聚落量化視角下的湘南傳統村落空間形態探究★

李愛娟 黃春華

(1.南華大學土木工程學院，湖南 衡陽 421000；2.南華大學建筑學院，湖南 衡陽 421000)

1 概述

快速城市化背景下，傳統村落的社會經濟、人居環境等方面都不同程度受到沖擊，而傳統村落的空間形態在人為干預和規劃下不斷走向規整化，導致其內部空間構成要素和組織形態都發生了巨大改變，傳統村落原有的空間肌理遭到極大破壞，地域特色風貌也逐漸喪失，出現了千村一面的同質化現象。因此，如何使傳統村落原始的空間形態能更好的保護和傳承下去是目前亟待解決的問題。

20世紀初，國外學者就開始了聚落形態的研究，形成了聚落形態學的一系列理論，并探索用GIS來解析空間形態。國內對于聚落形態的量化分析還處于起步階段，現有研究成果一般是對村落邊界形態及村內部空間構成要素進行分析[1]，或是從地理學角度對村落空間分布特征及影響因素進行研究[2]。對于湘南傳統村落的研究，目前集中在單個或多個傳統村落的保護開發、景觀基因[3]、建筑特色[4]的定性描述，而針對村落空間形態的量化研究成果較少。本文運用景觀生態學、聚落形態學等相關方法分析湘南傳統村落的空間形態特征，并利用典型案例探索其空間形態的數據化展示，是對湘南傳統村落研究成果的補充，也對湘南傳統村落的數字化建設、分析評價及保護規劃具有重要參考價值。

2 研究范圍及數據來源

2.1 研究范圍

湘南地區位于湖南省南部，包括衡陽市、永州市、郴州市在內的34個縣市區，總面積約為5.7萬km2，人口約1 880萬。湘南地區的地形大多為山地和丘陵，地勢呈現東南高、西北低的趨勢，山體眾多、耕地較少、水資源十分充沛。湘南地區因其獨特的地理位置、豐富的自然資源及悠久的湘楚文化形成了許多極具地域特色的傳統村落。

2.2 數據來源及處理

1)以住建部公布的5批中國傳統村落中的203個湘南傳統村落為研究對象，通過Google Earth和百度坐標拾取系統獲取地理位置信息及遙感影像圖，但因有些村落在地圖上無法找到或已與其他村落合并，最終只找到195個(如圖1所示)。

2)將195個村落的高清遙感影像圖導入CAD，參考浦欣成的研究成果和湘南傳統村落的基本情況，以100 m虛邊界尺度為最長距離，連接村落邊緣單體建筑及構筑物的轉角點，描繪村落邊界形態。

3)典型村落的數據是用大疆無人機實地拍攝，在CAD中精確描繪各個村落的單體建筑、院落圍墻等構筑物要素及村落邊界形態。

3 湘南地區傳統村落邊界形態特征

3.1 基于長寬比系數的初分

借助景觀生態學及分形幾何學的相關理論和研究成果，采用長寬比系數、形狀指數來分析湘南傳統村落的邊界形態特征。長寬比系數是指村落邊界最小外接矩形的長軸與短軸的比值，亦是區分村落形態最直接的方式，公式如下：

其中，λ為村落邊界形態的長寬比系數；a為長軸；b為短軸。λ>2，為帶狀村落；λ<1.5，為團狀村落;2<λ<1.5為具有帶狀傾向的團狀村落。

利用谷歌地圖及CAD處理后的邊界形態對196個傳統村落進行初步分類，根據公式對長寬比系數進行計算，結果顯示帶狀傾向的團狀村落為47個，占24.1%，團狀村落為129個，占66.1%，帶狀村落為19個，占9.74%。因此初步認定湘南地區傳統村落大多為團狀。

3.2 基于形狀指數的細化

經由長寬比系數初分之后，為了對村落邊界形態進行更為深入的定量分析，可采用形狀指數進行計算，形狀指數是村落邊界凹凸程度及復雜程度的表現，公式及量化標準如下(見表1)：

表1 形狀指數量化標準

其中，P為村落邊界形態的周長；λ為長寬比系數；A為村落邊界形態面積。S值越大，則表示村落邊界形狀凹凸程度越大，邊界形態也越復雜。

根據公式對形狀指數進行計算(見表2，表3)，統計可得：湘南傳統村落以團狀為主，有148個，占總數的75.9%，其整體形態大多趨近于不規則矩形或圓形，且不表現出明確的方向性，內部道路呈網狀，建筑布局以村中心宗祠、廣場、風水塘等為核心呈現輻射狀，如宜章縣臘元村、永興縣井崗村、桂陽縣廟下村等。帶狀村落為18個，占9.23%，此類村落大多是由河流、道路等要素引導，往一個方向形成條帶狀分布，而村落內部則以一條主要線性街巷空間為軸線組織建筑布局，如永興縣板梁村、耒陽市石枧村、江華縣井頭灣村等。指狀村落則為兩種形態的混合，整體形態呈發散態勢，多位于山谷溝壑之間，其形態受地理環境或不同時期發展方向改變而自然形成，如桂陽縣地界村、衡東縣夏浦村等。

表2 湘南地區傳統村落形態類型統計

表3 部分村落邊界形態圖示

4 湘南典型傳統村落空間形態特征

4.1 研究樣本的選取

基于195個湘南傳統村落邊界形態的類型劃分，綜合村落分布、規模、建筑保存完整度等因素，最終選取耒陽縣石枧村、永興縣板梁村、汝城縣外沙村、新田縣河山巖村、衡東縣夏浦村、宜章縣臘元村6個典型傳統村落進行實地調研，在微觀層面，利用建筑密度、公共空間分維值進一步量化分析，探究其內部空間形態特征。樣本具體情況如表4，圖2所示。

表4 6個典型村落信息

4.2 建筑空間

建筑密度可反映村落內部單體建筑間的疏密程度，建筑密度越大，村落空間布局越緊湊，建筑密度小，空間布局越疏散，建筑密度一般用村落建筑面積與總用地面積的比值進行計算(見圖3)。計算可得，6個傳統村落建筑密度的平均值為0.38，高于平均值的村落為板梁村和外沙村，建筑密集程度高，村落內可用的建設空間較少，而石枧村、河山巖村、夏浦村、臘元村建筑密度相對較低，村落內公共空間及可建設用地較多。

情況 5.1 若f3(v)=0,此時最壞的情況是v點關聯7個6-面,v的鄰點全部為3-點且這些3-點均關聯著一個三角形。由R1,R2.1,R3.1或R3.2或R3.4得

4.3 公共空間

村落公共空間的形態呈現復雜化及破碎化的幾何形態，具有分形的特性，因此可借助分形理論來分析湘南傳統村落的公共空間。分形理論中常用分維值來表示圖斑的復雜度及破碎程度，而公共空間分維值比建筑密度的量化描述更為精準，可彌補建筑密度的不足。公共空間分維值的計算公式如下:

其中，D為公共空間分維值；P為公共空間外輪廓的周長；A為公共空間的面積。分維值的取值一般在1～2之間，數值越接近2，則公共空間形狀越復雜，破碎度也越高；反之，公共空間形狀就越簡單。

為使公共空間斑塊更為完整的提取，可將村落邊界形態向外擴2.5 m，從而計算公共空間分維值(見圖4)，結果顯示：公共空間分維值的平均值為1.46，6個傳統村落的公共空間分維值都較高，其中，板梁村、外沙村、臘元村的空間結構化程度比石枧村、河山巖村、下浦村更高，公共空間形態更為復雜多樣。將村落建筑密度與公共空間分維值進行對比(見圖5)，可得，村落內建筑布局緊密，在一定程度上其公共空間也更豐富，6個村落雖然建筑密度不一，但是其空間結構的致密化程度卻較為一致，內部公共空間體驗感較好。

4.4 內部構成要素與邊界形態的關系

1)建筑空間與邊界形態的關系。

將村落建筑密度與形狀指數進行對比分析(見圖6)，可得：建筑密度與形狀指數大致呈現正相關的趨勢，即村落內建筑分布密集程度越高則邊界形態就越豐富。但比較例外的是，夏浦村與河山巖村的建筑密度較低，形狀指數卻很高，這是因為兩個村落的建筑分布較為稀疏散亂，且建筑間距較大，從而形成了復雜多樣的邊界形態。

2)公共空間與邊界形態的關系。

將村落建筑密度與形狀指數進行比較(見圖7)，可得，公共空間分維值與形狀指數呈現正相關趨勢，即村落公共空間致密化程度越高則邊界形態越復雜。而夏浦村公共空間破碎程度與其他5個村落基本一致，邊界形態卻比別的村落更復雜，這是因為夏浦村村落規模較其他村更大，向外擴張的趨勢明顯，在同樣結構化的程度下，村落內的公共空間受到建筑界面的擠壓更為嚴重，公共空間體驗也將更為豐富，于是村落邊界的空間形態也因此變得復雜。

5 結論

利用長寬比系數、形狀指數從整體層面對湘南地區195個傳統村落的邊界形態進行量化分析，探究湘南地區傳統村落的邊界形態特征，根據邊界形態分類結果綜合選取6個具有典型特征的傳統村落進行實地調研，利用建筑密度、公共空間分維值從微觀層面分析湘南傳統村落的內部空間形態特征，得出以下結論：

1)湘南地區傳統村落以團狀為主，有148個，占總量的75.9%，其整體形態呈現不規則矩形或圓形，內部道路一般為網狀，建筑布局特征明顯，大多以村中心宗祠、廣場、風水塘等為核心進行建設。

2)6個典型傳統村落中板梁村與外沙村的建筑密度較高，建筑分布較為集中，而石枧村、河山巖村、夏浦村、臘元村建筑密度相對較低。6個村落公共空間都較為破碎，空間結構性都較強，其公共空間的體驗感也都較為豐富。從村落內部構成要素與邊界形態的關系來分析，總體上來說，村落內建筑分布密集程度越高則邊界形態越豐富，村落公共空間致密化程度越高則邊界形態越復雜。