呂小勇, 葉雋怡, 張學(xué)玲, 馬超華, 胡浩青
(北京建筑大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院, 北京 100044)
聚落是指自然生長發(fā)展起來的,人們進(jìn)行生活、生產(chǎn)和社會活動的聚居地[1]。聚落的空間形態(tài)是各類要素流動和選擇的結(jié)果,能夠反映物質(zhì)環(huán)境、功能活動和文化價值等[2]。研究聚落的空間形態(tài)特征,挖掘聚落的營建規(guī)律和風(fēng)貌特質(zhì),有利于為聚落的形態(tài)保護(hù)與文化傳承提供依據(jù)。長城城堡是指一種用土或石圍起來用于居住或屯駐的具有軍事防御功能的小城[3],隨著社會的變遷,軍事功能退化后的城堡成為戍邊軍民生活的村莊[4],形成了防御意識背景下依托城堡生長而成的聚落空間。本文為更清晰地揭示城堡影響下長城沿線聚落的空間形態(tài)特征,選取了長城文化帶密云段依托城堡所形成的聚落中,城堡形態(tài)和歷史風(fēng)貌保存較好且具有代表性的5個聚落作為研究對象,從聚落邊界形態(tài)、道路結(jié)構(gòu)以及平面圖底3個方面,結(jié)合衛(wèi)星影像進(jìn)行量化分析,其方法有助于研究者定量識別形態(tài)特征,并基于此探討特征背后的影響因素與文化內(nèi)涵,及未來保護(hù)與發(fā)展策略。
長城的整體防御能力不僅依賴沿線分布的軍事力量和綿長的長城邊墻,也有賴于它與邊鎮(zhèn)、堡寨、關(guān)隘及其他軍事防御設(shè)施所共同構(gòu)成的軍事防御體系,且尤以明代長城的邊防體系最為成熟。明代長城駐軍城池分為鎮(zhèn)城、路城、衛(wèi)城、所城、堡城5個等級,堡城是最小的屯兵單位,相距15~20 km為一堡,一般駐扎幾十人至幾百人。明代時長城密云段所在的薊鎮(zhèn),是京畿地區(qū)重要的兵力駐扎地,依托城堡興筑堡寨眾多。城堡的城廓形狀以矩形為主,也有依地形所建的異形。城墻之上建有城樓、角樓等提高城墻的防御能力。堡寨的內(nèi)部道路系統(tǒng)包括主干道、巷道和環(huán)城道,道路系統(tǒng)有“一”字形、“十”字形,“豐”字形、“丁”字形等。堡寨以附近耕地為給養(yǎng),“有事則戰(zhàn)無事則耕”地開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動,雖是為軍事防御而建,卻也為聚落發(fā)展帶來了穩(wěn)定的環(huán)境[5]。
軍屯制度已經(jīng)消亡,但是城堡依舊被完好地保存下來。北京市密云區(qū)內(nèi)現(xiàn)存有61個城堡,作為長城沿線聚落重要的文化符號,分布在長城邊墻內(nèi)側(cè)的溝域地區(qū)。城堡影響下的聚落依托著城堡在原址上進(jìn)行不斷地生長和擴(kuò)張,雖然整體空間格局已與傳統(tǒng)形態(tài)存在較大差異,但也蘊(yùn)含著防御文化的基因,顯示出軍事防御性與現(xiàn)代生活需求日漸演進(jìn)融合的結(jié)果。由于人們的生存方式已趨于多樣,其形態(tài)演變所受到的制約因素實(shí)則已變得復(fù)雜多元,以軍事防御需求為基底,以農(nóng)業(yè)作為主要產(chǎn)業(yè)的同時,居民的生計逐漸擴(kuò)展為旅游業(yè)等,對于便利的交通運(yùn)輸、良好的文化環(huán)境的需求空前增長。如圖1所示,城堡的邊墻可以直接在衛(wèi)星圖上識別出來,但由于演進(jìn)過程的復(fù)雜性,依托城堡形成的聚落整體空間格局仍需要更為精確的量化數(shù)據(jù)作為測度依據(jù),以此得出城堡影響下的聚落演進(jìn)特征,并探討特征背后的動因,識別現(xiàn)存的文化基因。
圖1 密云區(qū)西坨古村城堡位置標(biāo)注與聚落衛(wèi)星影像
隨著時代演進(jìn),城堡內(nèi)外空間形態(tài)存在差異,聚落的邊界已從規(guī)整的城堡城廓線逐步擴(kuò)張至城堡外,城堡道路結(jié)構(gòu)出現(xiàn)復(fù)雜的分枝與伸展,平面圖斑的生長也突破城堡邊界、存在新的集聚或裂變方式。因此本文以聚落邊界形態(tài)、道路結(jié)構(gòu)及平面圖底為分析維度,量化解析手段與定性研究相結(jié)合,探究城堡內(nèi)的傳統(tǒng)核心區(qū)域與擴(kuò)張后聚落整體空間之間的形態(tài)差異性,以更精確地挖掘城堡對聚落整體空間格局的影響,掌握形態(tài)演變特征,為聚落的形態(tài)保護(hù)利用提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。
聚落邊界形態(tài)會受到不同向量的控制力影響[1]。研究當(dāng)前城堡影響下長城沿線聚落的邊界形態(tài),可分別針對城堡保存較好的城廓線邊界以及包含聚落新擴(kuò)展區(qū)域的整體邊界,探討城堡內(nèi)的傳統(tǒng)核心區(qū)域與新擴(kuò)展區(qū)域的邊界形態(tài)特征,以及各自的制約因素。邊界形態(tài)的解析主要從邊界形狀類型和邊緣空間寬度2個方面來開展研究,二者可分別表征來自聚落內(nèi)外的發(fā)展動力作用情況。
根據(jù)邊界形狀指數(shù)分析方法可以對聚落整體邊界形態(tài)進(jìn)行界定與解析,邊界形狀指數(shù)S為:
(1)
式中:λ為形體長寬比,P為周長,A為面積[1]。
由于建筑單體間的虛邊界尺度會影響聚落測度的邊界大小,因此可設(shè)定社會性視域最高限100 m、識別域30 m、以及相互認(rèn)識域7 m為虛邊界的距離界定尺度,以這3組數(shù)據(jù)為最大跨度繪制邊線后,可以獲得3層邊界的邊界形狀指數(shù)及形體長寬比,加權(quán)運(yùn)算后即可用于劃定聚落的邊界形狀類型。而通過比對聚落的發(fā)展背景,邊界形狀類型的劃分結(jié)果可進(jìn)一步用來分析影響聚落生長的相關(guān)因素。
此外,設(shè)定3層邊界中100 m尺度下的大邊界與7 m尺度下的小邊界之間的邊線空間為聚落的邊緣空間,大邊界與30 m尺度下的中邊界之間為外緣空間,中邊界與小邊界之間為內(nèi)緣空間,外緣空間與內(nèi)緣空間的寬度為能夠表現(xiàn)聚落向外擴(kuò)展時位于外邊緣的建筑單體逐漸轉(zhuǎn)化為聚落內(nèi)部的程度,反映邊界在空間上的離散程度,基于此可以進(jìn)一步分析影響聚落擴(kuò)張的相關(guān)社會、地理因素。邊緣空間平均寬度計算式為:
(2)
式中:L外、L內(nèi)為外、內(nèi)緣空間的平均寬度,L均為總邊緣空間的平均寬度,A外、A內(nèi)分別為外、內(nèi)緣空間的面積,P大、P中分別為大、中邊界的周長。
當(dāng)邊緣空間平均寬度越大時,這一段邊緣空間的公共空間面積越大,邊界在聚落邊緣越離散,邊緣空間表現(xiàn)得較為開放。
當(dāng)前依托城堡形成的聚落,城堡內(nèi)、外的道路網(wǎng)呈現(xiàn)出密度、尺度及分形結(jié)構(gòu)上的差異與交織,而這種差異性也反映了傳統(tǒng)與當(dāng)下的聚落空間在道路通行需求上的不同,表征了長城沿線聚落在發(fā)展過程中顯現(xiàn)出的特殊文化內(nèi)涵與空間歷史保護(hù)價值。道路結(jié)構(gòu)的測度分別從城堡內(nèi)外的道路密度以及道路連通度兩方面開展研究,精確化測度城堡內(nèi)外的密度分布與分形特征。
lgL=k×lgrL+C
(3)
式中:k為直線斜率,得到的k即為長度- 半徑維數(shù)DL,C為常數(shù)。
當(dāng)直線存在無標(biāo)度區(qū),且DL∈(1,2)時,其值越高表明道路網(wǎng)絡(luò)密度從核心區(qū)向聚落外圍下降得越慢,道路網(wǎng)在聚落中密度分布越均勻。
lgN=k×lgrB+C
(4)
當(dāng)直線存在無標(biāo)度區(qū)、符合分形,且直線斜率k即分枝數(shù)目- 半徑維數(shù)DB∈(1,2)時,其值越大,城堡內(nèi)外的道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)通達(dá)性越高[6]。
傳統(tǒng)的鄉(xiāng)村聚落中建筑單體與公共空間均具有自相似的分形幾何特征,因而本文借助相關(guān)研究方法對比城堡內(nèi)外的數(shù)值結(jié)果,進(jìn)一步探討城堡對長城沿線城堡型聚落的平面分形結(jié)構(gòu)是否存在影響。
針對建筑單體,相關(guān)研究表明在一般的鄉(xiāng)村聚落中,戶數(shù)與戶均面積會呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性,這是由于聚落的生長并不以勻質(zhì)的方式向周邊擴(kuò)張,戶數(shù)的增長是以分割原有大面積的住居來安排新增人口,隨著人口集聚而導(dǎo)致人均擁有土地面積減少[7]。因此通過戶數(shù)與戶均面積的相關(guān)性分析,可以了解聚落中建筑單體的集聚性。
對于公共空間而言,當(dāng)一個平面圖斑的面積不變,破碎化的現(xiàn)象會導(dǎo)致圖形邊緣不斷裂變而增加周長,因而通過分維度來解析公共空間的分形幾何特征是比較理想的。借助分形維數(shù)計算公式:
(5)
式中:D為分維度,P為斑塊周長,A為斑塊面積。
其值越高,則證明一定面積內(nèi)的公共空間越破碎,具有更多的界面圍合,空間也會受到宅基地界面的擠壓而變得更狹窄,相應(yīng)的公共空間組織效率就更高[1]。
3.1.1 聚落邊界閉合圖形的形狀類型
在軍屯制時期,聚落的邊界即為城堡的城廓線,形狀主要受城堡等級與地形條件影響,而當(dāng)聚落開始突破城堡生長,聚落的整體邊界則反映出更為復(fù)雜的特征與影響因素。
長城密云段城堡等級根據(jù)規(guī)??蓜潪棰瘛艏?,其中Ⅱ級城堡中作為堡城的如令公城堡、吉家營城堡,地處平坦開闊的區(qū)域,不受地形起伏高差約束,形狀方正;而占密云區(qū)85%的Ⅲ級及以下的低等級城堡,如西坨古城堡,規(guī)模小、受地形制約較大,城堡邊界多呈不規(guī)則的異形[8]。而當(dāng)前聚落整體的邊界形狀類型在繪制如圖2所示的3層邊界閉合圖形后,從表1結(jié)果來看,令公村、吉家營村、遙橋峪村的現(xiàn)狀邊界形態(tài)呈現(xiàn)出穩(wěn)定的帶狀或團(tuán)狀特征,是易與環(huán)境相適應(yīng)、形態(tài)緊湊、用地集約的形態(tài)類型,而新城子村和西坨古村則表現(xiàn)出指狀延伸的形態(tài)。從5個聚落的屬性可以看出,這種形態(tài)特征差異與傳統(tǒng)村落的劃定存在耦合性關(guān)系。究其原因,這些城堡型聚落首先是基于軍事防御體系進(jìn)行選址,有等級規(guī)模限定和防御需求,滿足生存需要則是其次,因此空間緊湊、集約。而聚落為進(jìn)一步滿足現(xiàn)代生存需要,則會突破團(tuán)狀或帶狀這種相對均衡的形態(tài)向適宜生存的方向伸展[9]。由此可知,雖然國家根據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)將村莊聚落劃定為傳統(tǒng)村落與非傳統(tǒng)村落,但這些非傳統(tǒng)村落形態(tài)上呈現(xiàn)出更為明顯的不均衡特征,傳統(tǒng)村落則由于外部自然環(huán)境相對穩(wěn)定、外部社會環(huán)境對其風(fēng)貌保護(hù)的重視,在更大程度上維持了城堡型聚落的本質(zhì)屬性。
圖2 樣本聚落的三層邊界閉合圖形
表1 樣本聚落的邊界形狀
3.1.2 聚落邊緣空間的滲透性特征
聚落的邊緣空間形態(tài)反映了聚落內(nèi)在的發(fā)展動力。對比5個樣本聚落中分別具有最大和最小邊緣寬度的令公村與西坨古村(表2),前者的邊緣空間更為開放滲透,這是由于令公村的多條連接周邊村落的道路以及一條村域內(nèi)填河而成的道路將村落劃分為多個片區(qū),使得邊緣空間出現(xiàn)較為明顯的離散,加大了邊緣寬度,這表明道路能夠吸引聚落邊界向主體的滲透,該聚落的發(fā)展也存在較大的內(nèi)在動力。由此可以推斷,由于城堡在興筑時有級別的不同,從而在選址和地形條件上已存在差異,聚落突破城堡限制而向外擴(kuò)張的動力也有所區(qū)別。令公村所在的溝域開敞平坦,能夠在突破城堡后獲得較大的發(fā)展余地,形成較為開放、離散的邊緣空間形態(tài),西坨古村則未能獲得這樣的發(fā)展動力,邊緣空間對聚落主體未表現(xiàn)出強(qiáng)烈的滲透特征。
表2 樣本聚落的邊界平均寬度
3.2.1 道路密度分布特征
當(dāng)前的道路密度分布特征呈現(xiàn)為一種從人行至車行的需求轉(zhuǎn)向。長城沿線聚落的內(nèi)部道路是為滿足人行需求而建,且兼具防御屬性,如堡寨內(nèi)部的環(huán)城道是在城墻內(nèi)側(cè)作一圈通路,便于迅速調(diào)集兵力通過馬道登上城墻作戰(zhàn),堡寨作為長城地區(qū)發(fā)達(dá)的驛傳系統(tǒng)的重要組成部分,在軍屯制度時期城堡對外道路的尺度也是為滿足人與馬匹的通行[5]。而現(xiàn)代路網(wǎng)演化的主導(dǎo)力量則已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)為車行需求,城堡對外的道路尺度逐漸擴(kuò)大,并與城堡內(nèi)的傳統(tǒng)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)形成交織。本文借助長度- 半徑維數(shù)DL值判斷得到聚落從城堡內(nèi)核心區(qū)域逐漸向城堡外擴(kuò)展過程中的道路密度分布情況,表3所示結(jié)果印證了定性研究下的認(rèn)知。5個聚落的DL值基本不大于1.5,城堡內(nèi)、外的道路密度存在差異且下降較快。而分析這種特征出現(xiàn)的原因有2個方面,一是由于城堡內(nèi)的道路密度過大,傳統(tǒng)核心區(qū)內(nèi)的道路系統(tǒng)會為了巷戰(zhàn)時能夠構(gòu)成迷魂陣而形成曲折的路網(wǎng),從而增加了道路的密度[10];二是由于城堡外新建道路網(wǎng)密度過小,若新建的路網(wǎng)是以汽車為道路設(shè)計的主要導(dǎo)向,那么道路在拓寬的同時也多會被拉直,從而降低其密度。
表3 樣本聚落的長度- 半徑維數(shù)
3.2.2 道路連通指數(shù)特征
通過對道路連通指數(shù)的研究,認(rèn)為當(dāng)前依托城堡形成的聚落表現(xiàn)出了一種傳統(tǒng)道路結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代路網(wǎng)融合共存的特征。在對當(dāng)前樣本的研究中發(fā)現(xiàn),其道路結(jié)構(gòu)存在特殊的分枝形態(tài)。由表4可看出,在5個樣本聚落的分枝維數(shù)中,僅有令公村與西坨古村符合DB的子集,且其值也低于1.3,城堡內(nèi)至城堡外分枝數(shù)目減少較多,道路內(nèi)外的通達(dá)度較低。一般的自組織生長聚落在形態(tài)上具有分形結(jié)構(gòu),道路結(jié)構(gòu)通達(dá)穩(wěn)定,往往以聚落的一條或幾條主干道路為開端進(jìn)行道路分枝,生長的層次越多,道路越復(fù)雜,主干道路就是聚落的核心區(qū)域。但對于依托城堡形成的聚落,當(dāng)軍事功能退化后,道路性質(zhì)出現(xiàn)更替,為與周邊村落以及主城區(qū)增進(jìn)溝通和交往,外部道路的尺度也變得更為寬闊,在有限的地形條件下盡可能實(shí)現(xiàn)城堡的對外聯(lián)系,但由外部道路發(fā)端的道路分枝方向,與聚落從核心區(qū)域向外擴(kuò)張的方向是相向且尺度不同的,城堡的存在導(dǎo)致了城堡型聚落內(nèi)外道路結(jié)構(gòu)連通性較低的結(jié)果。
表4 樣本聚落的分枝數(shù)目- 半徑維數(shù)
3.3.1 建筑單體的集聚特征
聚落源于建筑單體的聚集。在一般的鄉(xiāng)村聚落中,隨著戶數(shù)的增加,戶均面積會相應(yīng)減少,呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),而比對樣本聚落在戶數(shù)與戶均面積上的相關(guān)性,只有將新城子村和西坨古村這2個非傳統(tǒng)村落進(jìn)行排除后,在余下的3個傳統(tǒng)村落之間,戶數(shù)與戶均面積才呈現(xiàn)出這種負(fù)相關(guān)性(表5)。究其原因,對于一個聚落而言,如果在聚落中心存在明顯的政治、文化或者景觀這類特定功能,人們會盡量圍繞其建立自己的住居,當(dāng)聚落人口逐漸增長時,就會切割現(xiàn)有住居空間使新增住戶仍然盡可能靠近中心[11]。也可能會受到族居文化的影響,在不向外申請額外宅基地的情況下,在固定面積的宅基地上增加戶數(shù),隨著戶數(shù)的增加,每戶面積也就相應(yīng)減小。而諸如新城子村和西坨古村的這類非傳統(tǒng)村落,可能缺失一定的基于政治或文化因素的中心集聚性,或是城堡的向心作用遭到破壞,來自外部環(huán)境的引力可能要大于城堡所帶來的向內(nèi)部中心凝聚的動力。而在傳統(tǒng)村落中這種特性的符合,也更凸顯了當(dāng)城堡在傳統(tǒng)文化背景下,的確在聚落擴(kuò)張的過程中起到了人口集聚的作用。
表5 樣本聚落的戶數(shù)與戶均面積
3.3.2 公共空間的組織特征
5個樣本聚落的公共空間圖斑如圖3所示,分維度結(jié)果見表6。樣本聚落的整體分維度均在1.5以上,城堡內(nèi)的公共空間分維度分布在1.45~1.60,屬相對較高的分維度值,說明聚落公共空間組織效率較高。且對于同一個樣本聚落,對比城堡內(nèi)與聚落整體的分維度以及二者的建筑密度,存在正相關(guān)性,即整體分維度高于城堡內(nèi)分維度時,整體的建筑密度也相對更大。由此可知,城堡影響下的長城密云段沿線聚落公共空間,無論城堡內(nèi)外,均有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性,街巷系統(tǒng)成熟發(fā)達(dá),以較少的公共空間組織起緊密的宅基地布局。由此可知,在傳統(tǒng)軍事防御背景下聚落內(nèi)部緊湊的公共空間組織特征,并未在當(dāng)前的時代背景中被弱化,城堡影響下的集約型布局得到了延續(xù)與發(fā)展。
表6 樣本聚落的分維度、建筑密度測算
圖3 樣本聚落的公共空間圖斑及其城堡位置
長城沿線城堡型聚落的邊界形態(tài)受到城堡所帶來的多因素影響,傳統(tǒng)核心區(qū)域的城廓形狀是受到軍事背景下的城堡等級與地形條件的限制,而依托城堡進(jìn)一步擴(kuò)張后的區(qū)域,其邊界生長方向也同樣受到選址地形條件、社會發(fā)展動力等因素的推動。因此,長城沿線城堡型聚落作為防御性聚落文化的根植所在,其邊界形態(tài)蘊(yùn)含深厚的文化價值,維護(hù)聚落傳統(tǒng)的邊界形態(tài)是文化自覺的重要體現(xiàn)。與此同時,對于在量化解析結(jié)果中顯示出的具有先天地理?xiàng)l件優(yōu)勢、且在更大程度上維持了城堡聚落傳統(tǒng)空間格局的令公村,更需充分利用其良好的發(fā)展空間,有效發(fā)揮內(nèi)在動力。
在社會的不斷演進(jìn)中,受城堡的影響,長城沿線聚落中的現(xiàn)代生活需求與傳統(tǒng)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍然能夠?qū)崿F(xiàn)良好的交織與共存,形成一種自組織機(jī)制下的自我調(diào)適。通過量化研究,證明在道路性質(zhì)已經(jīng)出現(xiàn)更替的當(dāng)下,由于城堡的存在,長城沿線聚落的城堡內(nèi)道路形態(tài)結(jié)構(gòu)仍然特征明顯且相對穩(wěn)定,能夠反映軍事制度背景下的文化內(nèi)涵,因此可以認(rèn)為這種形態(tài)特征具有較為突出的歷史意義,城墻與道路組成的防御性空間格局有保護(hù)利用價值,可通過旅游開發(fā)、原址保護(hù)并設(shè)立博物館等途徑獲得保存與再生。
根據(jù)量化研究結(jié)果,城堡影響下的聚落相較于一般性的鄉(xiāng)村聚落,存在更為緊密的宅基地組織,在整體聚落擴(kuò)張過程中均維持了城堡內(nèi)的緊湊式布局,整體公共空間結(jié)構(gòu)性強(qiáng),凸顯了長城沿線聚落的軍事防御屬性,這種緊密的公共空間組織形態(tài)也為長城沿線聚落的傳統(tǒng)空間格局獲得了可識別性,研究中運(yùn)用的量化方法能夠?yàn)槲磥硪?guī)?;R別聚落提供啟示。對聚落中心集聚性的研究表明,需要對文化基因已經(jīng)有所喪失的城堡型聚落加強(qiáng)城堡文化的深入解讀,強(qiáng)化原住民的自我認(rèn)同,重視文化的傳承與延續(xù)。
當(dāng)前以保護(hù)為導(dǎo)向的長城沿線聚落更新,需要充分研究其聚落形態(tài)的特征,因?yàn)橥ㄟ^形態(tài)特征所表現(xiàn)出的聚落演進(jìn)機(jī)制能夠反映其歷史文化脈絡(luò)。聚落的形態(tài)特征源于文化背景的影響或特定功能的吸引,因而保護(hù)傳統(tǒng)的空間格局需要在文化的延續(xù)及強(qiáng)化中才可得以塑造或重生。本文在長城沿線聚落形態(tài)特征識別環(huán)節(jié)提供了系統(tǒng)的量化解析方式,能夠?yàn)樵谝欢ǖ赜蚍秶鷥?nèi)規(guī)?;_展聚落形態(tài)特征的研究提供方法借鑒。此外,本文挖掘了城堡影響下長城沿線聚落的演進(jìn)機(jī)制,梳理了文化脈絡(luò),有助于進(jìn)一步保護(hù)和利用長城沿線聚落的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及傳統(tǒng)空間格局,精確化地認(rèn)知聚落特征與文化。