我国传统村落研究中地理信息系统的应用*

苗晏凯 罗萍嘉 常 江

(中国矿业大学建筑与设计学院， 江苏徐州 221116)

我国语言文字中的“传统”一词是指历史延续传承下来的思想、道德、文化、制度、习俗、艺术和行为等。“传统”最重要的特征是强调从古到今文化和精神的延续和发展，诠释了一个长期的动态变化过程。因此，对那些始建年代悠久，历经较长年代浸润，至今仍然以农业人口为主，并延续传统生活方式的村庄用传统村落这一概念来阐释[1]。国外关于这类型的村落研究开端较早，主要从空间结构和布局模式、旅游开发及其影响、可持续发展、文化景观和村落更新等方面展开[2]。同时，在欧美等发达国家，地理信息系统(GIS)已应用于历史学和文化地理学的多个方面，并逐渐成为相关社会科学研究的工具。2010年，Andrew提出GIS可视化功能可以成为展示历史数据和大量研究成果的新媒介[3]。蔡建2007年发表的关于GIS技术在古村落保护规划中应用的文章，拉开了GIS在中国传统村落中应用研究的序幕[4]。作为一种技术手段，GIS强大的数据分析功能对传统村落复杂的地形地貌、历史元素、建筑景观风貌等信息进行归纳整合时，可以将这些数据综合分析并清晰梳理传统村落与这些信息要素的关系，凭借这一优势，运用GIS为技术方法的传统村落研究也获得了丰富的科研成果。

本研究统计了2012—2019年中国知网中以“传统村落、GIS”为关键词的所有期刊文献(剔除掉与本主题无关的期刊论文)，然后全面梳理出研究现状、研究方法的应用发展、研究热点和研究趋势，并预判未来研究走向，以期对我国传统村落的科学化保护和现代化振兴提供参考。

1 GIS在传统村落中应用研究的现状

2012年，四部委发布《传统村落评价认定指标体系(试行)的通知》后，我国利用GIS技术在传统村落中的应用研究数量在2014—2015年出现井喷式增长。进一步来看，国内关于传统村落地理信息的研究大量集中在空间分布及其演化上，且衍生出诸多与其相关的研究热点。研究中以定量分析为主，主要用GIS，Citespace，SPSS等数据处理软件来对传统村落的空间地理分布、传统村落规划、传统村落空间保护等方面进行研究。2015年，这一研究的论文数量迅速上升，达到了21篇。并且在之后的发文数量来看，每年都比上一年有所增长，如图1所示。研究内容也呈现出多样性与复杂性。

图1 2012—2019年GIS在传统村落中的应用研究成果数量分布Fig.1 2012-2019 GIS quantitative distribution of applied research results on traditional villages

越来越多的研究表明，数字技术的进步已经使传统村落研究的多样化成为可能[5]。GIS技术深刻改变了我们对传统村落的认知，也激发了学者们对于传统村落数字化研究的热情。

2 GIS在传统村落中应用研究的主要观点

传统村落形成原因和分布特征的研究数量在所有论文中占据53%(图2)，受关注度较高，成为了该领域学者研究的重中之重。论文观点主要分为三大类，这三类观点中的主要因素直接或间接造成了我国传统村落地理空间分布上的差异。

a—主要对象； b—主导因素。图2 GIS在传统村落中应用研究的主要对象及空间分布的主导因素Fig.2 Main objects of GIS applied research on traditional villages and main leading factors of spatial distribution

2.1 自然因素主导

综合学者应用GIS将自然要素的地理信息逐个与传统村落的分布特征进行关联分析时发现，传统村落分布受自然要素约束痕迹明显，在分析结果中显示出地形、河流、海拔、气候、自然资源等自然条件适宜的地区，传统村落的数量较多，密度较高，多数呈聚集型空间分布特征，且与传统村落形成原因具有一定相关性，反之则少。如陈青松利用GIS分析了四川225个传统村落周围的地形、地貌因素对于村落分布的影响，分析表明海拔高度、坡度、坡向分别是村落形成的关键要素，特别是在高海拔地区，传统村落分布越密[6]。如李小芳利用GIS研究分析江西省传统村落在空间分布上呈现聚集状态，区域分布呈现不均衡性，最终结果表明传统村落的分布与地势之间存在相关性，很多传统村落集中分布在相对较低、较平坦的地带，顺应河流水系分布[7]。这一系列研究表明，GIS帮助学者们能够客观全面地将传统村落与自然环境关系进行清晰的梳理。

即使自然环境对传统村落的空间分布作用较为突出，且每个要素都有其明确的指向性，但是本研究所检索的论文多是以省域尺度视角来分析原因，各省之间的自然环境存在差异性，并不能一概而论。

2.2 社会因素主导

社会因素在三类影响因素之中的分异特征较为明显，即社会因素在不同区域的传统村落分布相关性之间存在差异。

GIS通过将社会因素的要素量化处理，并将其综合评价，得出与传统村落分布特征的关联性数据，然后计算与其关联性最高和最低的要素，最终总结分布规律，使分析结果更加明确，更具说服力。社会因素主要包括区域交通、城乡经济发展水平、城市化率、城市与距离、产业牵引、地区政策等。多数学者认为传统村落内外部的交通越发达，城乡经济水平越高，城市化进程越快，距离中心城市越近，对于村落的影响就越明显，造成传统村落的分布数量就越少，村落形态也难以保存下来。可以看出，社会因素与传统村落的分布数量呈负相关。如李伯华利用GIS对湖南省传统村落进行空间分异规律分析，选取了101个传统村落探讨其区位条件与社会因素的关系，研究表明：湖南省传统村落的分布特征为聚集型；相对闭塞的地区环境、险要的地势特征、交通不便以及落后的社会经济条件等，都为保留传统村落提供了条件，成为影响湖南省传统村落空间布局的重要因素[8]。如席建超利用GIS比较的野三坡三个传统村落在旅游业引导下旅游地乡村聚落的空间演变规律，发现村庄离主要景区距离越近,土地集约利用程度越高,旅游承载能力越突出,村落风貌格局变化越大，缺失原真性也越明显。相反，由于某些传统村落没有出现新兴产业的带动效应，逐渐形成“空心村”[9]。

值得指出的是：在某些地区和省份，由于区位条件与社会经济条件不同，社会因素与分布数量之间呈现出正相关关系，如关中美利用GIS分析中原经济区传统村落与中心城市距离的关系，研究表明中原经济区69%传统村落距离城市中心的距离小于全国平均水平[10]。这说明城市与传统村落之间复杂的共生关系使得传统村落在区位距离的帮助下反而得到了保护和发展。类似的观点虽然是少数，但是对今后的研究也具有特殊意义。

2.3 人文因素主导

人文因素对于传统村落的形成与分布相较于前两者影响较小，原因是各个因素之间相对独立，相关性较低。人文因素主要包含人口、历史、文化、民族特征、战乱等，学者们运用GIS将这些扁平化的人文特征信息转化成立体化的人文特征空间数据，与传统村落进行空间自相关分析，有助于学者直观了解这两者之间的关联程度。如郭文炯通过GIS分析传统村落与人口变动的耦合关系，证明山西省北方地区一定数量的人口为传统村落的分布提供了条件，传统村落的扩张也正是由于区域内人口饱和，而被迫向外扩展寻求新的居住区域，以维持原有的活动形式[11]；四川省因其灿烂的历史文化，留下了很多文化遗产，如历史文化名城、文化遗址、民俗活动等，成为了维系传统村落人与人、人与物、物与物之间互相交流的特殊纽带，使得传统村落聚集在这类区域；云贵高原地区少数民族众多，在村落建筑和景观、村落承载的非物质文化等方面的价值独具特色且风格鲜明，大量极具民族特色的少数民族传统村落的形成，丰富了传统村落的文化内涵。而村庄独有的传统文化是村落未来空间格局不断变化的主导因素。

影响传统村落的自然、社会、人文因素三者之间存在明确的耦合关系，许多传统村落不仅在地域上相互毗邻，而且社会属性近似，联系紧密，中国传统村落的形成和发展是三者长期以来共同作用的结果。但是，由于自然因素决定了人类赖以生存的物质条件及生存环境，所以社会和人文因素长期受制于自然因素，这也使得自然因素在传统村落的形成和发展过程中尤为重要。

3 GIS在传统村落中应用研究的发展

虽然GIS研究方法的使用已经发展了十几年，但是随着研究的深入和丰富，与其结合的数据处理软件也越来越多。该方法由于充足的数据量，在特定地理区域中分析处理空间分布的现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题都具有强大的优势，更重要的是它对于传统村落数量众多、村落信息丰富庞杂的情况具有其控制性和针对性。但也正因为它的数据量巨大，对于范围小、数据少的样本，数据分析的结果就不具备说服力。

鉴于此，学者们利用社会学分析法或数学模型来对传统村落进行一个或者几个维度的分析方法来进行研究。如马勇利用地理空间计量方法回归模型，重点剖析影响长江中游城市群传统村落可达性水平重要因子的具体影响程度，并考量其空间异化效应，在探究影响因素上，引入叠加分析法呈现水体与传统村落的区位关系，利用线密度分析法探讨公路网密度与传统村落的关系，然后利用此模型分析各村庄可达性水平的重要影响因素[12]。唐晓岚将GIS与层次分析法相结合，并将其应用于传统村落景观价值评价中，将复杂的评价过程数量化和模型化，使整个评价分析过程在定性的指导下定量比例尽可能占据主导，从而提升评价的可靠性和有效性[13]。李伯华基于参与性农村调查和评估、GIS空间分析等方法，分析湖南省江永县兰溪村的人居环境空间演化过程、形式和机制。证明演化过程是在旅游市场需求和政府政策引导、空间行为转变和自组织反应力的两重驱动因素作用下的结果[14]。诚然，这类研究也有局限性，其研究成果未能从微观视角来分析传统村落文化内涵及其价值等内容。虽然这是GIS作为一种分析工具的缺陷，但这也是未来传统村落与其他学科交叉研究的一个发展方向。

未来的GIS在传统村落应用研究过程中，方法的更新只是一个趋势，更重要的是通过技术整合优化改良的方法得到关于传统村落自生性、传统村落人文精神内核的信息。通过定性和定量结合的研究方法，探讨在数字化保护和现代化的背景下，如何深化对传统村落的认识，提取传统村落文化基因[15]。

4 GIS在传统村落中应用研究的热点

根据知网文献数量统计，GIS在传统村落中应用研究的文献有231篇，其中关于空间分布规律的占53%，空间保护占21%，空间规划占14%。其余文献都是对单一问题进行阐述和分析，多数以社会人文为主要研究对象，虽然文献重复较少，但是也具有一定的研究价值。由图3可以看出：传统村落空间分布与影响因素、传统村落数字化空间规划、传统村落空间保护数据库成为了主要的研究热点。随时间推移，研究此领域的学者不断增多，新的观点也逐渐朝着传统村落社会人文等具体问题方向聚焦。

空间分布； 村落规划； 村落保护； 其他。图3 GIS在传统村落应用研究中的主要课题的文献数量在不同年份的分布情况Fig.3 Distribution of the amounts of literatures in the application of GIS on traditional villages

4.1 传统村落空间分布与影响因素

中国传统村落数量庞大，四部委公布了前四批共4 153个传统村落。从全中国的尺度去分类，传统村落的分布类型主要分为凝聚型、均匀型、随机型三种分布方式，我国传统村落的分布类型主要为凝聚型，且主要集中在云贵高原，东南—湘西、皖南—闽西北、晋—豫、滇西北五大中国传统村落聚集区[3]。

部分学者从省域或市域尺度视角进行研究，研究内容及结果也更加具体化。如汪兴毅通过GIS空间分析和Excel数据处理功能，以安徽省传统村落作为研究样本，分析传统村落空间分布，研究表明山地地形带来的空间分离效应和城市扩展带来的社会经济发展是支撑传统村落生存和消亡的关键因素[16]。进一步来看，从宏观、中观到微观尺度，以空间分析为主的传统村落研究成果目前较为丰富。然而，传统村落历史文化是历经漫长岁月冲刷而成的，因此，时间也是极为重要的研究尺度。尽管多数研究暂时没有涉及，但是从传统村落研究的整体性和系统性出发，当前还存在着问题和不足。为传统村落的研究提供时间这一参照要素，将为研究传统村落的时空分布与影响因素的关系奠定基础。

相关研究证实了不同地理条件下传统村落空间分布与自然、人文、社会等因素的相关性存在显著差异，这些因素是否对传统村落的迁移或保留存在直接影响，仍需要进行深入的解析。

4.2 传统村落空间保护数据库

根据第三届中国古村镇大会的统计，近15年来，中国每天有80～100个村庄消失，其中传统村落每天消失1.6个。因此，保护和传承有历史学、美学和科学价值的传统村落是我国传统村落研究领域重要内容。但是这种保护不是机械的保护，对于传统村落，既要避免“建设性破坏”，也要避免“保护性破坏”。传统村落空间格局不是建筑物的空壳，而是居民生产和居住的真实场所，也是传统村落的主体。

因此要重视传统村落内村民提高住房条件、改善生活水平的需求。要制定适宜政策，引导村民的住房修缮行为，避免传统村落内住房加建、改建、破坏传统格局，造成无法挽回的建设性破坏。将GIS技术应用于传统村落的空间保护，可以填补原先管理模式下成本高、村民参与度低的缺点，并且能够提高传统村落的数据使用效率。将GIS数据库运用于单体建筑保护档案的建立，实现传统村落空间保护信息的共享，获取空间演化虚拟三维模型，并建立住屋保护规划基础。首先，创建易于检索建筑档案及属性表，可以及时查询传统村落建筑保护现状，进而改善传统村落的管理，实现科学保护；其次，将数据库运用在传统村落的振兴和发展，延续传统文化脉络，激活当地旅游业及服务业，为当地创造可观的经济效益[17]。

过去的传统村落保护模式已经不适用于今天被城市化快速占领的乡村。因此，传统村落的空间保护应该具备一种科学合理的保护模式，这是更新传统村落空间保护手段的必然趋势。

4.3 传统村落数字化空间规划

传统村落的空间是由当地人文和自然环境长期共同影响而产生的，空间信息数据复杂。空间分析可以对地理要素的方位和形态特征数据进行提炼和分析，这是GIS作为信息分析工具的主要内容之一。普通的空间数据处理工具，大多采用经验分析方法，对具体的空间数据无法进行科学全面的分析和处理。GIS软件可以管理和分析大规模空间数据，数据处理效率高，可以更好地帮助决策者选择和优化设计，提高传统村落数字空间规划的科学性。

虽然传统村落的范围相较城市的范围可能偏小，但是利用GIS进行乡村尺度的规划近年来却不断增长。将GIS技术应用于传统村落现状调查和保护规划设计当中，从整体上客观分析传统村落整体空间形态，精准保护传统建筑，并在此基础上得到综合规划分析专题图纸，可大大提高规划工作效率，为后续管理提供技术平台，最终为保护规划提供科学依据。章露以洽湾镇船型村为例，阐述了GIS在传统村落保护中的实际案例，通过运用传统村落周边计算机辅助设计地形图快速建立数字模型，在综合直观的分析模型之上建立视线分析，合理判断了在规划设计之前对传统村落视线通廊保护的重要性[18]。

相关研究从宏观角度探讨了传统村落数字空间规划的技术路径，实现了传统村落规划信息的深度分析、有效处理和便捷反馈，推动了传统村落规划工作的数字化、信息化、科学化转型，为传统村落规划提供了更加客观合理的平台。

5 GIS在传统村落中的研究趋势转变

由于GIS在传统村落应用研究中的多样化，以及传统村落社会学研究方法的融合和回归，2017—2019年，对于传统村落中人与环境要素共生关系的评价和分析，得到了学者们的广泛关注，此类论文数量也迅速增长。

相较于传统村落空间分布、保护数据库、数字化空间规划这些固有的研究热点，传统村落共生关系中村民自身与村落环境要素之间的耦合关系突出了“人”这一重要的主体研究视角，而不是用GIS将自然条件等客体既有的数据信息进行简单的数据叠加和关联分析，这是此领域重要的趋势转变。从最初以传统村落建筑风格、景观肌理特征总结为研究目标，到后来的传统村落空间分异规律的探寻，再到如今围绕人而展开的传统村落人文精神内核的探讨，这种趋势变化是必然而非偶然，因为无论技术手段的创新进展到哪一阶段，大数据技术终其根本是一种帮助人们认识和改造世界的工具，研究的对象终归是人类自身及其主观感知到的环境。传统村落形成的社会是生于斯，死于斯的社会[19]，传统村落里的人与人、人与物、物与物是一种熟悉的状态。传统村落的一切与周边事物一起生长，相互依存。不仅如此，物质流动作为影响农村社会空间的要素，相较于人，主观性较弱，且作用范围和强度偏低，但是与传统村落人居环境的微改造联系紧密。因此，这看似无形的联系却在传统村落空间演变中不断渗透，起到了不可忽视的作用。

近年来以GIS为主、社会学研究方法为辅的论文呈现增长趋势，这就说明，曾经仅以定性分析为主的传统村落研究在经过定量分析的热潮退却之后，又重新回归到本不应被忽视的位置上来。因此，本研究认为GIS在传统村落的研究不能仅仅依靠数据来解决如此复杂的传统村落问题，而要融合更多社会学研究方法，以定量与定性紧密结合的方式得出更具价值的成果。这也对日后的研究提出了新的和更高的要求，未来的研究方向也会在这种必然的指引下出现更加丰富的研究成果。

6 GIS在传统村落研究中关于人文精神的探讨

GIS作为一种大数据处理技术，虽然为传统村落的保护和发展提供了更加精准的判断。然而，随着研究内容的深入及研究热点的变化，对于传统村落人文问题的探讨，仍然离不开人的思考和判断。当今热谈的科技使用中的人文缺失，原因就在于“唯科技论”下科技文化与人文文化的失衡所造成[20]。传统村落是承载农业社会时期人们聚居劳作和繁衍生息等社会行为的场所，人文文化深深植根于传统村落土壤之中，但是数据热潮却在一定程度上抑制了人文文化的表达。

传统村落人文精神的保护实质首先是人的问题, 其次才是物质和空间的问题[21]。伴随着信息通信技术的快速发展和入网门槛的大幅度降低，关于我国城乡发展的研究已经全面进入数据支撑分析时代，村民的生活方式和社会文化生产方式正在发生巨变[22]。以GIS为主的大数据工具不仅将“无形”的人文精神转化为更为直观的数据信息，还将深刻推动乡土社会秩序的变迁和重建，改变乡村与外界交流的方式和方法。如过去由于低可达性而不为人知的自然美景，尤其是我国西部地区丰富的自然与人文景观所展现出的强烈空间异质性，通过GIS大数据背景下的景观价值评价以及新媒体的传播日益展现出新的乡村形象，村内的传统文化、民俗遗存作为乡村特有资源也不断地输出给外界，完成了信息的迭代交换[23]。

因此在这种背景下，对于将GIS运用于传统村落人文精神的研究现状，具备三个特征：一是运用于传统村落研究的大数据工具的研究趋势正逐渐侵蚀村落以人为本的社会学研究本底，忽视了传统村落的自我价值和文化沉淀；二是GIS等分析工具为传统村落人文精神的科学研究提供了新的视角和手段，通过信息工具所获得的高精度地理数据，结合社会学分析有助于更准确地研究传统村落多层次的文化厚度和肌理，使研究结果更具有参考价值；三是结合近年来的研究成果发现，通过GIS分析，传统村落人文精神与地理空间演变存在着相互依托、交替耦合的联系。同时，随着深入挖掘人文精神的内核如传统文化、风貌遗存等，大数据等研究方法的适用范围也逐渐被其优化调整，逐渐平衡数据热潮所带来的人文主义精神缺失的现象(图4)。

图4 传统村落研究中关于人文精神的关系示意Fig.4 The flow chart of relation between GIS and humanistic spirits of research on traditional villages

7 结束语

从2012—2019年关于GIS在传统村落应用中的研究来看，传统村落的空间分布研究是这个领域的主要研究对象之一。文化传承、村落保护以及规划是GIS在传统村落应用研究的核心主题。多学科和多方法融合将是未来研究的重要方向。传统村落与村民密切的内在联系将成为研究热点，传统村落村民的物质与精神需求将在研究中逐步得到重视，确保传统村落可持续发展是相关研究的共同目标。