明長城居庸關防區軍事聚落與駐軍聚集特征

張玉坤 李松洋 譚立峰 吳一龍

關鍵詞：明長城；居庸關；居庸關防區；軍事聚落；數據庫；聚集性

“居庸”一詞雖現指北京昌平關溝風景區內的居庸關關城遺址，但最早可以追溯到戰國時期《呂氏春秋》中的“天下九塞”。歷史上居庸的地理范圍一直處于動態變化，并不局限于一座關城，而是以居庸關關溝為核心的京師西北防區。這個防區擴大的過程經歷了近兩千年的發展，在明代達到頂峰又逐漸收縮。這種防區擴大的現象在明長城關城一類重要節點聚落中尤為顯著。由于明長城體系的復雜和龐大，任何一座關城并非獨立存在，而是形成具有層級性的子防御系統。居庸關作為明代抵御西北部族入侵的最后一道防線，僅關城一點遠不足以形成穩固的防御屏障，所以在明長城體系下居庸關關城僅為狹義居庸關，是廣義居庸關防區的重要組成部分。

然而在現有對居庸關長城的研究中，大多局限在居庸關關城的歷史價值和建造方法，缺少對居庸關防區內戰事分布與其對應軍事資源布局的分析，難以理清居庸關防區內軍事系統的層級結構，以及其蘊含的軍事防御思想。如在明長城體系中居庸關防區西部聚集了約一半的防區軍事資源，軍事地位不亞于由居庸關、八達嶺、岔道城、上關城和南口城組成的關溝核心。然而這些原屬居庸關西路的長城聚落現并未納入居庸關風景區的保護規劃之中，忽視了對居庸關防區完整性的保護。此外，長期以來此類中國古代傳統軍事聚落的研究局限在聚落史、戰爭史、建筑史領域，缺少使歷史文獻數字化可視化的研究方法，缺少結合地理信息的空間分析，也缺少應用統計學、幾何學手段的定量分析。因此，有必要提煉史料中有效的數字信息與自然地理信息相結合，更直觀地展現軍事資源分布特征，揭示軍事體系的作用機制。對明長城中此類大型關城和其他古代軍事聚落的研究均有借鑒意義。

一、居庸關長城的防御范圍演變

（一）明代以前居庸關與關溝的形成

1.上古九州時期——居庸地名的產生

據《西關志》記載“居庸關，古禹貢冀州之城”[1]，“冀州”的地理概念首次出現在《尚書·禹貢》，被稱為九州之首，這代表居庸地名在上古九州時期便已存在，位于冀州西北部。此后按殷制分冀州為冀、幽兩州，按周制又分冀州為冀、幽、并三州，如同《西關志》中記載居庸關“陶唐屬幽都，有虞屬幽州。夏商省幽入冀。周職方仍屬幽州。”[2]即居庸在唐堯、虞舜、夏禹至周代均屬幽州，并位于幽州西側（圖1）。

2.春秋戰國至兩漢時期——居庸關的形成

春秋戰國時期各國開始在國境邊界上借助險要地形設防，居庸一帶開始屬燕國管轄，燕國疆域與古幽州相近，北部與東胡接壤，戰亂頻發，燕國首次在居庸設塞，與令疵塞（或稱盧龍塞）共同成為燕國西北側軍事要地（圖2），邊境協同防御的軍事性開始顯現。但此時燕國所筑長城自現今張家口一帶延伸至赤峰圍場，未與居庸地區的軍事防御聚落相連。秦統一中原后居庸屬上谷郡，仍處在秦長城線內側，并未與長城主體邊墻連接。發展至西漢，朝廷最初在此置縣，即居庸縣。公元前120年漢代復修長城并部分向內延伸，始建居庸關乘鄣并首次在此設關。考古學者曾在內蒙古和林格爾東漢墓發現《過居庸關圖》壁畫（圖3），畫面描繪了墓主人鮮卑、烏桓部族的最高長官護烏桓校尉在更始元年（公元23年）十月，經居庸關前往草原的情景，題字中就包含“居庸關”字眼[3]。證明在公元23年以前即西漢末期，居庸關便已設立，并成為與北部少數民族往來的重要通道。

3.南北朝至遼金元時期——居庸關關溝的形成

自北魏起歷史文獻中提及居庸一帶的關城時，開始出現“軍都關” “上關” “居庸下口” “納款關” “薊門關”等表述。學界普遍認為這一時期至少出現了居庸關、軍都關兩關并置的情形，并很可能在關溝設有多道關卡，關溝沿線均被啟用[4]。至唐太宗、武則天時期，邊境侵擾繁多，朝廷對居庸關溝一帶的軍事力量部署開始增加。至后梁乾化元年至三年（911－913年）晉王攻占幽州，后晉高祖石敬瑭割地拉攏契丹，居庸一帶便開始由西北部族管理。這一階段，居庸長期處于遼、金版圖變化的邊界，是遼金戰爭（圖4）和蒙金戰爭（圖5）中的重要節點。發展到元世祖至元四年（1267年），忽必烈遷都北京，居庸關關溝成為皇帝往返元大都（北京）和元上都（錫林郭勒盟）的必經之路，在現今上關、居庸關和南口城三處均設城池[5]，并修建了眾多為皇家所用的行宮、寺廟。在元代較長時間內的安定局勢下，居庸關關溝的各類生產生活設施建設逐漸完善。

（二）明洪武至正統——居庸關防區的形成

明代起在北邊部族的持續威脅和明長城修筑的大背景下，居庸關的防御范圍逐漸擴大，重要性逐漸攀升。元朝末年農民起義不斷，國力迅速衰退，洪武元年（1368年）朱元璋在南京稱帝后明軍版圖快速擴張，七月遣徐達、常遇春一路“拔居庸關，破懷來，執宋忠，取密云，克遵化，降永平”[6]。元主自居庸關關溝出逃至元上都，后經山西逃往甘肅[7]（圖6）。洪武二年（1369年）徐達駐守北京時，便組織在居庸關關溝修筑關城，表明明朝立國之初就十分重視居庸關的防御。永樂十九年（1421年）明成祖遷都北京，整個太行山脈沿線聚落守衛京師的作用極為凸顯，居庸關被稱為京師最后一道防線，整個永樂年間朝廷均在大舉修繕周邊各類防御設施。依據《明實錄》中有關居庸關一帶軍事聚落營建活動的記載，按修建時間標注在地圖中（圖7）。其中藍色部分為洪武至正統年間建成的軍事聚落，集中在關溝南側居庸關關城至南口城和防區西部。其中最大規模的修筑集中在永樂初期。南口城、上關城設立于永樂二年（1404年），八達嶺下、石峽口下、長峪城下、橫嶺城下，以及白羊口西側下屬共約50座隘口均建于此時[8]，接近居庸關所轄聚落總數的一半，關溝和西側防御體系已見雛形。但此時該防御網疏密不均，聯動防御能力較差，至正統末年土木之戰爆發，明朝廷損失慘重，證明居庸關一帶的抵御重擊的能力薄弱，與宣大山西腹地相互馳援的作用也未能充分發揮。

（三）明景泰至嘉靖——居庸關防區的擴大

土木之變的慘敗令朝廷意識到京師西北屏障防御力的不足，景泰元年（1450年）起朝廷首先增加了京師周邊的軍事力量，同年在居庸關設公館，開始修繕關城并擴大甕城。至景泰六年（1455年）畢功立碑，居庸關防區迎來其建設高潮。如圖7所示，紅色部分關溝內八達嶺城[建于弘治十八年（1505年）]和岔道城[建于隆慶五年（1571年）]的前哨組團與防區內東西邊緣聚落均建于景泰至嘉靖年間。此外，這一階段朝廷頻繁統一修筑居庸關防區沿線城堡、邊墻，尤為重視區域性的防御建設。修繕了山海關至居庸關沿線的長城和堡寨，并陸續向西南增筑了今張家口懷來縣、北京昌平區、保定淶水縣境內墻體，萬歷十年（1582年）才修筑完畢[9]。至此居庸關防區內長城邊墻形成自西至東，從桂枝庵到大營盤，到黃樓院，到石峽口，到八達嶺，結束于石佛寺的走勢（圖7）。對應的現今行政范圍包含北京市門頭溝區、延慶區、昌平區，張家口市懷來縣和保定市淶水縣（圖8）。

（四）明嘉靖以后——居庸關防區的收縮

明隆慶起朝廷持續加固修繕北部長城邊墻，戚繼光等著名將領組織空心地臺的修建使得居庸關防區長城防御性提高。至明末隨著京師西北戰事頻率降低，居庸關一帶的威脅也逐漸降低，防區的軍事性隨之減弱。此后歷史文獻中鮮有對居庸關軍事聚落建設的記載。至清朝實行“本朝不設邊防，以蒙古部落為屏藩耳”的邊防方針。此后國家不再修筑長城，居庸關防區的軍事聚落也逐漸演化成一般村落，僅偶爾對居庸關關城進行小規模的修繕，但防區概念則逐漸消退。至民國時期，部分聚落如居庸關、南口城、白羊口等地是抗日戰爭和解放戰爭中的重要戰場，但并未形成區域性的作戰或管理方法，防區及關溝的概念已經消退。

二、明代居庸關防區軍事聚落的層級體系與數據庫建設

（一）明居庸關防區軍事聚落子系統體系構建

對于明長城軍事體系，學界已形成普遍的共識，即共包含鎮－路－衛－所－堡－末端設施六個主體層級（圖9）。但對于不同區域性子系統，在此基礎上均有所調整，常省略或擴展某一環節。居庸關防區按照明長城九邊十一鎮體系劃分，屬昌鎮管轄，居庸關關城本身屬路城級別，下屬13座堡城，分別位于關溝內和關溝外，其中關溝外部除2座驛堡外，其余7座堡城分為五路，各自管轄其下屬的隘口等末端設施。所以居庸關防區的軍事體系主要分為路－堡－隘口等末端設施三個層級（圖10）。

（二）居庸關防區明長城聚落數據庫建設

在居庸關防區聚落數量、規模最為龐大的明嘉靖后期，防區位于昌鎮中心，分為五路聚落（圖11）。其中中路、北路、南路輔佐關溝的防御，位置居中；東路聚落與薊鎮相連；西路聚落西部伴隨嘉靖四十年（1561年）前后關溝西側橫嶺城、白羊口城、長峪城及所轄隘口修建完畢向真保鎮延伸，北部榆林驛、土木驛保障信息和物資的傳遞則與宣府鎮緊鄰。至此居庸關防區發展成熟，成為昌鎮、薊鎮、真保鎮和宣大山西腹地的中樞核心。嘉靖中后期防區內長城邊墻以及東西南北中五路各級軍事聚落的防御范圍達到最大，與《四鎮三關志》中記載“東自西水峪口黃花鎮界九十里，西至鎮邊城堅子峪口紫荊關界一百二十里，南至榆河驛宛平縣界六十里，北至土木驛宣府界一百二十里[10]”的邊界相一致。

在這一時期關于居庸關聚落建設的史料中，最具代表性的即為嘉靖二十六年（1547年）起出任西關御史王士翹主持編撰的《西關志》[11]和時任兵備副使的劉效祖等人在萬歷四年（1576年）編成的《四鎮三關志》[12]。本文有關居庸關防區軍事資源的信息以此兩本長城專題志書為主，并參考《明實錄》中對明代戰事的記載，結合現場踏勘調研和第三次全國文物普查報告，對各級軍事聚落進行定位和軍事資源信息整理。依據居庸關防區的層次體系，將從這些聚落信息（附錄1）與地理信息（圖11）一一對應，建立完整的歷史與地理信息數據庫。

三、明代居庸關防區軍事聚落聚集特征

（一）軍事聚落分布密度

對數據庫中全部聚落進行核密度分析（圖12）。一方面可以明顯發現由西至東聚落密度依次降低，西路居首，關溝次之，東部聚落最為稀疏。防區內聚落密度最高處為西北方向長城邊墻沿線和南側的白羊口一帶，均屬防區西路。此外由附錄1可知，西路所轄煙墩數量約為其余各路的5倍。所以西路聚集了防區一半以上的軍事聚落。另一方面整個防區邊緣聚落密度遠大于腹地，防區邊緣密集地分布著等級低規模較小的隘口、煙墩等末端設施，有較好的預警和信息傳遞能力。防區腹地以大型堡城為主，有較好的屯田練兵支援前線的能力，并且位置居中具有良好的可達性。

進一步分析各聚落的控制范圍，計算防區全部聚落Voronoi圖②（圖13）。基于在ArcGIS平臺中建立的點集，可以使用Thiessen工具計算此點集的Voronoi圖。打開所得圖層的屬性表，可得到每個多邊形的面積S。通過計算S集CV指數（離散系數），即標準差與平均值之比，可以判斷該點集的聚集程度，分為以下三種情況：若點集集群分布，Voronoi圖中每個多邊形的面積變化巨大，則CV >64%；若點集均勻分布，Voronoi圖中每個多邊形的面積變化較小，則CV<33%；若點集隨機分布，Voronoi圖中每個多邊形的面積變化適中，則64%≥CV≥33%[13]。

由于居庸關防區周邊并無十分緊鄰的其他長城聚落，處于最邊緣的多邊形無限延伸面積過大，所以去除最外圍多邊形對該組數據進行面積統計。結果表明，以上多邊形面積的平均值為10.34平方千米，即平均每個聚落管轄約10平方千米的范圍。又求得標準差為11.25平方千米，所以可得CV值為91.9%，遠大于64%，代表居庸關防區聚落的分布有顯著的聚集特征。以防區西部聚落為例，可以明顯識別出腹地的橫嶺城、鎮邊城、長峪城控制力范圍多邊形的面積遠大于防區邊界一般隘口控制力范圍多邊形的面積，表現出明顯的不均衡性。

（二）明代防區內聚落聚集度演變

圖13所示的居庸關防區全部聚落Voronoi圖為嘉靖后期居庸關防區建設基本完畢，體系發育成熟時的狀態。所以這種不均衡性只能代表嘉靖末期軍事聚落的分布具有明確的傾向性。但由于居庸關防區軍事聚落的建設從洪武初年一直持續至嘉靖末期，同樣這些軍事策略的形成也不是一蹴而就的。選取正德末期和嘉靖初期兩個代表性的時間節點，按當時已設立的軍事聚落劃分Voronoi圖（圖14、15）。將此三個時期的CV值進行對比（見表1），求得正德末期聚落分布CV值為81.6%，嘉靖前期為89.9%，至嘉靖末期增長為91.9%。即伴隨聚落的建設，每個聚落轄區面積雖平均值降低，標準差降低，但聚集程度逐漸提高，其聚落布局的不均衡性日益凸顯。很大程度上這與居庸關防區的戰事分布有關，在《明實錄》中記載的防區內發生的大型戰事中，有一半發生在防區西路堡城，如西路白羊口、長峪城都屢受蒙軍進攻。這使得嘉靖中期后朝廷在防區西路大興土木[14]，也意味著防區西路居首的軍事策略逐漸明晰。

四、明代居庸關防區駐軍數量聚集特征

（一）各級聚落駐軍數量密度分布

根據數據庫中各聚落的駐軍數量，繪制核密度分布圖（圖16），可發現居庸關關城和防區西路4座堡級聚落駐軍數量遠高于一般隘口。以居庸關關城駐軍3750名為基準，是位列第2白羊口（814名）的近8倍，位列第8東路賢莊隘口（31名）的近120倍。關城（平均駐軍數量3750名）－堡城（平均駐軍數量281名）－隘口（平均駐軍數量8名）三個層級體系駐軍規模具有顯著差異。

此外，防區駐軍密度分布與聚落密度分布明顯不同。除白羊口外，絕大部分的兵力均集結在防區腹地聚落密度較低的區域，防區邊緣雖聚落密集但駐軍數量卻相對較少。這代表居庸關防區關城和堡城的兵力在防區內占有絕對重要的比例。這也使得由圖16難以識別出隘口聚落的駐軍分布特征。若僅比較五路隘口的駐軍數量（圖17），發現各隘口的駐軍密集度并沒有明顯差異，分布較為均勻。

（二）駐軍數量分布位序-規模測算

1.位序-規模法

位序－規模法是分形理論中Hausdorff維數的一種實踐應用，是解釋城鎮規模體系的經典方法。城市的規模和該城市在國家所有城市按人口規模排序中位序的關系通常滿足位序－規模分布，即Zipf模型[15]。以每個城市的人口數量和對應的大小位序建立雙對數坐標散點圖，其擬合程度越高，代表越符合分形基本特征。Hausdorff維數定義，用尺度r去衡量N的規模時，當r無限小時，N（r）則無限趨近于一個定值[16]：

當q無窮大時，體系中只有一個元素；當q=D=1時，首位規模大小與末位規模大小的比值等于樣本數量，是最優化利用資源的體系；當q<1，D>1時，數量分布集中在中間位序，體系發育成熟，但首位城市的首位度不足。當q趨于0時，體系內每個樣本相同[18]。

實際數據分析中，首先要計算實際數據與標準Zipf公式的擬合程度，在雙對數乘冪散點圖中求得擬合公式和擬合度R2[19]。數值上R2是無量綱系數，有確定的取值范圍（0-1），針對不同問題該取值范圍的衡量標準不同。當R2無限趨近于1時，代表該數量模型接近理想的分形體系。其次再比較q值和D值的大小，判斷其數量分布的特征。

2.駐軍數量分布位序-規模測算

利用ArgGIS密度分析雖然可以初步識別駐軍數量的疏密分布，但仍難以判斷這種駐軍數量分布是否處于一個高效利用軍事資源的狀態，數量分布是否集中，首位壟斷性是否顯著，所以利用位序－規模法進行檢驗[20]。為防區內全部駐兵數不為零聚落的駐軍數量進行排序，按位序－規模法則進行驗算，繪制雙對數乘冪散點圖（見表2）。

首先對于路城－堡城－隘口三級聚落，代表擬合程度的R2=0.9452趨近于1，代表此數學模型適合于居庸關防區駐軍數量分布。求得Zipf公式為y =1918.5x-1.513，即q遠大于1，代表首位聚落的首位壟斷性較強，且整體駐軍數量分布較為分散。但尚不能確定這一壟斷性是來自居庸關關城還是關城和堡城的共同作用，所以分別去掉居庸關關城和全部堡級聚落進行再次模擬。若僅去掉居庸關關城，統計對象為堡城和隘口時q=1.473，相比于全部聚落的q=1.513，僅下降了0.04。這意味著雖然居庸關關城的駐軍數量處于領先地位，但居庸關防區駐軍數量的壟斷性不僅僅體現在居庸關關城，而是體現在全部堡級聚落。當統計對象僅為隘口級聚落時，q=1.008，非常趨近于1，代表各路隘口的駐軍數量分布均衡等級合理，可以良好地使用各類資源。觀察第一個散點圖，最高點為居庸關關城駐軍數量，關城與堡城之間的斷層并沒有第二個散點圖中堡城與隘口的斷層顯著，而第三個散點圖中全部隘口聚落數值點分布則沒有斷層。即整體上，居庸關防區各隘口的駐軍分布均衡，關城及各堡級聚落共同集結了絕對數量的兵力，具有很強的首位壟斷性。

（三）軍事聚落分布與自然地形的相關關系

1.相關性檢驗

由于影響傳統軍事聚落建設的因素眾多，為判斷不同軍事資源的分布分別受何種因素影響，并量化其影響程度，利用SPSS數據分析工具可對任意兩組聚落要素進行相關性分析。首先進行Spearman correlation單調性檢驗，當Sig在0.01水平上顯著時，代表兩者具有相關關系。引入Correl值作為相關程度衡量標準，1≥Correl≥-1，當Correl為正代表兩者正相關，為負代表負相關，絕對值越趨近于1代表相關性越強。

2.軍事聚落分布與自然地形的相關關系

駐軍數量分配也可能受到自然環境的限制。可以依據已建設的居庸關防區軍事聚落數據庫，討論聚落駐軍數量與坡度、坡向、海拔高度的相關關系。由于居庸關防區不同等級聚落的駐軍數量差距懸殊，將除居庸關關城之外的剩余聚落分為隘口聚落和堡級聚落兩類，分別與海拔、坡度、坡向、進行Correl相關系數計算（見表3）。

單調性檢驗后，全部Correl值中并無大于0.95的數值，代表并無非常顯著的相關關系。其中全部聚落所在地的坡度和海拔Correl值=0.508，表現出了中等程度的相關性，代表聚落所在地的海拔越高坡度越大。在和駐軍數量有關的相關性檢驗中，對于隘口級聚落，駐軍數量與海拔高度Correl值=-0.303，表現出一定的負相關性，代表海拔越低的隘口，駐軍數量相對較多，而與坡度、坡向則無明顯相關關系。對于堡級聚落，駐軍數量與坡度和坡向的Correl值分別為-0.405和-0.380，代表兩者與堡城的駐軍數量有一定程度的負相關性。即坡度較小選址朝南的聚落，駐軍數量較多。

以上結果表明，在一定范圍內，堡城通常規模較大傾向于建于開闊平坦的區域，其地形坡度越小、南向采光越多，越利于屯軍練兵，而海拔高度對其影響則并不顯著。相比之下，隘口聚落規模較小主要起到及時傳遞消息的前哨作用，海拔較低、易于通行之處通常駐軍數量略多。此外，由于多數隘口聚落規模較小或不設城池，地形平坦度和朝向對其駐軍數量的影響微小。

五、結語

基于ArcGIS平臺，將歷史文獻中記載的居庸關防區軍事資源數量分布與地理信息結合，建立明長城居庸關防區軍事聚落數據庫。利用位序規模法、Voronoi算法和相關性檢驗法分析居庸關防區各級層次體系中軍事資源的分布特征，得到以下結論：

（1）居庸關軍事聚落分布表現出明顯的聚集性。自明初至嘉靖末期隨建設范圍的擴大，這一聚集特征逐漸增強。其中西路聚落是防區內與居庸關關城并重的另一重要軍事資源集結地。對應防區西路密集的戰事，西路隘口在聚落密度、駐軍密度、烽燧數量等方面均居五路之首。

（2）居庸關防區聚落和駐軍表現出相反的聚集特征。防區邊緣聚落密度大等級低且駐軍數量少，防區腹地聚落密度小等級高且駐軍數量大。形成內部集結強大軍事資源隨時馳援各處，外部設置密集防區前哨及時傳遞軍情的布局。

（3）居庸關防區駐軍數量分布與位序－規模法則模型擬合度較好，其中防區內路城和堡城的駐軍規模具有很強的壟斷性。且駐軍數量與坡度、坡向和海拔高度存在一定程度的相關性，坡度較小地勢朝南的堡城與海拔較低利于通行的隘口駐軍數量相對較多。

這些結論表明，居庸關的實際控制力范圍，以關溝為中心沿太行山脈橫向展開，是關城占地的幾百倍。其中居庸關關溝集結了防區大部分兵力，而防區西路作為戰事最為密集的區域則在武器數量和聚落數量方面居首，且聚落建設因地制宜可達性良好。由于關溝一帶和防區西路是居庸防區軍事資源聚集度最高的兩處，也對應著豐富的歷史文化價值。但從保護現狀上看，居庸關防區內僅八達嶺風景區、居庸關風景區得到了持續的監測修繕和適當的重建。與之相比關溝內南口城、上關城已演化成一般鄉鎮，僅有部分城墻殘垣得以保存。防區西路如長峪城、鎮邊城、橫嶺城等部分堡級軍事聚落雖保存了部分城墻、甕城，但與村鎮生活設施混排未設獨立的保護設施，其余隘口級聚落也鮮有列為文物保護單位，未納入明長城大型文化遺產保護體系。所以亟待參考明代居庸關防區軍事影響力最為鼎盛時期的軍事力量分布，提出居庸關防區的概念，形成以關溝為核心五路聚落環繞的居庸關防區文化帶，重視居庸關關溝和西路聚落的開發，將居庸關防區作為整體考量以尋求均衡發展。