基于GIS的黃河中游清水河縣傳統(tǒng)村落空間布局研究
——以內(nèi)蒙古呼和浩特市清水河縣口子上村為例

王志明 ，曹 敏

（1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)綠色建筑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

0 引言

從清水河縣聚落的選址與布局研究等地理學(xué)角度出發(fā)，引入地理信息系統(tǒng)對(duì)房屋進(jìn)行精確的空間坐標(biāo)定位，運(yùn)用GIS可視化表達(dá)和空間分析的方法對(duì)坡度、坡向、高程等自然地理要素指標(biāo)進(jìn)行量化分析。對(duì)村落的微地形進(jìn)行分類，梳理出微地形下村落空間的差異。結(jié)合文獻(xiàn)資料整理、實(shí)地調(diào)查等方法，系統(tǒng)地討論傳統(tǒng)村落從宏觀到微觀的選址特點(diǎn)，以期為聚落的更新發(fā)展及合理配置土地資源提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

清水河縣位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，地理坐標(biāo)在北緯 39°35′00″～40°12′30″、東經(jīng) 111°18′45″～112°17′30″之間，地處黃河中上游黃土丘陵區(qū)，境內(nèi)丘陵起伏，溝壑縱橫，其地勢(shì)東南高、西北低，境內(nèi)丘陵區(qū)占38.4%，土石山區(qū)占24.8%，沙地與其他占13.6%，沖積平原占3.2%，形成了以低山丘陵為主，低緩丘陵、丘陵溝壑、土山石和沖積平原并存的地貌類型。縣境內(nèi)西南部雖溝壑縱橫但水土流失嚴(yán)重，溝谷數(shù)量雖多但大多為季節(jié)性泄洪的河谷，無(wú)法蓄水，相比境內(nèi)的東北部來(lái)說(shuō)，水資源相對(duì)匱乏。

明代中期，清水河縣仍是一個(gè)林木茂盛、狼虎成群、道路難以通行之地。明代后期，毗鄰地區(qū)的漢族人到清水河境內(nèi)開墾，開墾初期漢族農(nóng)民每年春季帶來(lái)牲畜農(nóng)具進(jìn)行播種，秋季收割后又返回原籍，當(dāng)時(shí)稱這種春來(lái)秋歸者為“雁行人”。清代初期，由于清廷多次鼓勵(lì)墾殖，使中原漢人大量遷入，許多漢族農(nóng)民由最初的春來(lái)秋歸逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎ň印?/p>

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

主要的數(shù)據(jù)來(lái)源分為3個(gè)方面：①將衛(wèi)星圖導(dǎo)入進(jìn)ArcGIS中，結(jié)合實(shí)地調(diào)研將戶數(shù)以點(diǎn)的形式標(biāo)注，得到村落中建筑作為點(diǎn)要素分布的情況；②研究所需要的內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市清水河縣DEM數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)；③對(duì)清水河縣口子上村進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，從中選取具有典型選址特征、原始風(fēng)貌保存較為完整的傳統(tǒng)建筑及街巷空間進(jìn)行無(wú)人機(jī)航拍采集信息。其他相關(guān)歷史、文化資料等通過(guò)地方縣志、相關(guān)古籍查閱所得。

2.2 研究方法

將戶數(shù)在GIS中轉(zhuǎn)換為點(diǎn)要素，通過(guò)Spatial Analyst中的表面分析工具對(duì)DEM數(shù)據(jù)處理得到村落高程、坡度、坡向3個(gè)柵格像元值，將柵格像元值提取至建筑所在的點(diǎn)要素，并將其記錄到屬性表中。通過(guò)自然間斷點(diǎn)分級(jí)法對(duì)坡度、坡向、高程3個(gè)柵格像元值劃分等級(jí)，統(tǒng)計(jì)在各個(gè)分段中所分布的戶數(shù)，然后對(duì)選址特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)。運(yùn)用核密度估算法分析村落中民居分布的密集程度，結(jié)合文獻(xiàn)研究法和田野調(diào)查法對(duì)村落的空間布局、民居特點(diǎn)進(jìn)行分析。

3 村落選址的特點(diǎn)

3.1 地理因素下村落選址特點(diǎn)

沿著溝緣線對(duì)地形進(jìn)行提取，村落所處的地勢(shì)較低、坡度較緩，海拔高度約1 500m。村子?xùn)|側(cè)面向當(dāng)?shù)厝朔Q呼的“丫角山”，西側(cè)坐落于丘陵的低洼處，選址也基本遵循風(fēng)水理論坐西朝東，利用地形抵御冬季西北方向寒風(fēng)。村子雖坐西朝東，但南側(cè)坡面海拔低、坡度緩，不影響村落中院落的正常光照。村落依河而建，東側(cè)為一條季節(jié)性河流，向北匯入北堡川，符合風(fēng)水理論中枕山環(huán)水的格局，說(shuō)明我國(guó)古人在擇地選址時(shí)已經(jīng)觀察到地形對(duì)局部微氣候的影響。

3.2 村落微地形的劃分

村落分布在坡麓臺(tái)地帶，沿著西北流向的河谷分布，大部分坐落在西南側(cè)坡度較緩的坡面上，少部分較為集中地分布在河谷東北側(cè)坡度略大的坡面上。

現(xiàn)將村落內(nèi)的坡度劃分為9個(gè)等級(jí)，用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法對(duì)數(shù)據(jù)重新分類，使數(shù)據(jù)組間方差最大組內(nèi)方差最小，能很好地表明地形范圍內(nèi)類型間的差異。由圖1所示，房屋大多分布于前3個(gè)等級(jí)中，較為集中地分布于第2等級(jí)中。以第2等級(jí)的坡度為分界線，將坡度大致分為緩坡和陡坡2個(gè)范圍。第1類0～6.14°為緩坡，第2類6.14°～15.80°為陡坡。第7，8等級(jí)因坡度太大，沒(méi)有院落在此坡度內(nèi)選址布局。

圖1 坡度統(tǒng)計(jì)

村落的坡向按照上述方法提取統(tǒng)計(jì)后，由圖2坡向等級(jí)統(tǒng)計(jì)圖可看出，4，5兩個(gè)等級(jí)中沒(méi)有房屋分布在這個(gè)朝向的坡面上，房屋大部分分布在1，2，7三個(gè)等級(jí)的朝向中，較多集中在第1等級(jí)中。因村落所在的地勢(shì)坐西朝東，沿由南向北的河道兩側(cè)分布，而南側(cè)朝北的坡面面積較大，故此處房屋坐落在朝北的坡面較多，部分房屋院落分布在東西兩個(gè)方向的坡面上。本著保護(hù)耕田原則，在明大邊長(zhǎng)城南側(cè)沿長(zhǎng)城腳下零星分布的幾戶院落也較有特色。

圖2 坡向統(tǒng)計(jì)

4 村落空間布局分析

4.1 核密度分析

用核密度計(jì)算公式，通過(guò)ArcGIS對(duì)村落中民居的密度計(jì)算并進(jìn)行可視化表達(dá)，生成核密度分布圖，該圖反映民居在空間上分布的集聚程度，進(jìn)而對(duì)核密度圖整理分析。村落布局呈多組團(tuán)式分布，將其與溝谷的肌理疊加分析可以分為3類：①河道東北側(cè)民居院落較為密集，沿河道走向順應(yīng)等高線建立整體布局形態(tài)半規(guī)整，大多成一定的弧度；②西南側(cè)的民居院落沿明大邊長(zhǎng)城兩側(cè)建立，院落垂直或平行于長(zhǎng)城的走向非常規(guī)整；③西側(cè)溝內(nèi)沿溝谷坡建立的民居院落，布局較為雜亂且數(shù)量較少。

4.2 院落布局特點(diǎn)

結(jié)合營(yíng)造技術(shù)和生產(chǎn)力分析，位于河道東側(cè)的民居采用薄石塊發(fā)券的方法砌筑箍窯，房屋靠近河道，石材收集較便利。對(duì)屋頂覆土?xí)r，利用地形坡度較大的特點(diǎn)節(jié)省勞動(dòng)力。這側(cè)房屋主要沿等高線平行建造，受到坡度的限制，道路呈“之”字形，院落分布較密。院落空間不追求方正，大多隨形，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，一排排房屋顯得非常靈巧。這種院落格局對(duì)空間的豐富度和功能分區(qū)有一定增強(qiáng)，另一方面房屋面闊方向順應(yīng)等高線的弧度，與地形契合緊密。

位于明大邊長(zhǎng)城北側(cè)的房屋建造同樣選用薄石塊發(fā)券上覆黃土建立的方式，由于此處坡面坡度較緩且范圍較大，若選擇平行等高線的方式布置院落，不利于雨水的快速排出。由核密度圖可以看出，此處房屋分布密集，采用面闊方向垂直明大邊長(zhǎng)城的布局方式可使雨水快速流出，同時(shí)減少交通面積以增加居住的數(shù)量，院落布局顯得規(guī)整。房屋也能獲得西南的良好朝向，院落呈“一”字形。

村落的南側(cè)由于房屋坐落于長(zhǎng)城的兩側(cè)，不宜看出溝緣線，而在村落西北側(cè)觀察到房屋分布在溝緣線內(nèi)的溝谷坡中。此處坡面較小、坡度略大，院落布局較為自由，選址強(qiáng)調(diào)良好朝向，整體布局較為雜亂。

4.3 選址對(duì)村落空間布局的影響

村落選址時(shí)，口子上村所處的地形使村子呈多組團(tuán)式分布，村落規(guī)模中等，村落邊緣與地形結(jié)合較為緊密。通過(guò)查閱縣志，了解村落所處區(qū)位概況。口子上村位于清水河縣南部，水土流失嚴(yán)重且干旱缺水。村落選址時(shí)大多逐水而居，空間形態(tài)呈沿河道分布的趨勢(shì)。由于該村適宜居住的面積并不局促，居住區(qū)域在丘陵溝壑區(qū)復(fù)雜地形和季節(jié)性河流作用下，形成微地形的復(fù)雜多樣。

河道兩側(cè)坡度略大、坡向朝西，可供居住的面積適中。其空間分布的特點(diǎn)是院落較為隨形，沿等高線布置，與地形結(jié)合較為緊密呈帶狀分布。西南側(cè)坡麓臺(tái)地坡度較緩，面積相對(duì)較大，朝向?yàn)闁|北。雖然坡面朝向不好，但坡度較緩，并不影響院落對(duì)光照的攝取。空間分布緊密有序，院落空間呈“一”字形，整體布局呈團(tuán)狀分布在坡面上。西北側(cè)溝坡坡度略大，朝向隨溝谷復(fù)雜多變，適宜居住面積較小。空間分布雜亂無(wú)序，朝向以采集光照為主，沒(méi)有統(tǒng)一的朝向，整體呈小組團(tuán)分布。

5 結(jié)語(yǔ)

從對(duì)傳統(tǒng)村落口子上村的研究可以看出，村落所在的微地形較為復(fù)雜，空間格局呈多樣化分布特征。利用ArcGIS提取地理要素對(duì)口子上村的微地形進(jìn)行量化分類，結(jié)合房屋選址的核密度圖大致分為3類微地形。通過(guò)分析3類微地形上各自院落布局的特點(diǎn)，從中看出村落選址是一個(gè)從宏觀到微觀的過(guò)程，每個(gè)階段需要注意的方面都不同。

宏觀上，村落在選址時(shí)能結(jié)合氣候特點(diǎn)，觀察地形能否確保村子獲得適宜居住的微氣候，村落選址要利用地形應(yīng)對(duì)惡劣氣候條件，大多是逐水而居，坐落在地勢(shì)低洼處，利用山勢(shì)抵擋寒風(fēng)；中觀上，對(duì)此處地形進(jìn)行劃分，考慮到利用自然坡度排放雨水、建筑材料的收集、飲水的便捷程度等方面，從而在選擇不同地形的坡度、坡向、高程等數(shù)值方面也略有差異；微觀上，房屋選址確定后，對(duì)院落空間、房屋朝向、建筑規(guī)模、院落與道路的連接等部分進(jìn)行把握。

通過(guò)ArcGIS對(duì)微地形和在其影響下的村落空間格局進(jìn)行整體分析和可視化表達(dá)，為村落選址布局提供理論基礎(chǔ)。