閩南地區傳統聚落空間秩序量化方法研究

韓潔，李柄源，王量量

0 引言

在近幾十年社會轉型的過程中，許多傳統聚落“自下而上”的組織模式被打斷進而喪失了原有的本土化特質[1]。閩南即福建的南部，依山傍海的自然環境和多元的歷史文化極具地域特色，作為典型傳統聚落的聚集地，也存在著特色衰微的問題。如何保護和延續傳統聚落的特色是當前社會各界關注的重點問題，對其空間秩序特征等的研究不僅能夠對閩南傳統聚落空間形態形成做出部分解答，增進對其本質特色的了解，同時也能夠為閩南地區傳統聚落保護更新提供有效依據。

1 聚落空間形態及秩序研究概況

整體而言，對聚落空間形態、秩序等的研究經歷了從定性感知到科學定量的轉變，早期由于交通方式以及技術手段的限制，對于聚落空間形態及秩序的研究多側重于地理學、歷史學及社會學等角度；隨著科學技術發展及聚落空間研究體系的全面鋪開，基于科學方法的定量研究出現在公眾視野。

1.1 基于史料—調研的定性感知

關于聚落空間的定性感知研究經歷了由環境表征構成到形態結構特征等不同層面的分析過程，彭一剛以圖解的分析方法對不同類型傳統聚落形態進行探討，并系統分析了形態構成要素和景觀意向[2]，隨著“空間結構”等理論的提出，業祖潤等深入地探析了傳統聚落的空間形成機制、衍生過程以及結構特征等問題[3]，與此同時，靳亦冰等針對傳統聚落空間形態類型的研究，提出了棋盤狀、扇形、網絡狀、復合型等類型的分類依據[4]。

1 本研究中的閩南地區

聚落從擇址營建開始就遵循著各種各樣的秩序觀念，針對不同類型的聚落有著自然秩序、空間秩序形成及演變等方面的研究，陳亞利分析了珠江三角洲水鄉傳統聚落整體布局的環境秩序以及民俗信仰的文化秩序[5]，林兆武將等級與統一定義為古鎮空間秩序的兩種模式，并闡述了其“異質同構”的空間機制[6]。目前針對聚落空間形態及秩序的定性研究層次涵蓋了聚落宏觀、中觀及微觀3 個層面，但多是通過歷史資料去認知其空間形態及秩序塑造關系，且關于閩南傳統聚落空間特征的研究多是對于現象的感知與推論性總結。

1.2 基于科學方法的定量研究

1990 年代以來，測繪和空間模擬技術的普及為傳統聚落空間的研究提供了有利條件，由表及里的量化方法被運用到聚落空間的各個層面。王昀運用數理方法對聚落空間結構的相關研究開啟了國內聚落量化研究的大門[7]，隨著空間句法、3S 等技術的引入，越來越多學者將其運用到聚落空間形態、公共空間及街巷系統的研究中去，如王炎松通過運用GIS、地理學、建筑學等交叉學科方法，建立了山地聚落空間形態量化分析的方法體系[8]，張昕利用空間句法對不同類型村落的道路街巷進行分析，總結出空間對于人們的認知及行為方式具有引導性的結論[9]，此外，王雙雙也運用非線性方法對閩南傳統聚落空間形態定量研究的合理性進行了界定[10]。

目前關于城市形態及空間秩序的測度研究成果較為豐富，張治清等通過RS 和GIS 技術構建了城市形態定量化研究體系[11]，黃全樂對城市社會空間秩序進行可視化“解碼”，得出影響城市形態生成和轉化的復雜機制[12]。相比之下，聚落空間秩序則缺乏有效的多指標體系進行綜合評價。因此，如何通過科學定量的方式準確識別聚落空間秩序特征并對其內部空間的形成機制進行判定是當前面臨的重要科學問題。

2 研究區域

閩南地區屬亞熱帶濕潤季風氣候，夏季長而冬季短。境內以丘陵平原為主，總體呈現出“平原—盆地—高山—平陵”的復雜層級地貌，且水系發達。本研究中的閩南傳統聚落（圖1），主要指泉州、漳州兩地入選第一批至第五批“中國傳統村落名錄”的村落。按照傳統意義上的地理環境分類，可將其分為盆地型、平原型、山地型、丘陵型以及山谷型5 類，并選取傳埭尾村、鋪下村、觀山村、莊上村、塔下村作為代表性案例（表1）。

3 研究方法

聚落空間秩序指傳統聚落內外部各要素之間具有聯系性空間的有序組織。結合鄧運員等[13]的研究，本課題選取選址格局、邊界形態兩個層面的特征進行外向空間秩序研究，并運用斑塊形狀指數比對法對于邊界形態秩序進行定量界定；選取聚落公共空間、聚落朝向以及聚落聚居3 個層面的特征進行內部空間秩序研究，并運用分形幾何學及ArcGIS 空間分析的研究方法分別對公共空間、朝向與聚居秩序特征進行定量界定。

3.1 斑塊形狀指數比對法

斑塊形狀指數比對法是將圓、正方形、長方形或其他正多邊形等緊湊形狀視為斑塊原始狀態，通過計算得到圖形輪廓與等面積斑塊原始圖形的周長比值，也即形狀指數來判定所求圖形輪廓復雜程度的方法。本研究選擇與多數傳統聚落原始形態最為相近的圓形作為參考對象。

表1 閩南傳統聚落樣本選取

表2 山—聚落體系秩序分類

表3 水—聚落體系秩序分類

2 樣本聚落3種不同尺度下的邊界輪廓示意

設定A與P為輪廓圖形的面積和周長，則面積為A的圓形斑塊周長為，所求輪廓形狀指數為S=P/2。

其中S 數值越接近1，就代表該邊界輪廓越趨向于圓形且形態完整；S 數值越大，則表示該邊界輪廓與原始斑塊形狀偏離程度越大。

3.2 分形理論

傳統聚落是一個有著良好自相似性及迭代生成性的整體系統，分形理論可針對這兩種特性進行整體與局部的分析。在分形幾何中，斑塊面積和周長的定義為：P=K（AD/2），對于單個正方形斑塊，其常數K=4，則P=4（AD/2）

（式中D表示分維值，P表示所求圖形的周長，A表示所求圖形的面積）

3.3 GIS 分析法

將聚落建筑形體盡可能簡化成比例為1:1 的多邊體形狀，用處理好的數據導入ArcGIS 進行批量計算并將結果賦值給每幢相對應的建筑，同時采用可視化的顏色進行數值區間的劃分或者進行空間區域內的核密度計算。

4 閩南傳統聚落外向空間秩序量化

4.1 選址格局秩序特征

4.1.1 山—聚落體系

將汪德華對于“山—水—城”體系之間的分類類比至聚落[14]，可將閩南傳統聚落中“山—聚落”體系秩序劃分為山環村、山臨村以及山筑村3 種（表2）。山環村體系常見于盆地型及平原型聚落，其基地內地勢較為平整，聚落與周邊3 座及以上山脈構成秩序關系，如埭尾村與鋪下村；山臨村體系常見于丘陵型及山谷型聚落，多在山腳或山谷處建村，如莊上村與塔下村；山筑村體系常見于山地型聚落，聚落多依山就勢，呈現出一種“山村相依”的承接關系，如觀山村。

4.1.2 水—聚落體系

山與聚落間形成不同的秩序體系，水與聚落間也存在不同的“藏風聚氣”秩序關系。閩南傳統聚落中水—聚落體系秩序可劃分為水環村、水繞村以及水穿村3 種（表3）。水環村體系多見于平原型聚落，水系與聚落間呈包圍或半包圍態，水系賦予聚落基底秩序，如埭尾村；水繞村體系多見于盆地型及丘陵型聚落，水繞村體系常與山臨村體系并用，進而形成背山面水的格局，如鋪下村和莊上村；水穿村體系多見于山地型及山谷型聚落，水流為一股或者多股穿村而過，將聚落分為塊狀或者帶狀，如觀山村和塔下村。

4.2 邊界形態秩序特征

4.2.1 邊界輪廓的長寬比

根據揚·蓋爾（Jan Gehl）對空間尺度的研究[15]和王昀所研究的人與人之間交往距離[16]，綜合聚落空間邊界的相關量化方法[17]，本研究選用3 個尺度（7m、30m 和100m）對聚落空間邊界特征進行對比，按照1:1 比例整理村域肌理圖，繪制出不同尺度下的邊界輪廓（圖2），可以看出：（1）大尺度（100m）下的邊界輪廓描繪出了聚落的大體形態，但包含了大量的非實體邊界空間，因此對于聚落邊界的描繪模糊程度較高；（2）中尺度（30m）下的邊界輪廓比較精確地描繪了聚落的實體邊界，且囊括了聚落邊界中應有的虛實關系；（3）小尺度（7m）下的邊界輪廓顯得較為瑣碎，大量的虛空間及邊界被剔除，對于聚落邊界中虛實要素描述得不夠全面。因此，本研究選擇30m的尺度作為閩南傳統聚落邊界的標準繪制尺度，從而對其邊界輪廓進行限定（圖3）。

3 樣本聚落邊界外接矩形圖

表6 邊界形態秩序的定量分類設定

4 樣本聚落外擴2.5m公共空間斑塊

表4 樣本聚落長寬比統計

表5 樣本聚落形狀指數統計

參考浦欣成對于聚落邊界輪廓圖形長短軸之比λ數值的相關研究[16]，可初步得到樣本聚落邊界形態類型（表4），其中，埭尾村、觀山村為團狀聚落，鋪下村、莊上村為帶狀傾向的團狀聚落，塔下村為帶狀聚落。

4.2.2 邊界輪廓的形狀指數

由于λ 數值只能對團狀及帶狀兩種聚落形態進行初步區分，無法針對其復雜邊界進行具體描述。因此，可借用上述斑塊形狀指數比對法對樣本聚落的邊界形態秩序進行二次量化（表5）。

4.2.3 邊界形態秩序定量分類

綜合聚落邊界輪廓的長寬比λ與形狀指數S可確定邊界形態秩序特征（表6），首先通過其形狀指數S 確定是否為指狀聚落，其次通過其長寬比λ來判定聚落是帶狀、團狀或是帶狀傾向的團狀聚落。

由量化結果可知，地理環境對于邊界形態秩序起到了決定性作用。例如埭尾村屬平原型聚落，其發展受地形環境影響較小，故呈現出團狀聚落的特征；觀山村為山地型聚落，在不同高度上較為平坦的空間呈小組團式分布，體現為團狀傾向的指狀聚落；鋪下村、莊上村分別屬于盆地型及丘陵型聚落，其發展往往受到周邊山體限制，呈現出無明顯傾向的指狀特征；塔下村屬山谷型聚落，由于受到兩側山體包夾，其邊界輪廓呈現出帶狀傾向的指狀特征。

5 閩南傳統聚落內部空間秩序量化

5.1 公共空間秩序特征

5.1.1 公共空間斑塊圖形

結合上述外邊界輪廓圖形，剔除其建筑實體空間以及所包含的庭院空間，剩下的虛空間即是所要研究的公共空間。經過調研可知，聚落公共空間有時并非是完整的斑塊空間。在不影響內部空間結構的前提下，本研究在前文聚落外邊界基礎上外擴2.5m，從而使得所有的公共空間斑塊連接在一起，得到需要計算的公共空間斑塊圖形（圖4）。

5.1.2 公共空間秩序定量界定

利用分形幾何計算法，得出樣本聚落的分維值（表7），結合分維值D、均值μ以及標準差σ結果，可知μ-σ=1.121，μ+σ=1.259，約有68%的分維值在距平均值一個標準差范圍內，其結果符合正態分布的68%、95%、99.7%原則，分維值是一種用于表征圖形復雜程度和破碎程度的量化指標，分維值越高則圖斑越復雜，其破碎程度就越大，故可將其公共空間破碎度按照低、中、高等級進行排布（表8）。由于傳統聚落所在的地理環、社會秩序及經濟發展狀況各不相同，且公共空間破碎度并不能簡單地評定一個聚落空間秩序的優劣，其更多的是反映其內部占據空間的特點，故無論其破碎度的高低均代表其內部所存在的一種秩序關系。

表7 樣本聚落分維值統計

表8 公共空間破碎度分類

5 朝向定義說明

6 朝向推導

7 樣本聚落朝向分類

（1）低破碎度秩序

低破碎度秩序通常表現為聚落內部空間存在較大面積公共景觀空間及廣場，如埭尾村公共空間圖斑較為簡單，街巷空間、景觀節點空間等要素能夠很好地將內部公共空間串聯起來，體現出平原型傳統聚落的低破碎度秩序。

（2）中破碎度秩序

中破碎度秩序作為低、高破碎度秩序的一種過渡，其聚落內部往往有著一定量級的院前空間或公共空間。例如觀山村彎曲的山路使公共空間的圍合變得較為復雜；莊上村因其所在的丘陵地形高度介于平原與山地之間，故其處于中破碎度臨界值的分維度恰當地體現了丘陵型聚落公共空間斑塊的復雜程度；塔下村的破碎度主要來源于兩側山體及中間溪流所形成的線性限定空間。

（3）高破碎度秩序

高破碎度秩序通常體現為聚落內部空間的高度結構化，也即通過較少的公共空間就可以組織起較多的建筑，但較難實現點位公共空間的串聯，如鋪下村高破碎度的秩序特征使得聚落內部各個組團相對于整個聚落而言均為等價元素。

5.2 聚落朝向秩序特征

5.2.1 聚落空間秩序下的建筑朝向定義

通常意義上建筑的朝向指建筑主立面正對的方向，而聚落是多個建筑單體組合而成的整體，對于聚落的朝向需要進行批量計算，因此，對于聚落朝向秩序的量化需要先對其朝向進行如下定義（圖5）。

5.2.2 聚落朝向的統計分析

由于大部分算法基于ArcGIS 的運算屬性，因此其“方向度”一欄的數值需要與現實中的方向概念進行校對（圖6）。將聚落數據導入ArcGIS 進行批量計算可得到如下聚落建筑朝向圖（圖7），并對各個聚落主要朝向以及次要朝向的最終值進行判定（表9）。

5.2.3 聚落朝向秩序定量界定

依據上述所得到的朝向角度均值μ以及標準差σ，以標準差值σ為中位數的觀山村為界，首先依據其σ值判定朝向離散程度，其次計算其平均角與主朝向區間中最鄰近值的差值絕對值|α|，由于所劃分的8 個朝向區間均為45°，故將計算所得差值絕對值|α|與45°進行比較可對朝向秩序綜合判定，通過計算可得：埭尾村|α|=8.61，鋪下村|α|=59.13，觀山村|α|=61.54，莊上村|α|=44.23，塔下村|α|=65.02。綜合上述指標對樣本聚落朝向秩序界定如下（表10）：

（1）朝向一致型

朝向一致型秩序通常形成于地理環境限制較小或宗族文化特征強烈的聚落，例如埭尾村起初是為了表達族人對于故鄉河南的思念之情，故將房屋朝向面向河南的方向形成坐南朝北的布局，后期建設的新厝則調整為坐北朝南的朝向。

表9 樣本聚落朝向統計

表10 朝向趨勢秩序定量分類設定

（2）朝向集聚型

朝向聚集型秩序具有局部組團間的朝向一致，并在整體主朝向上進行修正的特點，觀山村西南與東北部部分建筑朝向差異較大，導致其平均角與主朝向差值絕對值|α|較大；莊上村其朝向秩序主要來源于典型的宗族文化，也即通過圍合的土樓實現聚族而居的整體形態；由于塔下村溪南與溪北的建筑朝向均隨“S”形走勢而定，故其平均角與主朝向差值絕對值|α|處于較高的數值。

（3）朝向離散型

朝向離散型秩序通常由于聚落規模較大或地理環境限制較強而形成。例如在針對聚落公共空間破碎度的量化研究中也得出了鋪下村不具有明顯的中心性的結論，其典型的“住宅圍田”式布局是其朝向秩序呈現離散型的主要原因。

5.3 聚居秩序特征

核密度分析不僅可用于分析建筑密度、聚居密度，對于進一步判定聚居秩序關系也有重要作用，批量提取樣本聚落內民居的幾何中心點位進行核密度計算，得到核密度分析圖（圖8）。依據聚集密度的分析，可將聚落聚居秩序界定為單核獨立型、多核聯結型以及核心擴散型3 種。

（1）單核獨立型

單核獨立型聚落通常表現為核密度均值較低，且高密度區多為單核節點，輻射力度較差。如觀山村高密度核心區于半山腰進行輻射，但其聚落規模較大，較難實現山頂及山底的密度聯結。

（2）多核聯結型

多核聯結型聚落體現出高密度區以點狀為基礎，在二維平面空間上進行聯結且核密度值居中的特點。鋪下村、莊上村以及塔下村體現出多核聯結型的聚居秩序特征，其中，鋪下村各個高密度核心區以獨特的“住宅圍田”空間組織聯結起來；莊上村高密度核心區集中在莊上大樓，并通過土樓的平面形態將其串聯起來；塔下村高密度核心區形成在以裕德樓、順昌樓為雙核心的土樓群處，并呈斜向聯結。

（3）核心擴散型

核心擴散型聚落常以單核為基礎在二維平面空間上形成面狀或者團狀的核密度延伸，體現出核密度均值較高且分布均勻的特點。如埭尾村高密度區聚集在東南側新厝建造區域，周邊新厝依次擴建從而形成內部高密度區。

6 結論與討論

6.1 結論

6.1.1 閩南傳統聚落邊界形態秩序

（1）通過聚落長寬比λ以及形狀指數S的結合分析，使得聚落的邊界形態秩序可依據量化指標進行分類。閩南傳統聚落邊界形態秩序類型以團狀聚落、團狀傾向的指狀聚落、無明顯傾向的指狀聚落以及帶狀傾向的指狀聚落為主，縱深狹長的帶狀聚落特征在該區域并不多見。

（2）從形狀指數來看，可知閩南傳統聚落原生秩序保持較好，平原型聚落形狀指數最低，盆地型以及山地型聚落形狀指數相對較高，丘陵型以及山谷型兩種地理類型聚落的邊界輪廓形狀指數更多體現了地形復雜程度的過渡性。總體來看，隨著地形復雜程度的增加，閩南傳統聚落的邊界形態秩序呈現“團狀—帶狀—指狀”的過渡規律。

6.1.2 閩南傳統聚落公共空間秩序

（1）分維度集中在1.0～1.3 之間，說明閩南地區人類生產生活活動對于聚落空間結構化干擾較小，這也在一定程度上解釋了閩南地區傳統聚落原生秩序較好的原因。閩南傳統聚落公共空間體現出中等結構化趨勢。

（2）通過分維值的計算可知，閩南傳統聚落分維值與所在地形的復雜程度呈現強關聯狀態，平原型聚落自然要素限制性較小，易形成較為獨立的公共空間，故公共空間破碎度往往較低，丘陵型、山谷型、盆地型以及山地型等聚落的地理環境復雜程度依次增強，故公共空間破碎度較大，空間豐富度及結構化程度也愈明顯。

6.1.3 閩南傳統聚落朝向秩序

（1）閩南傳統聚落朝向秩序以一致型與集聚型為主，離散型為輔。整體而言，隨著地理環境復雜程度的增加，聚落朝向秩序體現出“一致—聚集—離散”的發展趨勢；就單體聚落而言，內部朝向秩序體現出多點聚集的趨勢。

8 樣本聚落核密度分析

（2）閩南不同類型的地理環境限定了聚落的基本空間骨架，血緣宗親、文化觀念等社會秩序賦予了聚落組團亦或是聚落朝向等的可塑性，通過聚落朝向定量分析結合背后所隱含的社會秩序關系，也在一定程度上解釋了閩南傳統聚落內部空間自相似性的成因。

6.1.4 閩南傳統聚落聚居秩序

（1）通過對閩南傳統聚落聚集密度量化分析，可知平原型聚落聚居秩序傾向于核心擴散型，丘陵型以及山谷型地理環境限制相對較小的聚落聚居秩序傾向于多核聯結型，盆地型與山地型聚落聚居秩序則傾向于單核獨立型。總體而言，隨著地理環境復雜性的增強，閩南傳統聚落內部空間聚居秩序體現出從“核心擴散型—多核聯結型—單核獨立型”秩序過渡的特征。

（2）依據聚落聚集密度量化分析，可知聚落秩序化的發展趨勢往往離不開聚居核心區的確定。多數聚落經核密度量化后所得到的高密度區與傳統建筑學視角下的聚居核心趨同，說明人文精神所形成的社會秩序往往引導著內部空間秩序的形成。

6.2 討論

目前，傳統聚落空間形態以及空間秩序的相關研究呈現出多維度、多層次的特征，本研究希望通過對傳統聚落空間秩序的量化研究，提供一種界定當下空間秩序的方法，引起各界對閩南傳統聚落保護的關注，文中所選取指標的完備性與普適性仍需要大量案例進一步驗證，從而更為深入地探討閩南傳統聚落的生成演變規律，以期為閩南地區傳統聚落空間形態以及空間秩序等理論研究提供補充，完善新農村建設指導體系。