浙木拱廊橋的分布圖與閩東北、浙西南區域地形高程圖疊加生成圖（圖4）。由圖4 可知，閩浙木拱廊橋多數分布于閩東北、浙西南中部山區的河谷地區，海拔200 m～800 m 范圍之間分布的閩浙木拱廊橋占總數84%。閩東北、浙西南區域以山地丘陵地貌為主，洞宮山脈與鷲峰山脈貫穿中部，此外涉及雁蕩、括蒼、戴云山脈，是閩浙兩省海拔最高的地區，呈現為山巒疊嶂、丘陵起伏、溝壑縱橫的地貌特點，素有“九山半水半分田”之說。區域內山脈大體為東北-西南走向，地形險要，形成相對封閉、獨立的地理環境，山民們為克服天然地理隔離，更好的與外界往來，開展貿易、文化交流，因地制宜營造木拱廊橋。

圖4 閩浙木拱廊橋在不同高程上的分布Fig.4 Distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces at different elevations

圖5 閩浙木拱廊橋在不同水系上的分布Fig.5 Distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces in different water systems

4.1.2 與水系的關系 利用ArcGIS 10.2 閩浙木拱廊橋的分布圖與閩東北、浙西南區域地形水系圖疊加生成圖（圖5）。復雜多變的地貌和豐沛的雨水造就區域內發達的水系，縱橫交錯的溪流，使水系呈樹枝狀或網狀分布。甌江水系、飛云江水系、交溪水系、霍童溪水系、閩江古田溪水系、閩江建溪水系等為木拱廊橋主要分布水系。狹窄的河谷空間、湍急的水流和陡峭的巖石岸壁，阻斷了古代山民與外界溝通，因此在高山澗谷中架橋跨越峽谷方便人們出行，更好保持與外界貿易、文化交流。

4.1.3 與氣候的關系 研究區域地處我國東南沿海，緯度較低，屬于亞熱帶海洋性季風氣候，冬短夏長，全年溫暖濕潤；長雨季、大雨量、伴隨夏季的臺風災害容易誘發山洪，高發的山洪災害對閩浙木拱廊橋的分布格局帶來一定影響。大部分縣市年降雨量超過1500 mm，故木拱橋上建有廊屋，保護橋架同時庇護行人免受日曬雨淋。

4.1.4 與植被的關系 閩浙山區森林覆蓋率高，林木資源豐富，其中盛產杉木，杉木高且主干通直、質輕、不易蟲蛀朽變、易于加工、便于就地取材等特性[36]，是當地建筑、橋梁、造船和家具的主要用材，為閩浙木拱廊橋的營建與修繕提供了長久的建筑材料保障。

4.2 人文因素

4.2.1 與中心城鎮的關系 由圖3 可知，閩浙木拱廊橋分布的1 個高密度區和3 個次高密度區均傾向于各省市區邊界線分布。于是利用ArcGIS 10.2 對省市界線作緩沖區分析，選取10 km、20 km、30 km為帶寬，緩沖區內木拱廊橋數量分別為58、93 和116 座，占總數比重分別是46.4%、74.4%和92.8%。其中，0～10 km、10～20 km、20～30 km 等距離區間范圍內的數量分別為58 座、35 座、23 座，可知接近50%的木拱廊橋趨于省市邊界分布。

同樣選取研究區范圍內的44 個縣級以上城市作為“中心城鎮”，包含寧德等5 個地級市、建甌等9 個縣級市以及壽寧等30 個縣，探究行政區劃上的區域中心城鎮與傳統村落分布格局之間的空間關系。ArcGIS 10.2 對中心城鎮進行5 km 等距離緩沖區分析，與閩浙木拱廊橋分布圖疊加，得到木拱廊橋與其區域中心城鎮之間的空間關系（圖6）。由圖6 可知，木拱廊橋距中心城鎮直線距離主要分布于0～30 km 范圍內，距離中心城鎮在15～20 km 范圍內是木拱廊橋密集分布的區域。

木拱廊橋作為古代重要的交通節點，常位于溝通縣與縣、縣與村、村與村的交通要道上，故呈現邊緣化分布特點。總體來說，多數閩浙木拱廊橋位于鄉村，距離中心城鎮有一定距離，且趨于邊緣化分布，處于相對閉塞的區域環境，交通不便利，受到現代文明的沖擊較小，使其得以保存，但由于地理位置偏遠，不利于廊橋保護與修繕，對木拱廊橋的分布帶來一定影響。

圖6 閩浙木拱廊橋距中心城鎮距離分布圖Fig.6 Distant frequency distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces

4.2.2 與人口經濟的關系 閩浙木拱廊橋的分布與地區經濟發展、人類活動有緊密聯系，其傳承與發展需要依托一定的人口與經濟基礎。選取人口密度、人均GDP、第一產業產值比重、工業產值比重、城鎮化率等5 項指標，分別以整個地區、含有木拱廊橋的地區、含有5 個以上木拱廊橋的地區為統計單元，統計分析人口經濟各項指標與閩浙木拱廊橋分布之間的關系（表3）。由表3 可知，閩浙木拱廊橋的分布與人口經濟狀況存在明顯相關關系。木拱廊橋所在地區人口密度低，城鎮化水平較低，第一產業比重較高，工業比重較低，人均GDP 水平較低，社會經濟發展水平較低。綜上，某種程度上來看，人口密度低的地區，發展較為緩慢、城鎮化建設較滯后，為木拱廊橋的產生與保留提供了有利條件，但在木拱廊橋的修繕、保護與開發的支持略顯不足，相反，經濟實力基礎能給木拱廊橋的保護、傳承與開發給予資金與技術的支撐，其影響有待進一步深入研究。

表3 閩浙木拱廊橋分布與人口經濟指標關系Table 3 Relationship between population economic indicators and distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces

4.2.3 與歷史文化的關系 閩東北、浙西南地區歷史上屬于東越范圍，此片區域為兩省最后開發的地區，閩浙開發與移民交流構成了閩浙文化的共同性[37]。自唐末以來，大批中原人為躲避戰亂南遷此地安身立業，移民帶來的北方中原文化與當地山地文化交融，形成了獨特的鄉土文化；宋代以后閩浙邊界的人員交流頻繁[38]，形成閩浙文化共同的交疊區。發達的宗族文化為木拱廊橋建造興建與發展奠定了基礎；村民將橋廟結合或者以橋為廟，以橋作為精神寄托的空間，進行祭祀與民俗活動，以祈求風調雨順，保佑村民、廊橋和村落平安；木拱廊橋的選址一般在村落的水口或者水尾處，與村落的文脈與運勢相關，體現了村落的風水理念。因此，地域歷史文化為木拱廊橋的產生、保存與發展提供了良好的文化環境。

5 結論與討論

5.1 結論

本文運用ArcGIS 空間分析法，探究閩浙地區125 座閩浙木拱廊橋空間分布特征及影響因素，結果表明：（1）閩浙木拱廊橋的空間分布呈集聚型分布，總體呈現為“中部多，周邊少”的分布格局，形成了寧德市北部1 個高密度區與寧德市西部1 處、麗水市南部2 處3 個次級高密度區。（2）從市域來看，閩浙木拱廊橋集中分布于寧德市、麗水市，分布類型均為集聚型。（3）閩浙交界山區擁有相似的自然與人文環境背景，地貌、水系、氣候、植被中心城鎮、人口經濟、歷史文化是影響閩浙木拱廊橋空間分布的重要因素。

5.2 討論

在申請世界文化遺產背景下，閩浙木拱廊橋為中國特色的文化遺產，具有特殊性與脆弱性的特點，閩浙木拱廊橋呈集聚型分布的特點以及分布影響因素的結論，有利于其片區統一規劃與保護，統籌兼顧廊橋、古道、村落、山脈、流域等自然與人文環境，實現閩浙木拱廊橋科學合理的開發利用。通過ArcGIS 平臺構建更加全面的木拱廊橋信息數據庫，可實現其信息的儲存、管理與更新，進而促進閩浙木拱廊橋文化遺產的展示、傳承與保護。將閩浙木拱廊橋的屬性拆分為五個方面，即基本信息、整體布局、建筑形制、技藝傳承人、民俗與活動、遺產附屬，組建閩浙木拱廊橋數據庫架構。基于此數據庫框架，將木拱廊橋基本資料、圖片、影像等信息錄入ArcGIS 進行科學管理與分析。借助的先進的圖像采集工具進行數據采集，結合三維建模技術或文物建筑修復途徑，模擬三維可視虛擬景觀；及時監測與更新相關信息，根據數據信息進行保護現狀評價，建立后續分類保護與管理的統一標準，進而完善閩浙木拱廊橋的宏觀與微觀系統管理。

但是，空間格局的研究還需進一步考慮樣本數量與綜合影響因素：（1）研究樣本有待進一步擴展。隨著保護力度加強與城市發展需要，出現許多新建木拱廊橋，有必要獲得更多的新橋信息，更加全面而精確地把控閩浙木拱廊橋的空間格局。（2）深化影響因素研究。閩浙木拱廊橋在多種因素作用下形成今日分布格局，本文分析還較為淺顯，后續還需將自然災害、人為因素、社會需求、政策措施等不確定因素納入考慮，借助定量化、數字化等方法深入研究，探討其內在影響機制。