基于GIS的本溪地區新石器至青銅時代聚落遺址空間分析

現以本溪地區為研究區域，結合ArcGIS技術，通過提取研究區域內新石器時期至青銅時期79個聚落遺址的高程、坡度、坡向、離水距離數據，探究該區域內遺址點的空間分布特征與自然地理環境之間的關系，揭示古人類對環境變化的響應過程。研究發現，本溪地區新石器至青銅時期遺址的分布格局具有低海拔（100m—300m）、平緩坡度（0°—15°）、靠近水源（100m—500m）的特點，與新石器時期相比，青銅時期的聚落選址受自然因素限制較小，分布范圍較廣泛。

聚落是人類生存的物質依托，也是生存空間的標識[1]。國內外學者利用聚落所包含的文化遺存信息與地理空間特征，對聚落遺址進行了大量時空分布研究，加強了對人與自然耦合關系的認識。國外學者如Willey在秘魯維魯河谷首次聚落形態進行研究[2]，以遺址為單位整合分析，進一步探究社群的社會關系；Williams等分析預測美國瑞斯河附近聚落遺址的分布情況與地勢、距河遠近以及刺柏林分布之間的關系，將聚落遺址與地理環境建立起聯系；Turney等研究新石器時期黑海沿岸聚落向歐洲陸地的大規模遷移與文化變遷，發現該現象由海平面上升所引起[3]。國內也有很多研究進展，如顧維瑋和朱誠對蘇北地區的古遺址進行分析，得出遺址分布與自然環境和海面變化有關[4]；姜川等通過提取煙臺市聚落遺址的多種地貌因素，并結合氣候演變數據，探討對全新世人地關系的新認識[5]；周婷婷和崔建新以關中地區為研究區[6]，揭示了全新世以來史前人類聚落變遷對區域自然環境的響應與適應過程。與此同時，還有學者借助GIS技術分析了遼寧地區古聚落分布的地理格局與自然環境之間的關系[7-9]。

本文選擇本溪地區為研究區域，利用GIS空間分析技術對本溪地區新石器時期至青銅時期的遺址點進行縱向比較與定量分析，探究聚落的空間分布與不同地理因素之間的聯系。

研究區概況

本溪地區位于遼寧省東南部，東經123°34′～125°46′，北緯40°49′～41°35′，地形呈啞鈴形分布，是連接華北和東北兩大區域的交 通樞紐。境內多山地，有老禿頂子山、五女山、九頂鐵剎山等遼東名山。綜觀本溪地勢，東、中部較高，南部較低，平均海拔約為350m。在溫帶大陸性季風氣候的影響下，該區域四季分明，降水充足，年平均氣溫為6.1℃—7.8℃，年平均降水量800mm—900mm。地域內河網密布，大小河流1200余條，以太子河、渾江、草河為主要水系。本溪地區具有得天獨厚的自然優勢，野生動、植物資源與礦藏資源豐富，素有“遼東綠色屏障”和“東北地質搖籃”之稱。同時，本溪地區還擁有世界文化遺產——桓仁五女山山城和亞洲最大的天然溶洞——本溪水洞等地理名勝。

數據來源與研究方法

數據來源

本文以《中國文物地圖集·遼寧分冊》收集的本溪地區新石器時期與青銅時期聚落遺址為基本信息[10]，選取了由地理空間數據云網站（https：//www.gscloud.cn/）提供的ASTER GDEM 30M分辨率高程數據產品。

研究方法

使用ArcGIS10.6中的ArcMap軟件加載原始DEM數據，利用ArcToolBox中的工具進一步獲取各遺址點的高程、坡度、坡向、離水距離信息，在此基礎上對遺址點進行高程、坡度與坡向、緩沖區等空間分析。

研究結果分析

高程分析

在本溪地區的DEM中導入79處遺址點的地理坐標信息，可以得到每處聚落遺址的具體高程值。鑒于本溪地區的總體地勢不高，并且所有遺址中的最高高程僅為781m，因此可將遺址點的高程以100m為間隔劃分為7類。

由表1可知，新石器時期8處遺址點的高程均處于100m—400m的范圍內，400m以上無分布。其中，75%的聚落分布在高程為100m—300m的區間，25%在300m—400m的區間。青銅時期共有71處遺址，聚落數目激增，與該時期溫暖濕潤的氣候條件有很大關系，且在100m—800m的范圍內均有分布。該時期，高程100m—300m分布的聚落占62%、300m—400m占22.5%、400m以上占15.5%。與新石器時期相比，青銅器時期的聚落分布總體呈增高的趨勢。分析可知，在新石器時期與青銅器時期，聚落大多分布在高程為100m—300m的區域內，這與平原地區自然環境優越、人類生產生活條件便利等方面有關，但隨著古人類適應自然、改造自然的能力提升，聚落選址的低海拔指向性逐漸減弱。

坡度分析

使用空間分析坡度工具識別本溪地區DEM的坡度，經過多值提取至點得到聚落遺址的具體坡度值。根據本溪地區的坡度特征，可將坡面的傾斜程度劃分為以下5個等級：平坡0°—5°、緩坡5°—15°、斜坡15°—25°、陡坡25°—35°、急坡35°—45°。

從表2中可以看出，新石器時期50%的遺址分布于平坡地區，緩坡與斜坡各占25%，陡坡與急坡無分布。青銅時期，聚落在緩坡分布最多，比重為47.9%；平坡次之，占29.6%；斜坡15.5%；另外，在陡坡與急坡也出現了遺址分布，但所占比重極小，分別為5.6%和1.4%。通過兩時期的對比發現，雖然青銅時代選址的坡度范圍增大，但兩時期聚落分布仍以0°—15°的平緩坡地為主，原因可能是坡度小的地方利于農業耕作，坡度大的地方則容易發生水土流失。

坡向分析

利用ArcGIS空間分析中的坡向工具識別DEM的坡向信息。分析結果中，平地的坡向為-1°、北337.5°—22.5°、東北22.5°—67.5°、東67.5°—112.5°、東南112.5°—157.5°、南157.5°—202.5°、西南202.5°—247.5°、西247.5°—292.5°、西北292.5°—337.5°。

通常來說，我國的大部分地區朝南坡向相較于朝北坡向更適宜居住，由于陽坡日照充足，且在夏季盛行偏南風時有良好的通風效果，在冬季盛行偏北風時又有一定的保溫效果。根據表3可知，新石器時期，聚落遺址在西北坡向分布最多，有3處，占該時期遺址的37.5%；東北、東、東南、西南、西向坡地各有1處，比例均為12.5%；在北向與南向均未分布。進入青銅時期，東南坡向的遺址最多，有14處，比重為19.7%；東北坡向次之，有11處，占比15.5%；其他坡向的遺址數目都在10個左右，比例也處于10%上下，相差不大。因此，這一時期的坡向優勢并不明顯。從這兩個時期的實際選址情況來看，陽坡分布聚落多的一般規律并不適用，甚至后期聚落在坡向上的分布逐漸均勻化，表明坡向條件對該區域聚落選址影響不大，聚落選址更多的是受其他因素的影響。

河流緩沖區分析

對填洼后的本溪地區DEM數據進行水文分析，使用流向、流量、柵格計算器、河流鏈接、河網分級、柵格河網矢量化等工具得到本溪地區的河網矢量圖，再通過鄰域分析中的緩沖區工具生成距離為100m、300m、500m、800m、1500m的緩沖區。

由表4可知，新石器時期，距河流100m—300m的緩沖區范圍內分布聚落最多，有4處，比例為50%；距離300m—500m有2處，比例為25%；0m—100m和800m—1500m各有1處，比例分別為12.5%。青銅時期，距河流100m—300m的聚落數目仍為同時期最多，有22處，但比例下降為31.0%；0m—100m和300m—500m的分布情況相差不大；值得注意的是，距河流500m以上分布的聚落數目從前期的1增加為25，比例從12.5%升至35.2%，特別是在距離河流1500m之外也出現了4處遺址。從這一結果來看，前期古人類偏好居住在離水源較近的區域，用水方便，而后期可能是由于生產力的提高，人類對水源的依賴性有所減小，使得選址出現變化，部分聚落的分布離水源都較遠。

總結來看，本溪地區新石器至青銅時期的聚落遺址空間分布受自然地理環境因素影響，具有一定特征性。兩時期的聚落遺址主要分布在低海拔100m—300m、平緩坡0°—15、距河100m—500m的區域，受坡向因素影響較小。后期可能是隨著氣候進入適宜時期，人類對自然的適應能力提高，青銅時期的聚落分布范圍更加廣泛，有向海拔更高、坡度更大、離水更遠地帶分布的趨勢，即自然環境對居民選址的限制逐漸減小。

參考文獻

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[3]TURNEY C S M， Brown H. Catastrophic early Holocene sea level rise， human migration and the Neolithic transition in Europe[J]. Quaternary Science Reviews， 2007， 26（17/18）：2036-2041.

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[10]國家文物局.中國文物地圖集·遼寧分冊[M].北京：文物出版社，2009.