闽浙木拱廊桥空间分布特征及影响因素

陈晓悦,姚李燕,马 英,罗 琳,林作栋,陈进燎,彭东辉,兰思仁

福建农林大学园林学院,福建 福州350002

闽浙木拱廊桥是中国闽浙地区汇集先民智慧、独具地域特色的山地人居文化遗产[1]，是世界桥梁史上独树一帜的桥梁类型。闽浙木拱廊桥在闽浙毗邻山区形成了独特的木拱廊桥建筑群和景观带，逐渐成为闽浙山区城镇的代表性桥梁建筑。但在推进城镇化与工业化的过程中，不少木拱廊桥因交通功能减弱导致荒废；同时由于自然与人为因素，木拱廊桥的数量逐年减少，目前我国仅存100 余座，亟待保护。我国的木拱廊桥均分布在闽浙两省，2012 年国家文物局将闽浙22 座木拱廊桥列入世界文化遗产预备名录[2]。因此，开展闽浙木拱廊桥研究，对木拱廊桥的申遗、保护和继承具有重要的指导和实践意义。

20 世纪50 年代，唐寰澄发现不同于西方世界的中国桥式，国内外学者开始对闽浙木拱廊桥的结构认定与桥梁技术史[3-6]进行研究。90 年代以来,闽浙木拱廊桥调查工作从县[7]、市[8,9]、省[10]不同尺度开展，贯木拱结构由定性转向定量[11-14]，廊屋装饰美学[15]、木拱桥及其营造技艺的保护与利用[16-18]、廊桥文化内涵[19,20]等方面呈现多元化研究视角。Knapp[21]基于实地考察着重介绍中国木拱桥；Bol[22]等国内外学者历时多年研究泰顺村落、古桥及区域历史地理与社会人文因素。文化遗产视角的空间分布特征及影响因素研究已有从村落遗产[23-25]、工业遗产[26]、宗教建筑遗产[27]、文物保护单位[28]、非物质文化遗产[29]等方面探讨。综上，闽浙木拱廊桥已有研究主要以定性的中、微观研究为主，在宏观层面上空间格局定量分析还未有专门的探讨；ArcGIS 软件具有数据获取与储存、数据处理与分析、信息检索、可视化模拟与显示等功能，借助ArcGIS 软件可实现闽浙闽浙木拱廊桥的数字化管理。鉴于此，本文突破行政区划的影响，以闽浙地区125 个木拱廊桥为研究对象，运用ArcGIS 软件，结合空间分析方法探究其空间分布特征及成因，丰富闽浙木拱廊桥文化遗产的基础研究，以期为闽浙木拱廊桥的认知、保护、开发利用提供帮助与借鉴。

1 研究区域概况与研究对象

1.1 研究区概况

福建东北部与浙江西南部（E117°00′-121°18′，N25°15′-28°57′）是闽浙木拱廊桥文化遗产建筑群集中分布区，主要分布于福建东北部的宁德、南平、福州三市，浙江西南部的丽水与温州两市。地处闽浙两省交界山区，区域内主要山脉有雁荡、括苍、洞宫、鹫峰与戴云山脉；属于亚热带季风气候，植被茂密，雨量充沛，年平均气温为17.3～20.6 ℃，年平均降水量1245～2190 mm，丰富的水资源在山谷中形成纵横交错的河流网络，主要水系为闽江、瓯江、飞云江、霍童溪、交溪等流域。

图1 研究区区位图Fig.1 Location map of the research area

1.2 研究对象

本文研究对象为由三节苗、五节苗（三节苗、四节苗）两套拱肋系统交叠编织形成“贯木拱”或者“编木拱”的闽浙木拱廊桥。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

本研究的数据库基于《福建木拱桥调查报告》[10]、《福建木拱廊桥》[30]、《处州廊桥》[8]、《丽水廊桥》[31]、《浙南廊桥记忆》[32]等文献资料整理得到。

闽浙木拱廊桥地理坐标来源于Google Earth 坐标拾取与实地调研，以木拱廊桥几何中心点为基准提取数据。

本文DEM 高程数据来源于中国科学院地理空间数据云SRTM 90 m 数据，相关参考数据来自福建省、浙江省统计局公布的2018 年统计年鉴。

2.2 研究方法

以ArcGIS 和Excel 作为数据分析平台，运用统计分析、图层叠置、空间分析、邻域分析等方法定量分析，探究闽浙木拱廊桥空间分布特征及其影响因素。

2.2.1 田野调查 在文献查阅的基础上通过去重处理，初步统计124 座闽浙木拱廊桥名录。从2018 年3 月至2019 年3 月进行全面的实地调研走访，发现新建木拱廊桥5 座，剔除2016 年毁于“莫兰迪”台风引起山洪灾害的3 座（周宁上坑桥、闽侯龙津桥、三溪桥）和2018 年火毁的1 座（福安拓头桥），最终整理得到125 座木拱廊桥。

2.2.2 叠置分析 将木拱廊桥地理信息导入ArcGIS 10.2 中地图矢量化，建立空间属性数据库，制作闽浙木拱廊桥分布图。将分布图与地形图、水系图、缓冲区分布图等叠加分析，探究其影响因素。

2.2.3 空间分析（1）最邻近指数分析是一种常见的点要素空间模式分析方法，点状要素的空间分布类型可分为集聚型、随机型和均匀型三种态势[33]。点要素空间模式类型可以用最邻近指数R判别，公式为：

式中，r为实际最邻近距离；rE为理论最邻近距离；D为点的密度；A为区域面积；n为木拱廊桥的数量。当R＜1 时，r＜rE，为聚集分布；当R＞1 时，r＞rE为均匀分布；当R=1 时，r=rE，为随机型分布。

（2）核密度估计法[34]是一种点格局密度非参数估计方法。假设地理事件可以发生在空间的任一地点，但是在不同的位置上所发生的概率不同。点密集的区域事件发生的概率高，点稀疏的地方事件发生的概率就低。根据概率理论，核密度估计的定义为：设点集xi,…,xn为从分布密度函数为f的总体中抽取的样本，核密度估计f在某点x处的值为f(x)。计算公式为：

式中，n为点的数量；h为带宽，且h＞0；称为核函数；(x-xi)表示估计点x到事件xi处的距离。

（3）运用地理集中指数衡量闽浙木拱廊桥市域分布的集中程度[35]。计算公式为：

式中，G为闽浙木拱廊桥的地理集中指数，Xi为第i个地区的木拱廊桥数量，T为木拱廊桥总数，n为地区总数。G的取值范围为0～100，G值越大表示木拱廊桥分布越集中；反之，分布越分散。

3 空间分布类型与特征

3.1 空间分布类型

闽浙木拱廊桥在宏观地理空间上被抽象为点状要素，通过ArcGIS 10.2 的Spatial Statistics Tools中的Average Nearest Neighbor 工具测算（图2），得到如下结果：理论最邻近距离11.20 km，实际最邻近距离8.19 km，最邻近指数R=0.73＜1，Z得分-5.75，P值＜0.01，通过显著性检验。闽浙木拱廊桥的空间分布类型为集聚型。

3.2 分布集聚特征分析

利用ArcGIS 10.2 Tool Box 中的Density 工具对闽浙木拱廊桥的核密度进行分析，生成核密度分布图（图3）。由图3 可知，闽浙木拱廊桥分布有明显的高密度区和低密度区，呈现“中部多，周边少”的分布格局。其中，在宁德市北部形成1 个高密度区，还形成3 个次级高密度区，分别是宁德西部1 处、丽水市南部2 处。

图2 闽浙木拱廊桥空间分布Fig.2 Spatial distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces

图3 闽浙木拱廊桥分布核密度图Fig.3 Kernel density of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces

3.3 市域分布特征

3.3.1 市域分布集中程度 由表1 可知，本文研究的闽浙木拱廊桥总数T=125，分布市总数n=5，通过地理集中指数公式，计算闽浙木拱廊桥地理集中指数：G=57.06。假设125 座闽浙木拱廊桥平均分布于每个县市地区，即每个县市的木拱廊桥数量为125／5=25，则地理集中指数为57.06＞25。因此，从市域来看，闽浙木拱廊桥的分布较为集中，主要分布于宁德市、丽水市，其木拱廊桥分布数量接近总数的80%。

表1 闽浙木拱廊桥市域分布统计Table 1 Volume Statistics of timber arch lounge bridges in 5 cities

3.3.2 市域空间分布类型 计算最邻近指数，得出闽浙木拱廊桥市域空间分布类型。如表2 所示，宁德、丽水两市木拱廊桥趋于集聚分布；福州、温州两市趋于均匀分布；南平市由于点位分布分散，未通过显著性检验，无明显分布类型。

表2 闽浙木拱廊桥市域最邻近指数Table 2 Nearest neighbor index of timber arch lounge bridges for 5 cities

4 闽浙木拱廊桥空间分布影响因素

4.1 自然因素

4.1.1 与地貌的关系 利用ArcGIS 10.2 将闽浙木拱廊桥的分布图与闽东北、浙西南区域地形高程图叠加生成图（图4）。由图4 可知，闽浙木拱廊桥多数分布于闽东北、浙西南中部山区的河谷地区，海拔200 m～800 m 范围之间分布的闽浙木拱廊桥占总数84%。闽东北、浙西南区域以山地丘陵地貌为主，洞宫山脉与鹫峰山脉贯穿中部，此外涉及雁荡、括苍、戴云山脉，是闽浙两省海拔最高的地区，呈现为山峦叠嶂、丘陵起伏、沟壑纵横的地貌特点，素有“九山半水半分田”之说。区域内山脉大体为东北-西南走向，地形险要，形成相对封闭、独立的地理环境，山民们为克服天然地理隔离，更好的与外界往来，开展贸易、文化交流，因地制宜营造木拱廊桥。

图4 闽浙木拱廊桥在不同高程上的分布Fig.4 Distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces at different elevations

图5 闽浙木拱廊桥在不同水系上的分布Fig.5 Distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces in different water systems

4.1.2 与水系的关系 利用ArcGIS 10.2 闽浙木拱廊桥的分布图与闽东北、浙西南区域地形水系图叠加生成图（图5）。复杂多变的地貌和丰沛的雨水造就区域内发达的水系，纵横交错的溪流，使水系呈树枝状或网状分布。瓯江水系、飞云江水系、交溪水系、霍童溪水系、闽江古田溪水系、闽江建溪水系等为木拱廊桥主要分布水系。狭窄的河谷空间、湍急的水流和陡峭的岩石岸壁，阻断了古代山民与外界沟通，因此在高山涧谷中架桥跨越峡谷方便人们出行，更好保持与外界贸易、文化交流。

4.1.3 与气候的关系 研究区域地处我国东南沿海，纬度较低，属于亚热带海洋性季风气候，冬短夏长，全年温暖湿润；长雨季、大雨量、伴随夏季的台风灾害容易诱发山洪，高发的山洪灾害对闽浙木拱廊桥的分布格局带来一定影响。大部分县市年降雨量超过1500 mm，故木拱桥上建有廊屋，保护桥架同时庇护行人免受日晒雨淋。

4.1.4 与植被的关系 闽浙山区森林覆盖率高，林木资源丰富，其中盛产杉木，杉木高且主干通直、质轻、不易虫蛀朽变、易于加工、便于就地取材等特性[36]，是当地建筑、桥梁、造船和家具的主要用材，为闽浙木拱廊桥的营建与修缮提供了长久的建筑材料保障。

4.2 人文因素

4.2.1 与中心城镇的关系 由图3 可知，闽浙木拱廊桥分布的1 个高密度区和3 个次高密度区均倾向于各省市区边界线分布。于是利用ArcGIS 10.2 对省市界线作缓冲区分析，选取10 km、20 km、30 km为带宽，缓冲区内木拱廊桥数量分别为58、93 和116 座，占总数比重分别是46.4%、74.4%和92.8%。其中，0～10 km、10～20 km、20～30 km 等距离区间范围内的数量分别为58 座、35 座、23 座，可知接近50%的木拱廊桥趋于省市边界分布。

同样选取研究区范围内的44 个县级以上城市作为“中心城镇”，包含宁德等5 个地级市、建瓯等9 个县级市以及寿宁等30 个县，探究行政区划上的区域中心城镇与传统村落分布格局之间的空间关系。ArcGIS 10.2 对中心城镇进行5 km 等距离缓冲区分析，与闽浙木拱廊桥分布图叠加，得到木拱廊桥与其区域中心城镇之间的空间关系（图6）。由图6 可知，木拱廊桥距中心城镇直线距离主要分布于0～30 km 范围内，距离中心城镇在15～20 km 范围内是木拱廊桥密集分布的区域。

木拱廊桥作为古代重要的交通节点，常位于沟通县与县、县与村、村与村的交通要道上，故呈现边缘化分布特点。总体来说，多数闽浙木拱廊桥位于乡村，距离中心城镇有一定距离，且趋于边缘化分布，处于相对闭塞的区域环境，交通不便利，受到现代文明的冲击较小，使其得以保存，但由于地理位置偏远，不利于廊桥保护与修缮，对木拱廊桥的分布带来一定影响。

图6 闽浙木拱廊桥距中心城镇距离分布图Fig.6 Distant frequency distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces

4.2.2 与人口经济的关系 闽浙木拱廊桥的分布与地区经济发展、人类活动有紧密联系，其传承与发展需要依托一定的人口与经济基础。选取人口密度、人均GDP、第一产业产值比重、工业产值比重、城镇化率等5 项指标，分别以整个地区、含有木拱廊桥的地区、含有5 个以上木拱廊桥的地区为统计单元，统计分析人口经济各项指标与闽浙木拱廊桥分布之间的关系（表3）。由表3 可知，闽浙木拱廊桥的分布与人口经济状况存在明显相关关系。木拱廊桥所在地区人口密度低，城镇化水平较低，第一产业比重较高，工业比重较低，人均GDP 水平较低，社会经济发展水平较低。综上，某种程度上来看，人口密度低的地区，发展较为缓慢、城镇化建设较滞后，为木拱廊桥的产生与保留提供了有利条件，但在木拱廊桥的修缮、保护与开发的支持略显不足，相反，经济实力基础能给木拱廊桥的保护、传承与开发给予资金与技术的支撑，其影响有待进一步深入研究。

表3 闽浙木拱廊桥分布与人口经济指标关系Table 3 Relationship between population economic indicators and distribution of timber arch lounge bridges in Fujian and Zhejiang provinces

4.2.3 与历史文化的关系 闽东北、浙西南地区历史上属于东越范围，此片区域为两省最后开发的地区，闽浙开发与移民交流构成了闽浙文化的共同性[37]。自唐末以来，大批中原人为躲避战乱南迁此地安身立业，移民带来的北方中原文化与当地山地文化交融，形成了独特的乡土文化；宋代以后闽浙边界的人员交流频繁[38]，形成闽浙文化共同的交叠区。发达的宗族文化为木拱廊桥建造兴建与发展奠定了基础；村民将桥庙结合或者以桥为庙，以桥作为精神寄托的空间，进行祭祀与民俗活动，以祈求风调雨顺，保佑村民、廊桥和村落平安；木拱廊桥的选址一般在村落的水口或者水尾处，与村落的文脉与运势相关，体现了村落的风水理念。因此，地域历史文化为木拱廊桥的产生、保存与发展提供了良好的文化环境。

5 结论与讨论

5.1 结论

本文运用ArcGIS 空间分析法，探究闽浙地区125 座闽浙木拱廊桥空间分布特征及影响因素，结果表明：（1）闽浙木拱廊桥的空间分布呈集聚型分布，总体呈现为“中部多，周边少”的分布格局，形成了宁德市北部1 个高密度区与宁德市西部1 处、丽水市南部2 处3 个次级高密度区。（2）从市域来看，闽浙木拱廊桥集中分布于宁德市、丽水市，分布类型均为集聚型。（3）闽浙交界山区拥有相似的自然与人文环境背景，地貌、水系、气候、植被中心城镇、人口经济、历史文化是影响闽浙木拱廊桥空间分布的重要因素。

5.2 讨论

在申请世界文化遗产背景下，闽浙木拱廊桥为中国特色的文化遗产，具有特殊性与脆弱性的特点，闽浙木拱廊桥呈集聚型分布的特点以及分布影响因素的结论，有利于其片区统一规划与保护，统筹兼顾廊桥、古道、村落、山脉、流域等自然与人文环境，实现闽浙木拱廊桥科学合理的开发利用。通过ArcGIS 平台构建更加全面的木拱廊桥信息数据库，可实现其信息的储存、管理与更新，进而促进闽浙木拱廊桥文化遗产的展示、传承与保护。将闽浙木拱廊桥的属性拆分为五个方面，即基本信息、整体布局、建筑形制、技艺传承人、民俗与活动、遗产附属，组建闽浙木拱廊桥数据库架构。基于此数据库框架，将木拱廊桥基本资料、图片、影像等信息录入ArcGIS 进行科学管理与分析。借助的先进的图像采集工具进行数据采集，结合三维建模技术或文物建筑修复途径，模拟三维可视虚拟景观；及时监测与更新相关信息，根据数据信息进行保护现状评价，建立后续分类保护与管理的统一标准，进而完善闽浙木拱廊桥的宏观与微观系统管理。

但是，空间格局的研究还需进一步考虑样本数量与综合影响因素：（1）研究样本有待进一步扩展。随着保护力度加强与城市发展需要，出现许多新建木拱廊桥，有必要获得更多的新桥信息，更加全面而精确地把控闽浙木拱廊桥的空间格局。（2）深化影响因素研究。闽浙木拱廊桥在多种因素作用下形成今日分布格局，本文分析还较为浅显，后续还需将自然灾害、人为因素、社会需求、政策措施等不确定因素纳入考虑，借助定量化、数字化等方法深入研究，探讨其内在影响机制。