魯中山區傳統村落空間營建特征的參數化解析研究
——以濟南市方峪村為例

范 勇，劉 爽，張譽華，李 妍

（濟南大學土木建筑學院，山東濟南250022）

傳統村落包含了豐富的地域文化因子和優質的景觀風貌形態，傳承著數千年農耕文明的精髓，古人在傳統村落的選址和建設中根據地理環境和資源條件，營造相對適宜的生活和生產空間，結合當時的建筑形態和鄉土材料，形成具有明顯地域特征的村落風貌。傳統村落的選址和建設是我國古人“天人合一”哲學思想在空間上的落實，反映了古人高超的空間營建智慧，這對今天的鄉村規劃及建設仍具有重要的借鑒意義。

傳統村落作為鄉土文化的重要物質載體，其地域性、整體性特征顯著，形成了豐富的聚落景觀，但在快速城鎮化進程的影響下，傳統村落空間肌理和風貌特征發生劇烈變革，多數傳統村落已失去了原本清晰的發展痕跡，使其表征形態失活、失真甚至消失。城鎮化進程中的村莊規劃建設也存在“千村一面”、“鄉村城鎮化”等現象，鄉愁難覓[1-3]。為此，2020年12月28日召開的中央農村工作會議強調要合理確定村莊布局分類，注重保護傳統村落和鄉村特色風貌。同時，在《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二0 三五年遠景目標的建議》中，也提出實施鄉村建設行動、保護傳統村落和鄉村風貌的戰略要求。因此，探究傳統村落中具有地域性和歷時穩定性的空間組合規律，凝練科學、系統的地域建設經驗，有助于提升社會公眾對傳統村落文化遺產價值的正確認知，規范并糾正傳統村落開發和鄉村規劃建設中的不當思路，有益于傳統村落的保護和村莊的風貌傳承，也為鄉村規劃建設、鄉村旅游展等提供理論支持[4、5]。

魯中山區位于山東省中南部，是孔孟文化和泰山文化的主要信仰區，村落具有地域特殊性和較高的形態辨識度，代表了齊魯文化輻射區內的自然和文化特征。魯中山區也是山東省傳統村落分布最為集中的一個區域，在山東省5 批國家級傳統村落名錄中，處于魯中山區的數量達到57%以上，同時魯中山區還有大量未列入各級名錄的傳統村落，以魯中山區傳統村落為樣本進行研究將對山東省傳統村落的保護工作起到重要推動作用[6、7]。本研究以參數化為手段，在尊重傳統村落空間營建邏輯和文化傳承脈絡的基礎上，運用空間句法、風熱環境分析等參數化手段量化解讀傳統村落空間營建的內在規律，探究傳統村落的空間營建特征，并對這些特征進行篩選和優化后運用于傳統村落保護實踐中，指導傳統村落空間形態的規劃設計，架構傳統與現代的橋梁，為傳統村落空間形態研究和規劃方法提供有效的、新的技術手段。

1 參數化技術的內涵及在規劃領域的應用

參數化研究是隨著現代計算機技術成熟而逐漸普及并在近年來得到快速發展，目前參數化技術在建筑設計、城鄉規劃等領域得到廣泛應用，為規劃設計工作帶來便利的同時也為規劃設計領域研究工作的創新提供了可行的工具，參數化成為規劃設計領域重要的發展方向。將參數化技術手段引入到傳統村落空間研究中，通過可量化的參數能夠較好的解決傳統村落空間形態量化解析的需要，通過計算機軟件平臺為依托建立的參數化模型能夠較大程度上實現動態模擬村落空間的生長過程，而參數化技術在空間肌理解析和重構過程中會形成一種相對客觀的設計技術，從而更加理性的指導設計師主觀經驗在設計過程中造成的偏差，并且能夠為傳統村落保護建設的信息化管理系統建設提供基礎支撐。

當前以參數化為手段對傳統村落的研究主要集中在歷史演變、成因機制、風貌特色和開發策略等方面。在傳統村落歷史演變研究中，研究方法基本沿用了如空間分析、要素分析等西方邏輯，傾向于以量化分析結果作為論證依據[8]。在成因機制研究中，很多學者從不同視角對傳統聚落的景觀特色形成過程、空間形態演變動因、空間形態形成機制、構成空間特色的“圖示語言組織邏輯”等方面內容進行了闡釋，研究對象多以單體案例為主[9、10]。在風貌特色研究中，有學者分別從類型學、形態學、基因圖譜理論等對傳統村落的路網、布局、建筑、景觀風貌等內容進行分析[11]。在開發策略研究方面，國內的研究更側重于對空間布局、建筑修復、景觀效果等方面的提升進行研究，相關闡述多以個人經驗為依托，仍缺乏一種能取得共識認同的研究成果出現[12]。通過綜合梳理，當前參數化技術在傳統村落研究中的應用多以國外理論或技術為參考，較少關注研究對象的特殊性和地情因素，某些方面忽略了國內外參數化技術適用情境的差別，仍需在立足地域文化背景和傳統村落建構實際的基礎上進行深入探索[13]。

2 研究方法與技術路線

研究中主要以空間句法和風環境、熱環境分析為技術手段對傳統村落的空間結構進行參數化解析，提煉其空間形態特征。

2.1 空間句法分析方法

空間句法理論是一種描述建筑與城市（村落）空間模式的語言，其基本思想是對空間進行尺度劃分和空間分割，分析其復雜的關系?？臻g句法分析中，不僅關注局部的空間可達性，而且強調整體的空間通達性和關聯性[14]。通過對研究區域CAD 平面圖分析，其通行關系連接清晰，空間風貌完整，滿足空間句法研究的基本條件。在使用空間句法具體的量化分析過程中，將街巷空間抽象為軸線，而建筑抽象成域面。本研究通過空間句法分析中的凸空間分析法和軸線分析法，選取整合度、可理解度等參數從不同的空間尺度定量分析傳統村落的空間結構特征，分析傳統村落的道路層次、空間可達性和便捷性、視域的整合度等內容，從而提煉出傳統村落的整體空間結構特征。

2.2 風環境與熱環境分析方法

在風環境和熱環境分析中利用CFD(Computational Fluid Dynamics）流體分析方法，模擬在導入真實的氣象數據下空間內的風向流動，通過對傳統村落空間形態的風速模擬和熱輻射模擬，研究傳統村落空間形態與村落內風速和熱輻射特征的耦合關系。

2.3 技術路線

傳統村落空間空間參數化解析是將空間組成要素轉化為參數和規則的過程，首先對村莊地塊、道路和建筑等空間要素進行分解并構建參數集，以空間句法理論和Depthmap 軟件對村落的空間整合度、可理解度、選擇度和視域進行分析，研究村落空間連通的可達性和便捷性。在參數設置的基礎上，通過CFD 軟件對村落風速流動和熱輻射環境的耦合關系進行分析。在綜合空間句法分析和風環境、熱環境分析的基礎上，提煉形成傳統村落空間形態特征，探索村落營建中的智慧（見圖1）。

圖1 技術路線圖

3 研究對象概況

3.1 方峪村基本情況

方峪村位于濟南市長清區孝里鎮，坐落在魯中山區西端的一個山峪里，距今有600 余年的歷史，是齊魯文化交融地，擁有地域、自然、人文的優勢。村內傳統街巷空間基本保留完好，傳統格局清晰，石頭房建筑集中連片分布，建筑遺產豐富，歷史人文積淀深厚。方峪村是國家公布的第4 批傳統村落，方峪建筑群是第5 批山東省文物保護單位。方峪村依山而建，是濟南地區保留較完整、規模較大的傳統民居建筑群，有近兩百座石頭房，古村的傳統建筑就像一座明清石制博物館。20 世紀80年代，為了改善居住環境，村民從山坡上搬了下來，在村下修建了新村，也因此保存了完整的傳統村落空間肌理和形態。如今，村莊憑借保存完整的明清建筑遺存和傳統村落風貌肌理為外界所熟知（見圖2）。

圖2 方峪村區位分析圖

方峪村民居建筑形式多為囤頂石砌房，墻體以塊石砌筑，屋頂以片石為材料，片石上覆土抹漿，使屋頂略微拱起呈弧形，形成前后稍低、中央稍高的囤頂（見圖3）。山東省民居中的囤頂建筑以魯西平原地區最為常見，但其建筑多以夯土構筑。方峪村位處魯中山區，而魯中山區的傳統民居建筑以硬山頂為常見，囤頂形式的建筑則較為罕見。方峪村出現石質囤頂建筑體現了建筑風貌從魯西平原向魯中山區的風貌過渡，兩者建筑形式相似，但建筑材料不同，這也反映了地域文化對村落營建的影響和建造過程中的因地制宜。方峪村所受地域文化的影響，齊魯文化的交融，以及保存完整的空間肌理和風貌特征，為研究傳統村落空間演變及其營建特點具有標本意義。

圖3 方峪村石砌囤頂建筑與魯西平地區夯土囤頂建筑

3.2 方峪村空間形態演化解析推導

3.2.1 萌芽期

農耕社會時期的村落選址多與自然環境、資源等要素緊密相關，在選址傾向、建構形態、信仰原型等方面都具有明確的地緣特征。方峪村在形成初期，出于對水源的需求，聚落依水而建，水井成為最初聚落形成的原點，聚居單元呈現出由單點集聚向沿河道平行散布的趨勢（見表1）。

表1 萌芽期村落空間解析

3.2.2 發展期

這一階段，由于人口的增加引發了更大規模的空間利用，方峪村的格局生長呈現出以下軌跡特征：在空間容量和空間需求的矛盾愈發緊張時，村莊格局表現出由東向西、由南向北的趨進態勢，村莊的重心也由最初的水井、祠廟向北轉移，形成新的空間格局形式。

在聚族而居的血緣紐帶組織下，個體建構單元表現出家庭—家族的生長軌跡，表現在空間上形成有散點（家庭）向組團（家族）的空間建設趨勢（吳家大院、方家大院）。

方峪村的原生文化原型是齊魯文化當地資源稟賦相結合形成的地域風俗，如水井東側的五圣堂，是村莊最初的精神信仰之地； 其次，五圣堂前戲臺廣場也是文化原型的空間反映。五圣堂和戲臺廣場共同構成了村民的精神寄托中心和日常生活的公共活動中心（見表2）。

表2 發展期村落空間解析

3.2.3 成熟期

隨著村落的發展，村莊社會結構、空間結構和業態結構進行了重構，直接體現在由主干道取代了河道和水井成為組織村落生活和空間關系的格局軸線。在村落屬性轉變之后，以吳氏和方氏為核心的組團取代了戲臺廣場和五圣堂，成為新的村落空間重心，方姓和吳姓的宅邸按輩分自東向西沿街巷排開，其他居民單元則均質的分布在組團的東西兩側，并進一步形成東西向展開的功能平面布局，村落道路系統主次分明，通過主次干道和巷道，連接起村莊的阡陌交通（見表3、圖4）。

圖4 方峪村空間格局發展示意圖

表3 成熟期村落空間解析

4 結果與分析

4.1 空間句法分析

基于空間句法理論和Depthmap軟件，對村落空間的整合度、可理解度進行分析，探討方峪村空間結構特征，并得出以下分析結果。

4.1.1 村莊整體空間可達性較好

整合度用以描述空間系統中各個節點的集散程度，整合度數值越高，表示空間可達性就越好[15]。從軸線整合度分析圖看（軸線顏色由紅向藍整合度逐漸降低），村莊中部通達性最高，附近區域整合度值為2.2。結合現狀分析，該區域是方峪村空間組團的核心，村莊主干道貫穿其中，街道開闊，巷路連接順暢，人流集聚性較強，整體通達性較好，是村落生產、生活和交通組織的核心區域。主干道北側整合度值為1.8-2.02，該區域以村莊次干道相連，服務村莊部分區域組團，以主、次干道為中心向四周延伸，空間整合度逐漸變小，村莊南部和西部的整合度最低，整合度值為0.85-1.16，村莊西部由于受用地面積和地形地貌限制，居住組團內戶數較少，通過巷路與干道連接，人流量較小，而南部是村莊最初的原型空間，隨著時代的發展，居住人口逐漸減少，且該部分區域與主干道高差較大，限制了交通流量。通過整合度的分析可以看出，村莊道路交通體系布局合理，主、次干道和巷道連通性較強，路網密度較高，較好的連接起村莊各類空間，空間的整體通達性較好，這與村莊發展過程中以道路為骨架線性生長形成的空間秩序相吻合（見圖5）。

圖5 軸線整合度分析圖

4.1.2 村莊中部家族式聚居組團連接值較高

連接值表征空間的視覺滲透性，其與空間滲透性呈正相關。通過對方峪村空間整合度分析（顏色由紅向藍整合度逐漸降低）可以看出，空間連接值較高的區域位于村莊主次干道附近的吳家大院和方家大院宗族聚居形成的聚落組團，此區域整體連接值最高。通過與軸線整合度對比分析發現，連接值較高的空間與整合度較高的軸線基本重合，這說明了這些空間對村落空間的影響力較大、聯系密切，也進一步說明村落空間有著開放與封閉共存的特點，而宗族聚居形成的空間組團是村莊空間形態特征的重要因素（見圖6）。

圖6 空間整合度分析

4.1.3 村莊空間可感知度較高

可理解度是個體在局部空間系統體驗過程中對全局系統的理解程度，可理解度數值與空間被認知程度呈正相關。通過對為全局整合度（x 軸）和局部整合度（y 軸）進行線性回歸，可得出方峪村空間系統的可理解度R2，R2的值小于0.5 時一般認為局部整合度與全局整合度不相關，R2值介于0.5 和0.7 之間時認為局部整合度與全局整合度存在相關性，當R2值大于0.7 時認為局部整合度與全局整合度是顯著相關的。選擇局部整合度R3時，可理解度R2值為0.749 3，選擇局部整合度R7時，可理解度R2值為0.995 7，局部整合度與全局整合度具有顯著相關性，這說明方峪村整體空間與局部空間保持了較高的一致性，能夠從局部空間推測整體的空間特征，容易被認知。結合村落現狀，方峪村道路層級體系分明，較為合理的組織形成空間秩序，構成村落空間結構的骨架，街巷兩側建筑風貌完整，街巷寬度與兩側建筑空間比例協調，形成了較為統一的空間屬性和秩序，增強了空間的感知（見圖7、8、9）。

圖7 可理解度分析圖（X 軸為全局整合度，Y 軸為R3 局部整合度）

圖8 可理解度分析圖（X 軸為全局整合度，Y 軸為R5 局部整合度）

圖9 可理解度分析圖（X 軸為全局整合度，Y 軸為R7 局部整合度）

4.2 風環境與熱環境分析結果

研究中使用 Ecotect 中的Weather Tool 和WinAIR 插件進行風環境和熱環境分析，使用SketchUp 軟件進行建模，將濟南市的氣象數據導入分析系統，對風環境、熱環境數據進行參數化設置并進行分析。

在對村落空間建立三維模型的基礎上，將一年劃分為春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12—2月）等4 個時段，查取濟南的風玫瑰分析圖確定方峪村的各時段風頻最多的方向，根據風級劃分表確定模擬的四種季節風的風速。結合實地調研，從村落的外圍至中心依次選取A、B、C、D、E、F 6 個測試點，其中A、B、C 為村落外圍點（A、C 兩點位于村莊北部，B 點位于村莊入口的主干道處），D、E、F 位于村落內部干道上的街巷節點，街巷寬度按順序遞減。通過對不同時段風速的分析，考察各個位置點的風速變化，模擬村落空間風環境分析和熱輻射，分析村落空間特征與風環境和熱環境之間的耦合關系，分析結果如下。

4.2.1 風速變化與空間的關系

村落外圍3 個點中，在南北風向時A、C 兩點的風速遠高于B 點，因為村落的北部海拔較高，而村落的南部海拔較低且部分建筑處于溝壑一側依附地勢排布，外部條件對風速流動起到一定的阻礙作用。B 點位于傳統村落入口的主干道處，當風向契合于道路方向時，風速B 點則高于A、C 兩點。村莊內部D、E、F 3 點所處位置的街巷寬度不同，從分析結果可以看出風速隨著道路寬度的增加呈現上升趨勢，寬度越高，風速越高，道路寬度降低，風速也逐漸降低（見圖10）。

圖10 不同時段風環境和熱環境分析圖

風速與道路走向呈正相關性，當風向與道路方向契合時，風速較高，契合度越低則風速越低，其主要原因是建筑對風的阻隔。村莊主要道路的布局與冬季風向垂直，能夠減少冬季季風風速，與夏季主導風向基本平行，能夠加速風的流動，帶走村莊內部的熱量，形成冬暖夏涼的氣候效益。

從分析數據看，村落整體通風效果良好，這與街巷布局方式有較大關系，村莊建筑沿主干道路橫向展開，在縱向上形成平行于主導風向的巷道； 村莊北側引風口處的建筑高度控制適宜，不會造成對風流動的阻礙； 建筑的布局基本沿等高線隨高就低，且形成了合理的通風廊道，促進了風的流動，在村莊內部形成了良好的通風環境。

4．2．2 熱環境與空間的關系

從溫度變化趨勢圖中可以看出所選取的各點溫度變化不大，沒有出現類似城市中的熱島效應，但溫度的變化趨勢與風速變化趨勢呈負相關，風速越高，溫度越低，暢通的南北向的巷道和與夏季風平行的主干道可以加快村落中氣體的流動，優化村落熱環境（見圖11）。

圖11 風速和溫度變化趨勢圖

傳統村落中，順應地形地勢的建筑布局和合理高效的道路系統營造了良好的通風環境，促進了村莊內部空氣的流動，能夠較好的降低夏季高溫環境，而與冬季風向垂直的建筑布局能夠降低風速的流動，減少冬季冷空氣對村莊的影響。

5 結語

在傳統村落的空間研究中，有些研究只專注于空間本身，而忽視了村落的演進歷程以及在演進過程中文化因素所起到的重要作用，不充分關注和挖掘空間與文化之間的深層邏輯關系，則對村落空間的研究可能只會停留在某一斷面，而不能全面真實、科學客觀的闡釋村落空間發生的機理。本文從村落演化的角度入手，用參數化的手段解析方峪村空間特質，補充完善了方峪村的空間研究。

本文基于空間句法理論分析了方峪村空間格局特征，對空間序列、交通組織提供了較為直觀的量化依據。整體而言，方峪村內部空間較為勻質，空間整合度較高，道路層次分明，聚落組團圍繞村落主、次干道有序展開，凸顯了主干道對空間的控制性，空間方向感強，感知力和凝聚力較好。對于局部空間，村落發展中形成的家族式聚居組團是村落空間重要的構成元素，且與周邊環境聯系緊密，對村落空間發展起到了統領的作用。但同時，由于后期發展過程中現代空間的加入，局部地段打破了傳統的空間格局，使村落內部還存在整體通達性不好但局部活躍度高以及部分整體性通達性較好但局部不活躍的空間，對這部分空間在保護的基礎上進行改造，能高效的解決村落空間中存在的問題。由于傳統村落空間的均質化，加之合理的空間布局形式，使村落中形成較好的風環境和熱環境，但限于研究深度，尚未在建筑層面以及建筑組團層面對風熱環境進行分析，而在微觀層面上提取的設計要素能更有效的指導當下的村居設計，這也是下一步重要的研究方向。

傳統村落發展過程中所形成的空間格局、建筑布局、道路交通體系體現了巧于因借、因地制宜、適應自然的營建智慧，既滿足居民生活、生產的需求，又營造出優良的景觀風貌和人居環境，挖掘傳統村落的營建規律和空間特質，進行適應性傳承設計，對當下鄉村建設中風貌的延續具有重要的實踐意義。由于傳統村落空間形成的自發性、空間形態的靈活性和空間組織的復雜性，在采用參數化解析的過程中應盡可能細致的進行實地調研訪談，摸清實際空間情況，以達到與參數化解析的適用和匹配，在算法中盡量排除主觀因素的干擾，客觀的設置參數指標集，所以，對于解析結果的判斷、提取以及有效的應用也是進一步值得研究的內容。