专栏名称: 乡村与城镇建设
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【2018.3期】基于卫星影像的传统村落平面形态识别研究——以保定西部传统村落为例

乡村与城镇建设  · 公众号  ·  · 2018-05-05 21:00

正文

------据说搞村镇的都关注了我们------


2017年 8 月住房城乡建设部办公厅下发《关于做好第五批中国传统村落调查推荐工作的通知》。通知指出,这是最后一次开展全国性的中国传统村落调查工作,为完成基本健全的中国传统村落名录,力争将所有价值突出的传统村落纳入其中。传统村落采用逐级申报的形式,县级住房城乡建设等部门将拟推荐村落名单及推荐村落材料上报省级住房城乡建设部门;省级住房城乡建设部门再将初审通过的拟推荐村落名单及上述推荐村落材料报住房城乡建设部。但是由于部分村落位置偏僻、信息闭塞且地方财政紧缺而无力进行全面的调查,给传统村落发掘工作造成阻碍。面对此种困境,一方面加强传统村落保护的财政支持,另一方面鼓励、引导社会各界力量发掘有价值的传统村落。本文基于有关传统村落相关研究调研实践方法总结,将基于卫星影像的传统村落平面形态识别作为传统村落发掘的辅助方法。目前卫星影像获取途径增加,分辨率有所提升,而且相关分析软件可操作性增强,更有助于此方法在实践中的应用。


卫星影像


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卫星影像概述


卫星影像是通过数学运算将卫星远程拍摄得到的若干幅卫星遥感影像按照地理坐标拼接镶嵌而形成的影像图。卫星影像包含的地物形象丰富,色彩接近真实地物可辨识度高,能够满足多种需求。目前卫星影像的应用已由政府职能部门逐步推广到国土资源、农业、城乡建设、林业和水利等公共领域。发展至今卫星影像的来源越来越多,例如法国的SPOT卫星、美国的 IKONOS 卫星(伊科诺斯卫星)及 QuickBird 卫星(由美国 DigitalGlobe 公司发射,此商业卫星提供的卫星影像分辨率已达到亚米级别,为 0.61m [1]


保定西部地域面积辽阔,受自然环境、卫星影像分辨率及个人视觉分辨能力等因素的影响,传统村落平面形态在卫星影像中的显现会出现同一平面形态在不同的条件下呈现不完全相同的特征,例如夏季植物繁茂,传统村落平面形态会出现遮挡,不同天气、季节条件下传统村落平面色彩有一定变化。给基于卫星影像的传统村落平面形态识别带来困难。另一方面卫星影像是某一时刻地物的影像记录,地物包括民居在内,会由于人为及自然原因而发生变化。要对传统村落平面形态做出准确地判读,要了解地物光谱特性,明确影像获取时间,更为关键在于对研究区域传统村落平面形态的总结分析,以提高识别效果。


2
卫星影像相关分析软件


目前能够获取卫星影像的相关软件众多,如GoogleEarth、 ArcGIS 、百度地图及全能电子地图下载器等,本文依托全能电子地图下载器进行传统村落平面形态识别研究。全能电子地图下载器作为专门下载地图瓦片数据的软件,同样能够实现不同地域卫星影像的查询、浏览及分析。该软件可以从其他各类网络地图中下载地图瓦片并拼接成大图,内置全国近 3000 个县级行政区划单位的边界坐标,能够准确获取县域完整卫星影像图。目前研究区域可获取的卫星影像有效分辨率为 1m 左右(即当地物宽度为 1m 时在卫星影像上显示为一个像素点,继续放大则以马赛克的形式显现),相应的视角海拔高度( EyeAlt )为 500m 左右。在此分辨率的卫星影像上,可以观察村落布局、建筑轮廓及屋顶大概形式,能够满足传统村落平面形态识别研究的需要。传统村落平面形态的解释主要采取目视判读的方法,对于卫星影像上易于识别的村落布局、院落组合、建筑单体等传统村落平面形态特征采用直接判读的方法进行分析和解释。对于出现植被遮挡、色彩不易辨别,以及卫星影像获取时刻天气状况较差等干扰情况结合对保定西部传统村落平面形态的总结及相关图像资料进行推理判读解释 [2]


保定西部概况


1
地理概况


保定西部包括保定市区以西涞水县、涞源县、易县、阜平县、曲阳县、唐县、顺平县七县。保定西部北邻北京及张家口两市,西邻山西省大同市,南与石家庄市接壤。保定西部不仅文化底蕴深厚而且是京津冀西北部的生态涵养区。保定西部以太行山地亚区与太行山山前丘陵两大地貌为主,少部分地区属于山前洪积扇平原亚区[3]。平原地区地势平坦,民居营建受地形限制较少,如顺平南腰山民居依据生活需要及风俗习惯采用合院,为多进多轴院落组合且院落空间较为开敞。山地丘陵地区以坡地为主,坡度缓急是制约民居建设的主要因素。对此保定西部地区以地形改造为主,如进行填、挖方整理出空地以建造民居。但营建用地仍受到限制,因此民居顺应地形单幢建造,即便采用合院形式,院落空间较狭小且会出现迎合难以改变的地形出现不规则的凹陷或突出。就民居整体布局而言,平原地区较规整为街巷式,而山地多为自由式或线型式,且由于填挖方会出现高低错落的独特形式。


2
传统村落现状


《关于开展传统村落调查的通知》(建村〔2012〕 58 号)中指出,传统村落是指建村较早有一定历史积淀,传统资源尚得以保留且较为丰富,以及具有一定历史、文化、艺术、科学、社会、经济价值的村落。若村落符合选址和格局维持传统特色、传统建筑风貌完整保存较好、非物质文化遗产发展环境尚存具备传承人条件之一即应当被列为调查对象。据此摒除一种错误认识,传统村落即为列入中国传统村落名录的村落,以此引发对未被列入中国传统村落名录而具有保护价值村落的重视。传统村落保留着丰富的历史文化与民族风情,保护传统村落就是保护民族乡愁 [4] 。发现传统村落是其保护工作的第一步。


保定西部已列入中国传统村落名录的村落有:涞水县九龙镇岭南台村、顺平县腰山镇南腰山村、顺平县大悲乡刘家庄村3个,现已逐步完成村落建档与保护发展规划。该地区面广且山地众多,尚有一些具备传统村落特征的村落处于无保护状态。这 些村落由于经济发展较慢及人口流失等原因,现代新建民居较少,整体保留了传统建筑风貌,但部分民居闲置,年久失修,面临自生自灭的危险,其发掘与保护工作刻不容缓。发掘这些传统村落,要了解选址特征,保定西部大致分为以下几种情况:一是选址于山间盆地,道路从村落一侧通过,村落整体布局为街巷式;二是选址于坡地,顺应地形建造村落,呈自由式分布;三是在山脚背山面水而建,在山麓坡度较缓的地方,位于河流环抱的一侧,村落整体布局为线型式。


保定西部传统村落平面形态特征分析


1
村落布局特征分析


保定西部传统村落布局大致分为自由式、线型式、街巷式三类(图1)。


图1 村落布局模式图


(1)自由式多分布在山区,村内道路适应地势蜿蜒崎岖,民居顺应地形建造,朝向较为随意。由此形成的村落范围不规则,街巷划分无序,没有明确的村落中心。山脚坡地是此类村落的主要分布区,在基于卫星影像的识别过程中应加强对此区域村落的排查。


(2)线型式多形成在河流岸边,由于受到地形限制用地紧张,沿河岸一字展开,村落纵深较小,由一条主要街道贯穿整个村落。村落位于河流环抱的一边,即古人所说的 位。此类村落的识别过程中,要结合河流走势及山势进行综合判读,理解 枕山、环水 的传统风水选址理念。


(3)街巷式多分布在地势较为平坦地区,也是条件允许下传统村落的通用形式。其显著特征是村落轮廓清晰,用地方正,街巷横平竖直多以直角相交,且街巷主次、功能区分明确。在基于卫星影像的识别过程中,此类村落与应用灰瓦的现代村落易于混淆,应结合院落组合、建筑单体等传统村落平面形态特征进行辨识。


2
院落组合特征分析


传统村落的院落组合受到自然地理及社会人文等因素影响,而呈现出不同的组合形式,具有鲜明的社会、时代及地域特征[5]。保定西部院落组合有庭院类与单幢类两大主要类型。


(1)庭院类主要特点是,由不同使用功能的建筑及院墙围合,形成内向空间。例如,顺平县腰山王氏庄园,地处山前洪积扇平原,宅基地宽裕,不存在紧缩用地问题,庭院外轮廓方正,院落较宽敞 [6] 。唐县羊角乡花盆村位于山区,地势起伏较大,庭院布置多因地制宜,庭院外轮廓大体方正局部受地形影响而内凹,院落较狭窄(图 2 )。


图2 院落组合示意图


(2)单幢类是一种特殊的院落组合形式,不强调室外院落空间的利用,不存在或没有明显界限的私用院落。其建筑单体顺应地形沿等高线布置或承袭地势分散布置,村落布局比较灵活,朝向随意。


3
建筑单体特征分析


传统村落民居屋面可分为平屋面与坡屋面两大类,保定西部地区以坡屋面为主,坡屋面的材料主要为灰瓦(由于年代久远呈暗灰色,明度较低),且多为双坡硬山顶,在正脊缝及两山砌有正脊及垂脊,这一屋顶构造形态在卫星影像上的可识别性较强。


4
山区传统村落与现代村落平面形态比较


保定西部山区传统村落与现代村落平面形态的差异主要表现在以下三方面。


(1)传统村落布局受地形限制明显,多迎合地形地势,如民居沿等高线排布且村落布局较为松散,处于自组织形态,而又形成自然有序的村落结构;现代村落由于施工建造水平提升,受地形限制减弱,人为影响较大,村落布局较为规整,处于他组织形态。


(2)传统村落院落形态同样是合院也会出现不同的规制,如单进院与多进院、单跨院与多跨院,以及面积大小差异;现代村落院落由于受到宅基地面积的固化,而出现较为单一化的合院规制。


(3)传统村落的建筑形式多为坡屋顶,且多为三间五架,屋顶覆灰瓦;现代村落建筑形式多为平屋顶,而即便采用坡屋顶也是以现代材料为主,如彩钢瓦、树脂瓦、沥青瓦等,这与灰瓦在色彩及质感上有显著区别,且现代民居在体量上较传统民居大。


实例分析


1
基于卫星影像的传统村落平面形态识别概述


基于卫星影像的传统村落平面形态识别研究以卫星影像分析软件为工具,以对研究区域的传统村落平面形态特征总结为基础。传统村落中数量最多的建筑为民居,其平面形态识别要素有4点,即整体平面色彩、村落布局、院落组合和建筑单体形式。全能电子地图下载器视口右下角第一行显示有卫星影像获取年份及线段比例尺,第二行从左至右依次为地图级别①、比例尺、分辨率及经纬度,对视口地图进行缩放获取不同级别、比例尺、分辨率的卫星影像,依据已总结的传统村落平面形态特征对研究区域进行逐一排查。


基于卫星影像的传统村落平面形态识别以县级行政区划为单位对保定西部七县进行逐一排查。首先选择需要从网络获取的卫星影像类型,然后在软件行政区划栏中选定要排查的县,视口以红色边界划定县域范围。随后对县域范围内的村落进行平面形态识别,在此过程中需注意以下几点。


(1)地图类型的选择不是固定不变的,应根据实际情况进行调整。卫星影像的获取受到天气影响,致使单一来源的可靠性较低,会遇到部分地区卫星影像清晰度较差的状况,这需要改变地图来源。另外为去除地图标记干扰,在进行传统村落平面形态识别过程中需要将地图类型设置为卫星图,而当认定识别对象为传统村落,需要获取村名等地标信息时需要将地图类型更改为混合图。在全能电子地图下载器的控制栏中进行地图类型的选择。


(2)在县域内进行传统村落平面形态识别过程中需要按照从上到下、从左到右 , 即从北到南、从西到东的方位顺序进行排查,尽量减少遗漏。


(3)考虑到研究区域较大,需要熟悉传统村落的选址及分布规律,以提高识别效率。保定西部气候属于温带半湿润半干旱大陆性季风气候,在条件允许下民居朝向要满足纳阳、避风需求,这在一定程度上决定村落要选址于 负阴抱阳 之位,如山的南坡。另外河流 位、山前冲积扇、山间谷地等应列为重点排查区域。


2
基于卫星影像的传统村落平面形态识别过程


(1)当缩放卫星影像至地图级别为 14 ,其比例尺大致为 1/36000 ,分辨率为 10m 左右时,可以分辨村落整体平面色彩,进行初步识别。保定西部传统村落民居屋顶多为灰瓦,且时间久远,因此在卫星图上村落整体为暗灰色,明度较低;现代村落屋顶为水泥、彩钢瓦及其它现代材料,整体色彩为白色或点缀蓝红色斑,明度较高(图 3 )。


图3 识别过程一


(2)当缩放卫星影像至地图级别为 16 ,其比例尺大致为 1/9000 ,分辨率为 2m 左右时,可以分辨村落整体布局。保定西部多为山地,村落布局以自由式为主,村中现代交通已有所发展,可见主路联通村落,但仍旧保留原有狭窄巷道的整体脉络,村落布局因地制宜,随势而建,与地形相协调(图 4 )。


图4 识别过程二


(3)当缩放卫星影像至地图级别为 17 ,其比例尺大致为 1/4500 ,分辨率为 1m 左右时,可以分辨院落组合及民居屋顶形式。保定西部院落以合院为主,但受地形影响,存在单幢建筑沿等高线布置。就建筑单体而言,坡屋顶具有可识别性,为硬山双坡,正脊显著、颜色暗灰且明度较低、进深较现代民居小(图 5 )。


图5 识别过程三


通过以上识别过程筛选出唐县羊角乡花盆村、唐县川里镇秦王村、曲阳县灵山镇下岸村、阜平县龙泉关镇辽道背村、涞源县南马庄乡狼牙口村、涞源县银坊镇玉皇庵村、涞源县乌龙沟乡煤窑村、涞源县下北头乡插箭岭村、涞水县九龙镇南湖村、涞水县九龙镇杏黄村、易县西陵镇忠义村、易县西陵镇凤凰台村共12个村落。


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