李爱娟 黄春华
(1.南华大学土木工程学院，湖南 衡阳 421000；2.南华大学建筑学院，湖南 衡阳 421000)
1 概述
快速城市化背景下，传统村落的社会经济、人居环境等方面都不同程度受到冲击，而传统村落的空间形态在人为干预和规划下不断走向规整化，导致其内部空间构成要素和组织形态都发生了巨大改变，传统村落原有的空间肌理遭到极大破坏，地域特色风貌也逐渐丧失，出现了千村一面的同质化现象。因此，如何使传统村落原始的空间形态能更好的保护和传承下去是目前亟待解决的问题。
20世纪初，国外学者就开始了聚落形态的研究，形成了聚落形态学的一系列理论，并探索用GIS来解析空间形态。国内对于聚落形态的量化分析还处于起步阶段，现有研究成果一般是对村落边界形态及村内部空间构成要素进行分析[1]，或是从地理学角度对村落空间分布特征及影响因素进行研究[2]。对于湘南传统村落的研究，目前集中在单个或多个传统村落的保护开发、景观基因[3]、建筑特色[4]的定性描述，而针对村落空间形态的量化研究成果较少。本文运用景观生态学、聚落形态学等相关方法分析湘南传统村落的空间形态特征，并利用典型案例探索其空间形态的数据化展示，是对湘南传统村落研究成果的补充，也对湘南传统村落的数字化建设、分析评价及保护规划具有重要参考价值。
2 研究范围及数据来源
2.1 研究范围
湘南地区位于湖南省南部，包括衡阳市、永州市、郴州市在内的34个县市区，总面积约为5.7万km2，人口约1 880万。湘南地区的地形大多为山地和丘陵，地势呈现东南高、西北低的趋势，山体众多、耕地较少、水资源十分充沛。湘南地区因其独特的地理位置、丰富的自然资源及悠久的湘楚文化形成了许多极具地域特色的传统村落。
2.2 数据来源及处理
1)以住建部公布的5批中国传统村落中的203个湘南传统村落为研究对象，通过Google Earth和百度坐标拾取系统获取地理位置信息及遥感影像图，但因有些村落在地图上无法找到或已与其他村落合并，最终只找到195个(如图1所示)。
2)将195个村落的高清遥感影像图导入CAD，参考浦欣成的研究成果和湘南传统村落的基本情况，以100 m虚边界尺度为最长距离，连接村落边缘单体建筑及构筑物的转角点，描绘村落边界形态。
3)典型村落的数据是用大疆无人机实地拍摄，在CAD中精确描绘各个村落的单体建筑、院落围墙等构筑物要素及村落边界形态。
3 湘南地区传统村落边界形态特征
3.1 基于长宽比系数的初分
借助景观生态学及分形几何学的相关理论和研究成果，采用长宽比系数、形状指数来分析湘南传统村落的边界形态特征。长宽比系数是指村落边界最小外接矩形的长轴与短轴的比值，亦是区分村落形态最直接的方式，公式如下：
其中，λ为村落边界形态的长宽比系数；a为长轴；b为短轴。λ>2，为带状村落；λ<1.5，为团状村落;2<λ<1.5为具有带状倾向的团状村落。
利用谷歌地图及CAD处理后的边界形态对196个传统村落进行初步分类，根据公式对长宽比系数进行计算，结果显示带状倾向的团状村落为47个，占24.1%，团状村落为129个，占66.1%，带状村落为19个，占9.74%。因此初步认定湘南地区传统村落大多为团状。
3.2 基于形状指数的细化
经由长宽比系数初分之后，为了对村落边界形态进行更为深入的定量分析，可采用形状指数进行计算，形状指数是村落边界凹凸程度及复杂程度的表现，公式及量化标准如下(见表1)：
表1 形状指数量化标准
其中，P为村落边界形态的周长；λ为长宽比系数；A为村落边界形态面积。S值越大，则表示村落边界形状凹凸程度越大，边界形态也越复杂。
根据公式对形状指数进行计算(见表2，表3)，统计可得：湘南传统村落以团状为主，有148个，占总数的75.9%，其整体形态大多趋近于不规则矩形或圆形，且不表现出明确的方向性，内部道路呈网状，建筑布局以村中心宗祠、广场、风水塘等为核心呈现辐射状，如宜章县腊元村、永兴县井岗村、桂阳县庙下村等。带状村落为18个，占9.23%，此类村落大多是由河流、道路等要素引导，往一个方向形成条带状分布，而村落内部则以一条主要线性街巷空间为轴线组织建筑布局，如永兴县板梁村、耒阳市石枧村、江华县井头湾村等。指状村落则为两种形态的混合，整体形态呈发散态势，多位于山谷沟壑之间，其形态受地理环境或不同时期发展方向改变而自然形成，如桂阳县地界村、衡东县夏浦村等。
表2 湘南地区传统村落形态类型统计
表3 部分村落边界形态图示
4 湘南典型传统村落空间形态特征
4.1 研究样本的选取
基于195个湘南传统村落边界形态的类型划分，综合村落分布、规模、建筑保存完整度等因素，最终选取耒阳县石枧村、永兴县板梁村、汝城县外沙村、新田县河山岩村、衡东县夏浦村、宜章县腊元村6个典型传统村落进行实地调研，在微观层面，利用建筑密度、公共空间分维值进一步量化分析，探究其内部空间形态特征。样本具体情况如表4，图2所示。
表4 6个典型村落信息
4.2 建筑空间
建筑密度可反映村落内部单体建筑间的疏密程度，建筑密度越大，村落空间布局越紧凑，建筑密度小，空间布局越疏散，建筑密度一般用村落建筑面积与总用地面积的比值进行计算(见图3)。计算可得，6个传统村落建筑密度的平均值为0.38，高于平均值的村落为板梁村和外沙村，建筑密集程度高，村落内可用的建设空间较少，而石枧村、河山岩村、夏浦村、腊元村建筑密度相对较低，村落内公共空间及可建设用地较多。
情况 5.1 若f3(v)=0,此时最坏的情况是v点关联7个6-面,v的邻点全部为3-点且这些3-点均关联着一个三角形。由R1,R2.1,R3.1或R3.2或R3.4得
4.3 公共空间
村落公共空间的形态呈现复杂化及破碎化的几何形态，具有分形的特性，因此可借助分形理论来分析湘南传统村落的公共空间。分形理论中常用分维值来表示图斑的复杂度及破碎程度，而公共空间分维值比建筑密度的量化描述更为精准，可弥补建筑密度的不足。公共空间分维值的计算公式如下:
其中，D为公共空间分维值；P为公共空间外轮廓的周长；A为公共空间的面积。分维值的取值一般在1～2之间，数值越接近2，则公共空间形状越复杂，破碎度也越高；反之，公共空间形状就越简单。
为使公共空间斑块更为完整的提取，可将村落边界形态向外扩2.5 m，从而计算公共空间分维值(见图4)，结果显示：公共空间分维值的平均值为1.46，6个传统村落的公共空间分维值都较高，其中，板梁村、外沙村、腊元村的空间结构化程度比石枧村、河山岩村、下浦村更高，公共空间形态更为复杂多样。将村落建筑密度与公共空间分维值进行对比(见图5)，可得，村落内建筑布局紧密，在一定程度上其公共空间也更丰富，6个村落虽然建筑密度不一，但是其空间结构的致密化程度却较为一致，内部公共空间体验感较好。
4.4 内部构成要素与边界形态的关系
1)建筑空间与边界形态的关系。
将村落建筑密度与形状指数进行对比分析(见图6)，可得：建筑密度与形状指数大致呈现正相关的趋势，即村落内建筑分布密集程度越高则边界形态就越丰富。但比较例外的是，夏浦村与河山岩村的建筑密度较低，形状指数却很高，这是因为两个村落的建筑分布较为稀疏散乱，且建筑间距较大，从而形成了复杂多样的边界形态。
2)公共空间与边界形态的关系。
将村落建筑密度与形状指数进行比较(见图7)，可得，公共空间分维值与形状指数呈现正相关趋势，即村落公共空间致密化程度越高则边界形态越复杂。而夏浦村公共空间破碎程度与其他5个村落基本一致，边界形态却比别的村落更复杂，这是因为夏浦村村落规模较其他村更大，向外扩张的趋势明显，在同样结构化的程度下，村落内的公共空间受到建筑界面的挤压更为严重，公共空间体验也将更为丰富，于是村落边界的空间形态也因此变得复杂。
5 结论
利用长宽比系数、形状指数从整体层面对湘南地区195个传统村落的边界形态进行量化分析，探究湘南地区传统村落的边界形态特征，根据边界形态分类结果综合选取6个具有典型特征的传统村落进行实地调研，利用建筑密度、公共空间分维值从微观层面分析湘南传统村落的内部空间形态特征，得出以下结论：
1)湘南地区传统村落以团状为主，有148个，占总量的75.9%，其整体形态呈现不规则矩形或圆形，内部道路一般为网状，建筑布局特征明显，大多以村中心宗祠、广场、风水塘等为核心进行建设。
2)6个典型传统村落中板梁村与外沙村的建筑密度较高，建筑分布较为集中，而石枧村、河山岩村、夏浦村、腊元村建筑密度相对较低。6个村落公共空间都较为破碎，空间结构性都较强，其公共空间的体验感也都较为丰富。从村落内部构成要素与边界形态的关系来分析，总体上来说，村落内建筑分布密集程度越高则边界形态越丰富，村落公共空间致密化程度越高则边界形态越复杂。
