基于GIS的黃河中游清水河縣傳統村落空間布局研究
——以內蒙古呼和浩特市清水河縣口子上村為例

王志明 ，曹 敏

（1.內蒙古工業大學建筑學院，內蒙古 呼和浩特 010051；2.內蒙古自治區綠色建筑重點實驗室，內蒙古 呼和浩特 010051）

0 引言

從清水河縣聚落的選址與布局研究等地理學角度出發，引入地理信息系統對房屋進行精確的空間坐標定位，運用GIS可視化表達和空間分析的方法對坡度、坡向、高程等自然地理要素指標進行量化分析。對村落的微地形進行分類，梳理出微地形下村落空間的差異。結合文獻資料整理、實地調查等方法，系統地討論傳統村落從宏觀到微觀的選址特點，以期為聚落的更新發展及合理配置土地資源提供理論依據。

1 研究區域概況及數據來源

清水河縣位于內蒙古自治區中部，地理坐標在北緯 39°35′00″～40°12′30″、東經 111°18′45″～112°17′30″之間，地處黃河中上游黃土丘陵區，境內丘陵起伏，溝壑縱橫，其地勢東南高、西北低，境內丘陵區占38.4%，土石山區占24.8%，沙地與其他占13.6%，沖積平原占3.2%，形成了以低山丘陵為主，低緩丘陵、丘陵溝壑、土山石和沖積平原并存的地貌類型?？h境內西南部雖溝壑縱橫但水土流失嚴重，溝谷數量雖多但大多為季節性泄洪的河谷，無法蓄水，相比境內的東北部來說，水資源相對匱乏。

明代中期，清水河縣仍是一個林木茂盛、狼虎成群、道路難以通行之地。明代后期，毗鄰地區的漢族人到清水河境內開墾，開墾初期漢族農民每年春季帶來牲畜農具進行播種，秋季收割后又返回原籍，當時稱這種春來秋歸者為“雁行人”。清代初期，由于清廷多次鼓勵墾殖，使中原漢人大量遷入，許多漢族農民由最初的春來秋歸逐漸轉變為定居。

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源

主要的數據來源分為3個方面：①將衛星圖導入進ArcGIS中，結合實地調研將戶數以點的形式標注，得到村落中建筑作為點要素分布的情況；②研究所需要的內蒙古自治區呼和浩特市清水河縣DEM數據來源于地理空間數據云平臺；③對清水河縣口子上村進行實地調研，從中選取具有典型選址特征、原始風貌保存較為完整的傳統建筑及街巷空間進行無人機航拍采集信息。其他相關歷史、文化資料等通過地方縣志、相關古籍查閱所得。

2.2 研究方法

將戶數在GIS中轉換為點要素，通過Spatial Analyst中的表面分析工具對DEM數據處理得到村落高程、坡度、坡向3個柵格像元值，將柵格像元值提取至建筑所在的點要素，并將其記錄到屬性表中。通過自然間斷點分級法對坡度、坡向、高程3個柵格像元值劃分等級，統計在各個分段中所分布的戶數，然后對選址特點進行分析總結。運用核密度估算法分析村落中民居分布的密集程度，結合文獻研究法和田野調查法對村落的空間布局、民居特點進行分析。

3 村落選址的特點

3.1 地理因素下村落選址特點

沿著溝緣線對地形進行提取，村落所處的地勢較低、坡度較緩，海拔高度約1 500m。村子東側面向當地人稱呼的“丫角山”，西側坐落于丘陵的低洼處，選址也基本遵循風水理論坐西朝東，利用地形抵御冬季西北方向寒風。村子雖坐西朝東，但南側坡面海拔低、坡度緩，不影響村落中院落的正常光照。村落依河而建，東側為一條季節性河流，向北匯入北堡川，符合風水理論中枕山環水的格局，說明我國古人在擇地選址時已經觀察到地形對局部微氣候的影響。

3.2 村落微地形的劃分

村落分布在坡麓臺地帶，沿著西北流向的河谷分布，大部分坐落在西南側坡度較緩的坡面上，少部分較為集中地分布在河谷東北側坡度略大的坡面上。

現將村落內的坡度劃分為9個等級，用自然間斷點分級法對數據重新分類，使數據組間方差最大組內方差最小，能很好地表明地形范圍內類型間的差異。由圖1所示，房屋大多分布于前3個等級中，較為集中地分布于第2等級中。以第2等級的坡度為分界線，將坡度大致分為緩坡和陡坡2個范圍。第1類0～6.14°為緩坡，第2類6.14°～15.80°為陡坡。第7，8等級因坡度太大，沒有院落在此坡度內選址布局。

圖1 坡度統計

村落的坡向按照上述方法提取統計后，由圖2坡向等級統計圖可看出，4，5兩個等級中沒有房屋分布在這個朝向的坡面上，房屋大部分分布在1，2，7三個等級的朝向中，較多集中在第1等級中。因村落所在的地勢坐西朝東，沿由南向北的河道兩側分布，而南側朝北的坡面面積較大，故此處房屋坐落在朝北的坡面較多，部分房屋院落分布在東西兩個方向的坡面上。本著保護耕田原則，在明大邊長城南側沿長城腳下零星分布的幾戶院落也較有特色。

圖2 坡向統計

4 村落空間布局分析

4.1 核密度分析

用核密度計算公式，通過ArcGIS對村落中民居的密度計算并進行可視化表達，生成核密度分布圖，該圖反映民居在空間上分布的集聚程度，進而對核密度圖整理分析。村落布局呈多組團式分布，將其與溝谷的肌理疊加分析可以分為3類：①河道東北側民居院落較為密集，沿河道走向順應等高線建立整體布局形態半規整，大多成一定的弧度；②西南側的民居院落沿明大邊長城兩側建立，院落垂直或平行于長城的走向非常規整；③西側溝內沿溝谷坡建立的民居院落，布局較為雜亂且數量較少。

4.2 院落布局特點

結合營造技術和生產力分析，位于河道東側的民居采用薄石塊發券的方法砌筑箍窯，房屋靠近河道，石材收集較便利。對屋頂覆土時，利用地形坡度較大的特點節省勞動力。這側房屋主要沿等高線平行建造，受到坡度的限制，道路呈“之”字形，院落分布較密。院落空間不追求方正，大多隨形，遠遠望去，一排排房屋顯得非常靈巧。這種院落格局對空間的豐富度和功能分區有一定增強，另一方面房屋面闊方向順應等高線的弧度，與地形契合緊密。

位于明大邊長城北側的房屋建造同樣選用薄石塊發券上覆黃土建立的方式，由于此處坡面坡度較緩且范圍較大，若選擇平行等高線的方式布置院落，不利于雨水的快速排出。由核密度圖可以看出，此處房屋分布密集，采用面闊方向垂直明大邊長城的布局方式可使雨水快速流出，同時減少交通面積以增加居住的數量，院落布局顯得規整。房屋也能獲得西南的良好朝向，院落呈“一”字形。

村落的南側由于房屋坐落于長城的兩側，不宜看出溝緣線，而在村落西北側觀察到房屋分布在溝緣線內的溝谷坡中。此處坡面較小、坡度略大，院落布局較為自由，選址強調良好朝向，整體布局較為雜亂。

4.3 選址對村落空間布局的影響

村落選址時，口子上村所處的地形使村子呈多組團式分布，村落規模中等，村落邊緣與地形結合較為緊密。通過查閱縣志，了解村落所處區位概況?？谧由洗逦挥谇逅涌h南部，水土流失嚴重且干旱缺水。村落選址時大多逐水而居，空間形態呈沿河道分布的趨勢。由于該村適宜居住的面積并不局促，居住區域在丘陵溝壑區復雜地形和季節性河流作用下，形成微地形的復雜多樣。

河道兩側坡度略大、坡向朝西，可供居住的面積適中。其空間分布的特點是院落較為隨形，沿等高線布置，與地形結合較為緊密呈帶狀分布。西南側坡麓臺地坡度較緩，面積相對較大，朝向為東北。雖然坡面朝向不好，但坡度較緩，并不影響院落對光照的攝取?？臻g分布緊密有序，院落空間呈“一”字形，整體布局呈團狀分布在坡面上。西北側溝坡坡度略大，朝向隨溝谷復雜多變，適宜居住面積較小?？臻g分布雜亂無序，朝向以采集光照為主，沒有統一的朝向，整體呈小組團分布。

5 結語

從對傳統村落口子上村的研究可以看出，村落所在的微地形較為復雜，空間格局呈多樣化分布特征。利用ArcGIS提取地理要素對口子上村的微地形進行量化分類，結合房屋選址的核密度圖大致分為3類微地形。通過分析3類微地形上各自院落布局的特點，從中看出村落選址是一個從宏觀到微觀的過程，每個階段需要注意的方面都不同。

宏觀上，村落在選址時能結合氣候特點，觀察地形能否確保村子獲得適宜居住的微氣候，村落選址要利用地形應對惡劣氣候條件，大多是逐水而居，坐落在地勢低洼處，利用山勢抵擋寒風；中觀上，對此處地形進行劃分，考慮到利用自然坡度排放雨水、建筑材料的收集、飲水的便捷程度等方面，從而在選擇不同地形的坡度、坡向、高程等數值方面也略有差異；微觀上，房屋選址確定后，對院落空間、房屋朝向、建筑規模、院落與道路的連接等部分進行把握。

通過ArcGIS對微地形和在其影響下的村落空間格局進行整體分析和可視化表達，為村落選址布局提供理論基礎。