從感知到科學：平潭海島聚落空間形態量化研究

張燕來，胡靜

海島地區是獨立的自然、社會綜合體，受到區位條件和資源環境的限制，人地關系矛盾尤為突出[1]98。海島聚落因此形成了特殊的適應系統與文化特性。平潭作為中國南部代表性的海島地區之一，保留了完整且多樣的傳統風貌，其聚落營建受環境干擾強度大，空間形態蘊含著對環境的解讀和適應。對平潭海島聚落的研究不僅可以全面地揭示海島聚落的表征特點，還能深入挖掘人與自然的共生關系。現代技術介入的研究手段可以有效地梳理海島聚落復雜表象下的本質要素，以更科學和直觀的方式建立量化研究體系。

1 聚落空間研究的歷史與當下

整體上看，聚落空間研究經歷了從定性感知到定量分析的視角轉變。由于受到聚落地理位置及技術條件的限制，傳統聚落研究一般聚焦于其表征特點或傳統意象，偏向基于歷史學、文化學角度的定性感知。而隨著近年來學科交叉理論的提出及新興技術手段的出現，對聚落空間營建的量化解析不斷涌現。

1.1 歷史：文化探索與定性感知

早期聚落研究學者對聚落的認知從低級的文化獵奇提升到關注其建筑遺產價值存續的層面。以1930年代龍慶忠的《穴居雜考》和1940年代劉致平的《云南一顆印》為發端的研究開拓了學術界對傳統民居單體的文化考察。隨著對聚落研究關注度的提高，研究范疇從專注于傳統建筑單體的民居研究逐漸擴展到了對整體聚落的研究[2]55，并在傳統建筑調研的基礎上發展出定性探討聚落模式。早期研究多基于建筑學視角，側重描述既有事物的表面現象和地域特點，但面對龐大且復雜的傳統聚落系統，依據當時相對落后的技術手段很難從整體觀角度深入剖析并探討和聚落相關的多元要素。同時，人力物力資源的緊缺也導致聚落研究無法構建起健全的指標評價體系，這些主客觀因素使得這個階段的聚落研究方法傾向基于經驗的定性分析。由于海島在地理上游離于大陸外部，獨立性較強，可達性較弱，現有的相關研究主要側重于海島生態或經濟統計，圍繞海島聚落的研究相對不足。

1.2 當下：基于科學的定量分析

1990年代以來，現代測繪技術和空間模擬技術的普及為聚落研究提供了契機，聚落形態和環境特征開始以數據或圖示的形式直觀呈現。這些科學支撐有助于將原本存在于人類意識中概念化的認知具體化呈現，讓看似無形的要素關聯有序且可視化。聚落的量化分析能夠推進“模糊感知—精確掌握—理性分析”的信息處理過程，逐漸由表及里，將聚焦于文化因素驅動的聚落描述轉變為基于整體觀和系統論的聚落解析。

目前大量國內研究團隊依托科學的量化方法對聚落傳統語言進行現代轉譯，深入探究人居環境的時空演變（圖1）。由于不同地區環境基質及社會條件區別導致的聚落差異性也在人們的研究下逐步發展出各自的地域理論。從文獻分析可知，聚落量化的手段主要分為：（1）基于二維幾何平面的表象解析和深層結構分析，前者比較密度、分維度、邊界指數等數據[3]，后者包括空間句法[4]、分形理論[5-6]等；（2）基于三維視角的橫縱空間圖示，這種方法更多應用于地理環境的客觀描述，如GIS輔助呈現地形地貌[7-8]、CFD模擬分析風環境[9-10]等。從研究視域來看，當下的聚落空間研究在基于建筑學科的前提下，不僅結合了上述二維、三維手段，還融入了社會學、景觀生態學、生物地理學等多學科角度，研究成果趨于多元化。

1 以“聚落空間”為搜索詞的知網論文關鍵詞頻次分析（2010-2020），引自www.cnki.net

2 海島聚落空間特征

與大陸的地理隔絕性導致海島早期陷于物資難以獲取的困境，因此海島的海陸資源成為海島聚落依賴生存的物質基礎，聚落空間基于不同的環境屬性產生各自的應對策略。地理學將自然環境明確分解為氣候、地貌、水文、土壤、生物這五大要素，而海島地理系統可針對性地從區位、氣候、地質、地貌、水文、土壤這幾方面作驅動分析[1]80-82。筆者的研究團隊依據人類對時空環境的感知形式，針對性地從海島聚落布局及空間特征出發，將其劃分為“有形環境”和“無形環境”兩大類型和六類要素（圖2）。

2.1 表征硬環境的順勢應對

海島的有形環境主要分為水域、島陸兩方面。水域環境能夠解決居民日常飲用水問題，對聚落選址有較強的吸引力；潮汐現象和洋流運動等可改變水流的消長與強弱，通過潮位和水產資源直接影響濱海聚落的生存延續。島陸環境以地質地貌和土壤植被為主要特征。海灣蜿蜒曲折，承載豐富的港口和漁業資源；平原地區土地肥沃，利于農業耕種生產；山地區域地形多變，擁有良好的景觀視野。這些地理因素除了可以決定聚落的分布位置，還能控制聚落的空間形態。海灣的走向、臺地的錯落協同造就海島聚落沿岸分布、依山就勢的構建格局，濱海生產的場地需求如曬鹽、織魚網等功能也和建筑形式及聚落組織相適配。不同類型的島陸環境以不同的物質基礎衍生出人們差異化的空間行為，而土壤植被在一定程度上劃分出生產與居住土地的界限。從整體來看，生產要素密集或生活便利度高的區域空間吸附力強，聚落的空間結構受到土地資源供給量與土地利用的難易程度 （地形限制） 共同影響，反映了宏觀尺度上的人地關系規律[11]1357。

2.2 無形軟環境的有機反饋

海島的無形環境主要包括氣候因子，它對聚落空間營建產生較為關鍵的影響。海島屬于典型的海洋性氣候，其中適宜人居的氣候條件為溫度、太陽輻射等因素[12]63，需要防御的是惡劣的風環境。在宏觀層面的聚落選址上需要考慮防風及日照，人們偏好將山脈當成天然擋風屏障，規避氣流較強的海灣區，聚居在向陽且避風的山坳。在聚落內部場地微氣候的調適尤為重要，對氣候分異的緩沖和利用措施體現了區域性變化，但整體依舊呈現抗風保溫的策略。單體建筑通常坐北朝南排布，角度與島內盛行風向保持基本一致；道路曲折靈活，以蜿蜒的走向增加通風阻力；建筑與建筑之間緊湊排列，共同組合成密實的擋風結構。聚落形態從點、線、面3個層次著手考慮氣候的有機疏導與反饋，以不同的組合形式發揮了營造適宜微氣候的整體作用。

概括地說，有形的物質環境是海島聚落空間發展的外部框架，決定其規模和形態；無形的潛在環境影響海島聚落的排列邏輯，構建出有序的層次與肌理。聚落空間通過有效整合場地資源，呈現出生態化的自律集約理念。但在現實環境中這兩種自然環境具有共時性，彼此復雜關聯，妥善處理它們之間的優先次序及耦合關系是海島聚落生長的內在規律之一。

2 海島環境示意

3 海壇島形狀，審圖號：閩S（2019）182號，福建省制圖院編制，福建省測繪地理信息發展中心監制

3 平潭地區海島量化研究實踐

平潭位于福建省東南沿海，由126個島嶼組成，主島海壇島是中國第五大島。平潭為南亞熱帶半濕潤海洋性季風氣候，主導風向為NNE，年平均風力7.8級的天數達131.4天左右，是福建省的強風區之一。島內地形豐富，丘陵、臺地、平原地貌相間，還擁有一個天然淡水湖泊。歷史上的平潭屬于海防前線，經濟建設滯后，這也促使島內建設以生態節能為導向，其聚落的選址、布局和空間組織充分地體現了這一點。

3.1 從平潭海島現狀出發的量化方法

前沿的科學量化手段為解析平潭海島提供了有效的途徑。首先，基于地理學科層面的部分量化方法有助于直觀構建海島環境的整體認識，如利用DEM高程數據分析場地地形和建立CFD流體模型統計區域風速。其次，建筑學科的“點、線、面”量化模式可以獲得精確的聚落空間圖底關系。此外，通過不同類型聚落的數理描述也能夠定量比較海島聚落介入基地環境的匹配與整合度。

初步量化島嶼的平面可以基于形狀率、緊湊度和海岸系數這3個指標。海壇島的長軸L為25.57km，面積S為274.33km2，海岸線長P為191.488km[13]9。根據下方公式（1）（2）（3）可以得出，海壇島的形狀率為0.420，趨于團狀；緊湊度為0.287，海岸系數為0.698，岸線曲折，有利港口建設，島內空間聯系較強（圖3）。

形狀率： Fr=S/L2（1）

S為區域面積；L是區域最長軸的長度；當π/4≤Fr＜1/2，平面為團狀

S為區域面積；P為海岸線長；圓形平面Cr=1，帶狀平面

P為海岸線長；S為區域面積；A越大越有利于港口的建設

3.2 基于人地關系的聚落選址傾向

地區建筑的聚落選址不是改變基地的環境，而是充分利用自然環境因素，選擇具有有利的微氣候條件與物質資源的場所建造[14]56。從宏觀層面看，海壇島的聚落分布主要由場地地形地勢、風速、日照、淡水資源以及生產資源這些因素決定。綜合對比海壇島的高程和坡度，可以發現島嶼上大部分的區域較為平緩，約有80%的聚落選址在坡度12°以下的平原或者緩坡。此外，濱海區、山坳處、淡水資源邊的聚落密度較高，而在海壇島的五大風口處（除了流東風口），幾乎沒有聚落分布。結合CFD風速分析，也能夠清晰地辨析聚落選址偏好風速較低的場地和濱海的區域。相反，本應最有利于聚落扎根的中部平原區如蘆洋鄉、中樓鄉和嵐城鄉，它們的聚落密度反而較低，相當一部分的土地被用于耕種，由此可以看出平坦肥沃的土地會讓位于生產，住所的宜居性退居次位。

海島聚落的定址是解決海島人地博弈關系的最重要一環，既充滿理性，也充分體現生態節能性。強風氣候、少雨干旱、多山多丘和豐富的海洋資源是平潭地區最為顯著的自然因素，因此合理利用山脈選取避風區，近源獲取生產資源是聚落選址的根本動因，擁有天然避風屏障的山坳或近海近湖的邊岸為最佳選擇。

3.3 聚落空間組織：以3種類型的代表村落為例

平潭地區的傳統聚落形態多變，依據環境地形可分為平原聚落、濱海聚落和臺地聚落3種類型[15]160。每個聚落看似呈個性化發展，但從生長慣性和生長軌跡中可以發現它們的空間形態同時受到某些共同影響因子的牽連。基于場地風速這個關鍵共性變量，本研究以3種類型的聚落作為量化切入點，各自選取一個代表性的、風貌保護相對完整的村落作為實證樣本進行橫縱向比較分析，探討其組群化關聯（表1）。

表1 代表村落簡況表

（1）平原聚落：山顯美村

山顯美村背靠龍門山，地勢平坦，是典型的平原聚落，以農業為主要生產產業。聚落內兩條主要道路沿“東北—西南”走向，與風向保持一致，其他次要道路與主要道路的組織方式較為規整，主要呈十字交叉。內部民居約有70%朝SE方向，以山墻面抵擋強勁的東北風。建筑內部的庭院或者幾棟建筑圍合成的半開放空間皆朝東南方向，向陽且避風，有利于增加聚落內部的生活宜居度（圖4）。

（2）濱海聚落：斗魁村

斗魁村村莊面朝大海，周邊七山環繞，以農業和漁業為主要產業，北邊有一澳口。其道路系統類似“魚骨狀”，主要道路順沿等高線游離于聚落外部，這使得聚落的凝聚感得以提升。次要道路的連接方式分為兩種：濱海區受風速影響最大，道路垂直風向且規則度很高，趨于直線；離海岸較遠的位置則受地形影響較大，道路就著等高線分布，形式自由。濱海聚落內部的生產功能與居住功能的關聯更為緊密，民居采取產住結合的模式，多為院落式，朝向為SSW。此外，濱海區的建筑為削弱強風的侵害，以組團的形式成行緊密排列，由此構成較長的擋風墻（圖5）。

（3）臺地聚落：青觀頂村

青觀頂村背倚山脈，具有天然防風屏障，村莊依山就勢，布局靈活，“體現了‘田屋交錯，景村一體’的整體格局”[16]7。受到山地的制約，聚落的道路呈樹枝狀展開，在豎向組織上以臺階和坡道來消減高差。建筑沿等高線散點式分布，朝向稍顯多樣（圖6）。

借鑒對聚落空間邊界形狀的相關量化方法1），分別將上述3個聚落構建以100m、30m、7m作為尺度的3層虛邊界，用下方公式（4）（5）分別計算它們的邊界加權平均形狀指數和在小邊界下的建筑相對密度。從得到的結果數據中，我們發現形狀指數和地形復雜度呈正相關，和相對密度與街巷規則度呈負相關，又由于建筑密度和街巷規則度在一定程度上與聚落內部的結構強度具有正向作用，所以可以得出結論：聚落的結構化程度：平原聚落>濱海聚落>臺地聚落；受自然環境制約性：平原聚落<濱海聚落<臺地聚落（表2、3）。

表2 三個聚落的邊界加權平均形狀指數和在小邊界下的建筑相對密度

表3 三種聚落的4個指標比較

P為周長；A為面積； λ為長寬比

通過量化研究可以發現，基地環境的強烈制約轉化為建筑聚落的強烈特征[17]28。3種類型聚落呈現出各異的環境應對策略和空間結構生態性。平原聚落受地形約束最少，集約化程度最高，聚落布局優先考慮防風和交通，對場地改造的能動性強；濱海聚落沿海岸分布，空間形態除了合理應對風環境，同時與人們的生產方式掛鉤，建筑組織屬于主動適應型；臺地聚落傾向定址在背風的山坳，空間布局被動適應地形，建筑離散度高。

總體來看，平潭地區的聚落無論從宏觀層面下的選址布局，還是從中觀層面下的內部空間組織，都在努力調和生態、經濟與社會的關系，尋求人與自然的平衡點。人們巧妙地依據自然條件獲取環境優勢，于緊張的場地資源中挖掘有效空間，聚落組織充分體現了對天然環境條件和自身功能需求的協調與融合。這也提醒我們在今后的規劃設計中聚落的發展應立足于可持續發展理念，在延續空間形態有機性的前提下適當增強靈活性。

4 海島聚落量化研究的觀念與手段

基于對平潭地區量化的實踐研究，可以初步判斷海島聚落的演變有別于大陸聚落的發展同質性，人地關系的有機協調成為海島聚落營建的根源，其與環境的物質交換是一個擇優的互饋過程。因此海島聚落的量化研究需要在傳統大陸聚落的研究觀念與手段的基礎上，融貫特定環境體系解析。

4.1 觀念：獨特環境下引入學科交叉

海島環境的復雜性促生聚落形態的多樣發展，對自然體系的科學研究能夠輔助揭示其與人居環境構建的關聯程度。由于人地關系是個較為復雜的非線性體系，影響因素龐雜，對人類需求和自然要素分類分點的描述成為對海島聚落空間形態解讀的根本途徑。在有形與無形的環境因子量化過程中，多重成熟領域的學科知識有利于拓寬研究視野，深入挖掘研究對象的組成與結構，如地理學可分析區域地理特征和人地耦合系統；社會學探討了人類群體的社會行為；生態學便于認知有機體與周圍環境的關聯……這些跨學科的理論知識相互碰撞與補充，共同組成整體性較強的系統研究體系，從多個維度和視角全面解析聚落的空間發展邏輯，使得海島聚落研究的方法層次更顯分明，成果更為綜合。

4.2 手段：針對性的多元量化研究方法

6 青觀頂村平面、朝向、邊界分析

在學科交叉的背景下，聚落量化的手段趨于多元化、技術化。目前使用較為廣泛的方法包括：平面斑塊量化、空間句法、分形理論、自組織理論等。這些大部分側重于聚落本體中微觀層面現象的數理化，疏于形態發展過程與社會和環境因素的鏈接[18]75。此外，還有些方法如構建元胞自動機模型或系統動力學模型等能夠從三維視角探索聚落的內部邏輯，但這些方法前期對數據的收集工作量較大。面對和自然環境關聯緊密的海島聚落，以上方法稍顯不足。海島聚落空間形態的研究需要置于宏觀的生態環境之中，總結虛實環境強因子的客觀數據，基于環境數據背景支撐下的綜合分析來把握全局性，從根本上發現隱藏在復雜表象下內在因子耦合的主要特征，得出空間肌理的構建規律。

客觀地看，盡管聚落研究目前已經到達相對成熟、豐富的階段，但對于海島聚落這一特殊樣本至今尚未呈現系統性研究。因此，有必要基于學科交叉的開放視野構建一套根植于海島特定環境的轉譯分析體系，在打破研究壁壘的同時探討傳統智慧的價值存續和當代應用。

5 結語

科學在發展，觀念在進步。人類傳統的感知面臨著科學研究的新挑戰：在新技術手段的介入下，當代海島聚落空間形態的研究正逐漸擺脫主觀的經驗感知，轉向建立基于多學科理論與技術支撐的客觀評析體系。從對平潭海島聚落的量化研究中可以發現，海島聚落空間形態演變的本質是對動靜態環境的全面認知與集約互動，具有明顯的環境指向性，濱海、臺地、平原聚落的多樣性正是由于應對顯隱性環境的策略差異造成的。此外，在量化分析海島聚落形態的過程中結合地理學和生態學等視角，可以將人地協調機制圖示化，將復雜無序的聚落形態轉為層次分明的線性數據。

由于不同海島之間的地域差別性較大，聚落對自然的解讀也不盡相同，本研究應用的評價邏輯及方法手段主要面對海島聚落個案，其普適性尚待提升。其在初步探析隱藏在平潭聚落復雜表象下的人地互動模式的同時，還期待能為人們深入了解海島人居環境提供思路。□

注釋

1） 浦欣成在《傳統鄉村聚落平面形態的量化方法研究》一書中論述了聚落空間邊界形狀的方法與科學性。