基于地理探測器的傳統村落空間分異及影響因素研究
——以重慶市為例

張孝帝

(重慶師范大學 地理與旅游學院,重慶 400000)

0 引言

傳統村落,又稱古村落,指始建年代久遠,經歷較長歷史沿革,至今仍以農業人口居住與從事農業生產為主,保留著傳統起居形態與文化形態,具有重要的文化、歷史與社會價值的村落[1]。目前,傳統村落研究主要涉及傳統村落保護、活態化、可持續性、空間分布特征 、非物質文化遺產等方面[2-11]。雖然傳統村落空間研究已較為成熟,但隨著傳統村落不斷的評定與更新,其空間分異也不斷發生變化,研究傳統村落的空間分異及其影響因素,可為城鄉發展、文化保護等提供建議與參考。

以重慶市為例,運用多種空間方法,結合GIS軟件探討其空間分異情況,利用最優參數的地理探測器分析其空間分異的影響因素。

重慶是巴渝文化的發祥地,有3000余年的歷史,孕育出巴渝文化、移民文化、碼頭文化等人文歷史文化。優越的自然條件、豐富的文化底蘊,形成了富有地域特色的山地傳統村落。數據顯示,截至2023年3月底,重慶市國家級傳統村落共六批計164個,市級傳統村落75個,經對比去重得到201個傳統村落。詳見表1。

表1 重慶市各區縣傳統村落數量Tab.1 Number of traditional villages in each district and county

1 研究方法

1.1 傳統村落空間分異法

1)最近鄰指數。傳統村落可抽象為點狀要素,有隨機、均勻與集聚3種空間分布類型,通常采用最近鄰指數R來鑒別。最鄰近點指數計算公式如下:

2)核密度估計。核密度估計可計算每個輸出柵格周圍的點要素密度,能夠直觀反映傳統村落的集中離散程度,公式為:

式中,f(x)為核密度函數,h為帶寬,n為閾值范圍內的點數,x-xi表示估值點x到事件xi處的距離。

3)Voronoi圖分析法。Voronoi圖分析法可用于研究傳統村落空間分布模式,其變異系數(CV)能表示村落聚散情況,當CV>64%時,為凝聚分布狀態;CV<33%時,為均勻分布狀態,處于兩者間則為隨機分布。其公式為:

式中,CV為Voronoi多邊形的變異系數,Std與Ave分別為Voronoi多邊形面積的標準差與平均值。

1.2 傳統村落空間分異影響因素分析法

地理探測器是探測某一現象空間分異性及其驅動機理的一種空間分析模型,具有無線性假設、共線性免疫、使用靈活等優點,分為4個模塊:因子探測、風險探測、交互探測及生態探測。運用相關軟件對影響因子進行最優處理,通過其因子探測與交互探測模塊解釋重慶市傳統村落空間分異影響因素,表達式如下:

2 重慶市傳統村落空間分異現狀

將201個傳統村落視為點狀要素,其地理位置用坐標點表示。運用平均最近鄰指數(ANN)、Voronoi圖分析法及傳統村落區縣數量的Moran’s I三個空間分析工具判定重慶市傳統村落的空間分布模式。將201個傳統村落的地理坐標導入ArcGIS10.8軟件,得到平均觀測距離為9371.06,預期觀測距離為14 193.02,平均與理論最近鄰距離比值R=0.6602<1,信度檢驗極度顯著,表明重慶市傳統村落呈明顯集聚分布形態。借助Voronoi圖分析法,得到傳統村落變異系數CV=139.69%>64%,傳統村落點呈集聚分布。通過空間自相關工具,得出Moran’s I=0.288,P<0.01,表明重慶市傳統村落的空間分布模式隨機出現的概率小于1%,再次說明重慶市傳統村落在空間上呈現集聚分布特征。重慶市是典型的山地地貌,傳統村落多分布于東南部武陵山區,遠離主城及經濟發達地區,空間分布較為集聚,與重慶市傳統村落空間分布模式指標表的結果相符。詳見表2。

表2 重慶市傳統村落空間分布模式指標Tab.2 Index table of spatial distribution pattern of traditional villages in Chongqing City

進一步將重慶市傳統村落通過核密度及Voronoi圖反映在空間上,得出重慶市傳統村落密度分布呈顯著集聚的特征,主要集中在渝東南區域,呈現出明顯的空間異質性,形成石柱縣、酉陽縣與秀山縣三個傳統村落熱點集聚區,且呈團塊狀與條帶狀分布,其他區縣則分散分布。主城九區與渝東北部分區縣則為傳統村落冷點區域,空間上表現為高值區縣相鄰,低值區縣相連,“大集聚、小分散”的空間格局。不論是熱點集聚區還是其他密度較高地區的傳統村落,基本均鄰近各區縣交界處,說明傳統村落分布相對集中于行政區劃邊緣地帶。詳見圖1、圖2。

數據來源:自然資源部標準地圖服務網站。圖1 重慶市傳統村落核密度圖Fig.1 Kernel density map of traditional villages in Chongqing City

數據來源:自然資源部標準地圖服務網站。圖2 重慶市傳統村落Voronoi圖Fig.2 Voronoi diagram of traditional villages in Chongqing City

3 重慶市傳統村落空間分異的影響因素

3.1 影響因子遴選

重慶市傳統村落空間分異是自然因素與經濟社會因素共同作用的結果,通過對相關論文的收集整理,選取高程、坡度、地形起伏度、水系、土地利用、地質災害危險性等自然因子與交通、二三產業產值比重、農業化率、人口密度、人均GDP、文化、城鎮化率等經濟社會因子[12-14],經相關性檢驗與剔除,最終確定9個因子,運用地理探測器方法對重慶市傳統村落保護水平進行相關性分析。詳見表3。

3.2 最優參數選擇

使用ArcMap10.8與RStudio軟件對9個自變量進行數據離散化測試,離散方法包括相等間隔分類、自然斷點分類、標準差分類、幾何間隔分類與分位數分類。篩選出空間數據離散的最佳尺度,將9個自變量由數值量轉為類型量,借助地理探測器進行因子探測與交互探測。結果顯示,離散方式不同與區間數量組合方式不同都會對q值產生影響,每個影響因子的空間離散方式也不一樣,故將q值最大時的分類方式與分類間隔作為地理探測器的最優參數進行影響因素分析。

3.3 因子探測

因子探測結果顯示,各因子的P值都小于0.01,通過顯著性檢驗,說明對重慶市傳統村落空間分異均有顯著影響,因子探測結果可靠。進一步對各影響因子解釋力進行分析,發現各因子的解釋力排序為:q(X9)>q(X2)>q(X7)>q(X8)>q(X1)>q(X4)>q(X3)>q(X6)>q(X5)。其中,非物質文化遺產與地形起伏的解釋力超過50%,是最顯著影響因素,各區縣非物質文化遺產數量、保護力度與開發現狀是重慶市傳統村落分布密度的決定因素。且重慶以山地地貌為主,地勢起伏大,自然環境使村落受外界沖擊較小,客觀上為傳統村落的保留提供了天然條件。其次是農業化率、城鎮化率、高程、公路密度、水系密度、人口密度與人均GDP的解釋力均在20%以上,說明自然地理與社會、經濟、文化交互影響著村落的空間分布。詳見表4。

3.4 因子交互探測

對9個影響因子進行交互探測,利用Origin中的熱力圖反映重慶市傳統村落分布密度的影響因子交互探測作用力大小。結果表明,各自變量的影響作用并不獨立,存在交互作用,任意兩因子的相互作用均大于單一因子的解釋力,且表現出非線性增強或雙因子增強效應,即各因子間的交互作用能更好地解釋村落空間分布差異。

從傳統村落分布密度來看,各區縣高程與非物質文化遺產因子交互對傳統村落空間格局的影響最強,q值達0.981。X8∩X9、X4∩X9、X7∩X9、X5∩X7、X2∩X3、X1∩X6、X1∩X4、X5∩X9等因子交互的q值均在0.9以上,其中X9交互最為頻繁,進一步說明傳統村落分布密度是自然地理與社會、經濟與文化因素協同作用的結果,且交互后的解釋力更高。與X1、X3交互的各因子交互類型大多為非線性增強,提升作用較明顯,說明高程與河流密度影響著村落的選址與布局。其余交互因子q值未達到極為顯著的0.9,但交互后解釋力均有很大提升。詳見圖3。

圖3 因子探測熱力圖Fig.3 Factor detection heat map

4 結論

以重慶市201個傳統村落為研究對象,通過平均最近鄰指數(ANN)、Voronoi圖分析法、核密度分析法等分析重慶市傳統村落的空間分異,運用最優參數的地理探測器揭示其背后的影響因素,得出結論如下:①重慶市傳統村落空間分布呈現顯著的集聚分布特征,主要集中在渝東南的酉陽、秀山與石柱等區縣,形成主城九區低密度區與渝東南顯著密集區。②傳統村落空間分布密度在空間上表現為高值區縣相鄰,低值區縣相連,“大集聚、小分散”的空間格局。③地理探測結果表明,重慶市傳統村落空間分異主要受非物質文化遺產規模、地形起伏度、高程、農業化率與城鎮化率等因素影響,單因子探測存在明顯的差異,因子交互存在明顯的協同增強效應,說明重慶市傳統村落空間分異是自然地理與社會、經濟、文化等多因素共同作用的結果。