基于自愿地理信息的傳統文化景觀演變研究方法——以紹興為例

張仁軍，李 強，張 薇，孫紅玲

(重慶理工大學管理學院，重慶 400054)

一、引 言

傳統文化景觀是存在于特定的地域范圍內的文化景觀類型，它在特定的地域文化背景下形成并留存至今，是人類活動歷史的紀錄和文化傳承的載體。傳統地域文化景觀對傳承文化、展現地域特色具有重要的作用，其自身也具有重要的歷史、文化價值［1］。在城市化逐步擴大的背景下，由于缺乏對傳統地域文化景觀的保護意識和科學合理的城市規劃，我國許多地方的傳統地域文化景觀呈現破碎化、孤島化、邊緣化的空間特征［2］。因此，在全球城市化、工業化和現代化快速發展的同時，全球也掀起了廣泛的文化景觀保護運動。傳統地域文化景觀成為廣泛關注的研究領域，更成為聯合國教科文組織(UNESCO)、國際古跡遺址保護協會(ICOMOS)和各個國家關注的重點。目前，國內外傳統地域文化景觀的研究有以下趨勢:

研究目標方面，由單純的景觀規劃轉向景觀保護、文化傳承、區域可持續發展等目標。國內眾多學者研究了風景名勝的保護與規劃、鄉土景觀和地方文化景觀的傳承與發展、地域傳統文化景觀格局的破碎化等問題［3－4］。國外學者則傾向于地域傳統文化景觀保護的歷史經驗與教訓、城市化和旅游沖擊下傳統文化景觀面臨的威脅［5］、傳統文化景觀的發展前景［6］、人類生活與文化景觀的關系［7］、景觀生態與景觀規劃［8］等方面的研究。

研究領域方面，從簡單轉向多領域融合。目前，地域傳統文化景觀研究涉及了風景園林、聚落地理、土地利用、景觀生態、城鄉規劃、社區發展等眾多領域，呈現多學科交叉的態勢［9－10］。

研究方法方面，從靜態研究轉向多時段動態研究，從局部研究走向整體研究，從單體研究集成化為區域綜合研究。近年來，傾向于分析空間格局對景觀感知的影響、區域文化景觀破碎度、城市與鄉村景觀格局形態分析等［11－13］。

目前關于傳統地域文化景觀格局演變的研究存在以下問題:土地利用景觀格局演變研究居多，而地域傳統文化景觀格局演變研究缺乏;研究方法上基本都是GIS與遙感影像分析，很難應用于景觀細節辨析度要求高、種類多樣、屬性復雜的地域傳統文化景觀分析。總之，研究城市化背景下地域傳統文化景觀格局演變機理，可以明晰地域傳統文化景觀分布特征和演變過程;可以了解地域傳統文化景觀是如何被現代文化景觀更替的;可以發現城市傳統文化景觀破碎化、孤島化的驅動力;可以通過不同城市的對比，為地域傳統文化景觀土地供給、城市規劃與建設等政策的優化提供建議。

二、研究設計

(一)樣本城市及數據來源

本文在綜合考慮歷史文化、經濟發展、地域面積等因素后，選擇浙江省紹興市作為樣本城市。浙江省紹興市位于北緯29°42'02〃～30°19'15〃，東經120°16'55〃 ～120°46'39〃，有近 2 500 年建城歷史。紹興市古稱會稽、山陰，素有“夏宋皇城、魏晉風流”之稱，享有“泱泱大邦、天子之城、國之東門、閬苑仙都”的美譽。它的地域傳統文化景觀保護相對較好，是首批中國歷史文化名城，首批中國優秀旅游城市。紹興市總面積為8 279平方公里，由于研究時間與能力所限，研究范圍選擇紹興市三環以內的地區(涉及面積約45.223 km2)。選用Google Earth免費提供的2002年和2011年的高分辨率衛星影像、E都市三維城市、大量附加地理位置信息的照片、①來源于 google的 panaromio、Everytrail、Flickr等。標注紹興位置信息的微博、游記等作為研究基礎數據。

(二)研究方法

本文采用GIS、自愿地理信息結合實地調查的方法，對傳統地域文化景觀格局演變進行研究。所謂自愿地理信息(Volunteered Geographic Information，以下簡稱VGI)是指網絡上的廣大網絡用戶，為某種目的在網絡上發布和共享的標記了地理位置的信息(Geotagged Information)，常見的VGI如 Goolge earth的標注信息、Openstreetmaps、Wikitrail和everytrail(由眾多用戶共享旅游路徑的GPS航跡及對應相片)、標注地理位置信息的照片(如 Flickr)、標注了地理位置信息的微博等［14－17］。自愿地理信息(VGI)正成為研究熱點，學者們開始探索它們的潛在應用領域和研究它的社會意義。VGI具有涉及范圍廣、內容豐富多樣、更新及時快捷的特點。早期對VGI的應用研究主要集中于分析支持VGI或MCGI的硬件、軟件、數據結構，開發相應的技術分析來應用這個巨大的嶄新的數據來源［18］。近年來涌現了很多對VGI數據的應用研究，如土地利用特征分析、防災減災等［19］。

運用VGI進行地域傳統文化景觀格局演變的研究，具有以下意義:采用了自下而上的研究方法，將廣大用戶作為地域傳統文化景觀的傳感器，便于對傳統地域文化景觀進行挖掘［20］;便于進行后期的跟蹤研究，大規模協作地理信息具有存儲時間長、信息如滾雪球一樣不斷增長的特點，這樣就便于研究者對自己研究結果進行跟蹤、修改，使自己的研究成果處于一個不斷更新發展的狀態;經濟成本與時間成本節省，效率高。

(三)技術路線設計

1.數據準備階段

本研究所采用的技術路線如圖1所示。

(1)對景觀類型進行分類。分類方法以文獻［21］的景觀分類方法為基礎，結合VGI的特點，將景觀類型劃分為商業空間、工業空間、居住空間、水體、城市綠地、空地、農地、公共服務空間8個類型。

(2)根據景觀類型分別將2002年和2011年的衛星影像劃分為若干景觀單元。人工解讀分析Google Earth影像，根據單元內同質和單元間異質原則，結合單元區域位置和明顯地物如道路、河流、圍墻等，用google earth配置的簡單標注工具在衛星影像圖上劃分單元。分解結果如圖2所示。

圖1 技術路線

圖2 紹興景觀單元劃分示意圖

(3)以VGI為主要參考對象，結合實地考察，對所劃分的各景觀單元進行傳統性的評定，對每個景觀單元按照傳統、非傳統、不確定三種情況賦值，賦值過程由以下步驟構成:

第一，由研究者根據衛星影像所顯示的景觀視覺特征、空間結構特征初步判定景觀單元傳統性，圖3為圖2中景觀單元A所指區域放大后的衛星影像圖，從景觀的視覺特征看出此區域高樓林立，在google earth里面的地理標注信息顯示此區域為紹興世茂新城所開發的現代化房地產項目，因此判定此區域為非傳統。

第二，根據景觀單元在Google earth標注的Panaromio、Everytrail、Flickr等地理位置信息，進一步確定景觀單元的傳統性。圖4(a)為景觀單元B放大后衛星影像圖，此區域有 Panaromio中的Geotagged相片，可參考圖4(b)，在參考眾多標有地理位置的圖片后，確定此區域為紹興城市廣場，為非傳統。

圖3 根據衛星影像顯示的景觀特征判斷傳統性

第三，若景觀單元在Google earth、Panaromio、Everytrail、Flickr等網站上標有地理位置的信息不足以確定其傳統性，可以通過微博、論壇等途徑搜索其標有地理位置的圖片、視頻、文字等信息，進而確定景觀單元的傳統性。如根據衛星影像中的地理信息(如圖5(a))尋找與之地理位置相符合的微博信息(如圖5(b))確定該景觀單元的傳統性。

圖4 google earth的衛星影像結合Panaromio中Geotagged相片判定景觀單元傳統性

圖5 根據標有地理位置的微博信息確定傳統性

第四，對于缺乏自愿地理照片信息的景觀單元，通過實地調查或尋求其他自愿者上傳照片確定，如圖6通過利用網絡通訊工具尋求自愿者幫忙上傳相關地理信息，以此確定景觀單元D的傳統性。

圖6 通過尋求自愿者上傳相關地理信息確定其傳統性

第五，將所有景觀單元評價結果交由紹興本地專家評閱修改，最后確定各景觀單元傳統性。

2.數據處理階段

(1)將景觀單元評價結果保存為Google地標腳本文件(.kmz);

(2)將該文件導入ArcGIS軟件進行進一步處理;

(3)利用ArcGIS提供的各種空間分析工具，對2002年和2011年的其紹興地域傳統文化景觀進行對比分析;

(4)總結紹興市傳統文化景觀的演變機理。

三、分析結果

(一)演變特征定性分析

圖7是2002年和2011年景觀單元傳統性評價結果圖，陰影部分為評價為傳統的景觀單元。

從紹興市2002年和2011年的傳統景觀分布圖來看，2011年的傳統景觀總面積相比2002年大幅度減少;紹興市中心傳統景觀面積減少幅度較小，城市四周減少幅度較大;傳統景觀減少幅度較大的區域是東南地區和北部地區。從總體來看，2011年紹興傳統景觀破碎度要大于2002年。

圖7 2002年和2011年紹興傳統景觀分布圖

(二)紹興傳統景觀指數及其變化分析

1.斑塊數及斑塊面積

表1列出了2002年和2011年傳統景觀斑塊數及斑塊面積，可以發現:2011年的斑塊數相比2002年來說增加了10塊，2011年最大的斑塊面積相比2002年大幅度減小，減小幅度約為55.24%，這說明紹興市2011年的傳統景觀集中度變小、傳統景觀破碎度增加;2011年傳統景觀總面積年相比2002年減少8.323平方公里，減少幅度為35.68%。

表1 2002年紹興地域傳統文化景觀斑塊分析 km2

2.斑塊密度指數

斑塊密度指數即斑塊個數與面積的比值，可以取斑塊總數與總面積之比值，也可以取各類景觀斑塊個數與其面積之比值。比值愈大，景觀破碎化程度愈高。板塊密度指數計算公式如式(1)。

其中，Ni為第i年斑塊總數，Ai為第i年斑塊的總面積。D2002=5.23，D2011=8.80，說明從 2002 年到2011年，紹興傳統文化景觀格局中，斑塊密度增加，且幅度較大。斑塊密度增加，意味著傳統文化景觀被破壞得愈強烈。

3.景觀破碎度指數

景觀破碎度指數是指景觀被分割的破碎化程度，反映景觀空間結構的復雜性。景觀破碎度指數計算如式(2)。

其中，Mi為第i年斑塊類型的平均斑塊面積，Ni為第i年斑塊類型的斑塊數目。F值越大，景觀破碎度越高。經計算得，F2002=632.91，F2011=1 152.72，表明從2002年到2011年，紹興傳統地域文化景觀破碎度增加了近1倍，地域傳統文化景觀破壞強度較大。

4.分維數(PAFRAC)

PAFRAC在景觀生態學中主要用來測定斑塊形狀的復雜程度，以定量描述景觀格局，計算公式如式(3)。

其中，P為斑塊周長，A為斑塊面積。景觀生態學中的分維數值的理論范圍為1.0～2.0，分維數越趨近于1，說明受干擾程度也越大。由此計算的紹興市2002年與2011年傳統景觀的分維數為PAFRAC2002=1.288，PAFRAC2011=1.033。2011 年的傳統景觀分維數明顯更接近于1，表明2011年斑塊的幾何形狀更簡單，受人類的干擾程度相比2002年來說更大一些。兩年的分維數都比較接近于1，除了有景觀本身的因素外，還有在劃分單元格時由于個人的主觀因素所導致。

四、結論與討論

紹興是中國十大歷史名城，從理論上說，其地域傳統文化景觀應該是保存得較好的，但是紹興的地域傳統文化景觀在從2002到2011年短短10年間發生了巨大改變。備受關注的城市中心由于歷史文物保護及旅游開發等因素地域傳統文化景觀保護較好，但城市邊緣地域傳統文化景觀保護前景堪憂。因此，本文選取紹興市作為研究對象，運用自愿地理信息探尋一種研究地域傳統文化景觀演變的新方法。研究發現2002年至2011年間紹興市的地域傳統文化景觀演變呈現以下特征:地域傳統文化景觀面積減少;景觀破碎度增加;景觀空間受人的活動干擾性更大。

本文采用的VGI技術對地域傳統文化景觀演變進行研究具有效率高、成本低等優點，若要進一步提高研究質量與研究結果的信度，可以從以下方面進行改進:(1)運用多渠道來源數據進行比較研究以保證質量，因為VGI是自愿信息，其質量參差不齊;(2)大規模協作解決數據挖掘工作量巨大的難題，因為VGI數據的開放性特征，非常適合于大規模協作進行數據挖掘和景觀單元評價;(3)對大規模協作的參與者進行培訓或統一評價標準，因為協作中個人知識背景和認識能力差異，對數據的質量也會產生影響。

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(責任編輯 彭志強)