层积视角下武夷山国家公园文化景观特征识别

涂宇倩 张婧雅＊

全世界约50%的保护地建立在原住居民的土地之上[1]，大部分保护地的景观资源同时具有自然和文化双重属性。中华文明是世界上持续时间最长的文明，这使得中国自然保护地自古以来就承载着深厚的文化底蕴[2]。《国家公园空间布局方案》中明确提出，到2035年，中国将建成全世界最大的国家公园体系，其中涉及2处世界文化与自然双重遗产及多处人与生物圈保护区，这些候选区是重要自然生态系统、典型景观遗产和生物文化多样性最富集的区域。准确识别大尺度自然生态基底中共生的文化特征，系统阐明国家公园景观资源的国家代表性，揭示人类与自然环境长期相互作用的过程，对于中国国家公园的系统规划和科学治理具有现实意义。

文化景观是自然环境中人文物质要素及其组合形式的综合体[3]，反映典型历史时期下人与自然之间的作用关系[4]。一方面，文化景观表现为人为意识所界定的整体环境，包含自然山水与建筑构筑。另一方面，文化景观具有显著的时空特征，存在于连续、动态的层积演变过程之中[5]，具有文化与自然“强联系”的直接属性[6]，是国家公园景观资源特征整体性识别的重要研究视角[7]。

国外关于自然保护地文化价值的研究涉及人文地理、景观特征识别、生态系统文化服务、生物文化多样性等领域。其中，考虑到文化景观多以“点状”形式存在，难以量化成图，景观特征评估（landscape character assessment, LCA）体系具有数字化和空间化的信息技术优势[8-9]，有助于理解和判读景观的复杂性、多样性和连续性[10-11]。与此同时，文化景观的层积特性在时间维度对景观特征识别提出了更高的要求[12]。当前与层积性相关的研究大多采用理论定性结合图示叠加的方式，将时间切片纵向对比分析[13-17]，一定程度上忽略了文化景观的“动态”演变过程。历史景观特征识别（historic landscape characterisation,HLC）可以自下而上地识别整个区域的历史景观类型和特征图谱[18]，弥补了LCA体系在时间维度上的不足，能够反映文化景观的动态层积过程。两者各有优劣、互为补充，为层积视角下自然保护地文化景观特征识别提供了科学、全面的研究路径。

国内关于自然保护地文化景观的研究主要集中在风景名胜区、传统名山和遗产地等领域，多以点状风景资源评价为主要的识别方法，缺少对文化景观动态演进及层积特征的深入分析[19]。随着自然保护地体系的建设，中国开始出现一些针对国家公园文化景观的研究：一是分析和学习国外国家公园的景观文化性，以及国家公园的建设经验[20-23]；二是探究中国国家公园在景观上的代表性和独特性，探究景观的历史文化价值，以文化遗址点的形式反映在指标中[24-25]。整体来看，当前中国很少有直接针对国家公园文化景观特征的专项研究，研究深度有待加强。

本研究以武夷山国家公园为例，基于文化景观的层积性特征，采用LCA和HLC在景观特征识别阶段所使用的方法，识别多个典型历史时期的文化景观特征，在时序结构上解读国家公园文化景观的层积演变过程，明确文化高层积区域，即文化层积特征最显著的区域。同时，考虑到国内外研究大多从自然和文化2个方面选取识别要素，在科学性和客观性方面存在不足，因此本研究引入地理探测器（GeoDetector）技术筛选特征识别要素，为中国国家公园文化资源的定量化识别及景观代表性的科学判定提供依据。

1 数据与方法

1.1 研究对象

1.1.1 时间界定

武夷山国家公园地处福建省南平市西北部，具有深厚的历史底蕴和丰富多样的文化景观。武夷山建制历史最早可追溯至唐代，后唐时期武夷山部分区域原归建州建阳县（今建阳市）管辖，先后改名为新丰乡和崇安场，形成崇安县雏形。北宋时期武夷山正式建制，崇安县隶属于建宁府。元代改属建宁路，将建阳部分地区划入崇安县境，是当时崇安县的全部境域，该区划沿袭至明清时期。1985年崇安县被列为中国首批对外开放县市，4年后正式撤县建市。从武夷山的建制历程来看，唐代、宋代、元代、明代、清代及当代是武夷山的重要建制时期。

自晋魏南北朝以来，武夷山便有旅游要事记略。东晋文学家、训诂学家郭璞曾在武夷山石壁上留谶，南北朝著名文学家江淹曾赞美武夷山为“碧水丹山”。通过梳理史料文献，总结武夷文化的发展历程，武夷山文化经历了“生成—发展—停滞—鼎盛—衰落—复兴”的发展历程，分别对应唐、宋、元、明、清、当代这6个典型历史时期。作为武夷山的代表性文化类型，古闽越文化、道教文化、佛教文化、理学文化和茶文化在上述6个时期发生了显著变化（图1）。

图1 武夷山国家公园文化发展及建制历程[26]Cultural development and establishment process of Wuyishan National Park[26]

1.1.2 空间界定

武夷山国家公园文化景观在空间上呈现出显著的聚类特征，通过田野调查和文献古籍分析，发现约85%的文化景观集中在原武夷山国家级风景名胜区内。为进一步凸显文化景观的具体特征，避免空间尺度过大产生的信息丢失，本研究以此风景名胜区为研究区域（图2）。

图2 武夷山国家公园文化景观分布及研究范围Cultural landscape distribution and research scope of Wuyishan National Park

1.2 数据收集与处理

数字高程模型（digital elevation model,DEM）、河流水系分布、土地利用数据均源自开源数据集，坡度及地形起伏度数据由DEM数据结合ArcGIS软件析出。地质岩性信息主要参考黄进教授的《武夷山丹霞地貌》[27]，并在ArcGIS中自绘形成面状矢量数据。文化山水格局、文化景观点及感知意向均以山志舆图及现代文献为基础，经过多次调查、检验及矫正后形成（表1）。

表1 研究区域文化景观特征识别数据Tab.1 Data on character identification of cultural landscape in research area

1.3 研究方法

1.3.1 要素筛选——地理探测器

地理探测器是揭示产生空间分异现象背后驱动力的统计学方法[28]。其中，因子探测器（Factor Detector）用于衡量自然环境指标对文化景观空间分布的解释程度，筛选出解释程度高的自然类指标作为文化景观特征识别要素。计算式

式中：q值表示自变量对因变量的解释程度，L为因变量或自变量的分层；Nh和N分别为层h的影响因子样本数和全区影响因子样本数；σ2和均为指标方差。若空间分异是由自变量X导致的，则q值越大表示自变量X对因变量Y的解释力越强，反之越弱。

1.3.2 特征识别——两步聚类法

两步聚类（two-step cluster）法是目前常用的聚类方法之一，与其他方法相比，两步聚类法能按照统计标准自动确定类别的最佳数量，在迅速处理海量数据的同时，保证了分类结果的准确性；输入变量包含连续变量和离散变量，且无需将离散变量连续化后再聚类[29]（图3）。

图3 聚类法识别过程Process of identification by the clustering method

赤池信息准则（Akaike information , AIC）与贝叶斯信息准则（Bayesian information criterion,BIC）是两步聚类法中常用的聚类准则。当模型样本数量过多、精度过高时，BIC准则更有助于处理模型的复杂度，以此提高聚类结果的精确度。本研究样本数量共计15 204个，数据量大，故采用BIC准则，计算式

式中：k为模型参数个数，n为样本数量，L为似然函数。kln（n）可以有效避免出现维度灾难现象。基于武夷山国家公园面积及开源数据的精度，在ArcGIS中，本研究将网格大小设置为60 m×60 m，共划分出15 211个基础网格单元，并通过采样栅格点数据形成连续变量，随后将数据导入SPSS软件进行两步聚类，聚类结果再次导入ArcGIS实现可视化。

1.3.3 边界优化——图像分割技术

eCongition是面向图像的影像分析软件，优势在于能清晰、准确地呈现地物的表面纹理、内部结构、形状面积和空间关系，实现对图形的自动化或半自动化分割[30]。为使文化景观特征类型的边界清晰可辨，本研究采用eCongition软件的多尺度分割技术优化边界，通过控制变量法确认分割因子，以保证边界的精细度和准确性。

1.3.4 结果检验——田野调查法

本研究采用田野调查法检验特征识别结果，目的在于确保文化景观特征类型的空间完整性和特征相似性。具体方法为：在每个文化景观特征类型范围内，以游客停留区域和视觉拐点作为检验点，选择2～5个点进行拍照和文字记录，人工判断检验点文化景观特征的一致性，并结合地形等高线、道路、河岸线等线性要素调整边界（图4）。

图4 文化景观特征边界检验Boundary inspection of cultural landscape characters

2 武夷山国家公园文化景观特征识别

2.1 文化景观特征指标选取

文化景观的形成与发展与其所处自然环境密切相关[31-32]，并受自然和人类活动的作用而发生变化[33-34]。特征识别指标的选取应在已有研究的基础上，充分考虑场地的实际情况。综合分析LCA导则、欧洲景观特征评估倡议（European landscape character assessment initiative, ELCAI）及相关文献，国内外对于景观特征识别指标的研究呈总体趋同、局部调整的态势，即从自然和文化2个方面选取指标，常见指标包括土壤、地形和地质等自然要素，以及土地利用、建筑、感知等人文要素（表2）。

表2 国内外景观特征识别指标Tab.2 Indicators of landscape character identification at home and abroad

武夷山国家公园地形起伏大、水系密布、植被类型众多，拥有独特的文化山水格局；聚落、茶园、农田、林地等用地相互交织，反映了长期以来人类活动对自然的影响。道观、佛寺、架壑船棺等物质载体点缀其间，直观地反映了武夷山国家公园的文化内核和悠久历史。丰富的文化景观被赋予了强烈的人文审美特色，从视觉、心理、嗅觉等感知方面识别文化景观特征成为一项重要工作。

综上，文化景观特征识别要素应包含4类：1）地形、河流、文化山水格局等环境要素；2）农田、林地、园地等用地类型；3）涵盖表现形式、空间布局、文化内涵、营建年代等内容的文化景观结构；4）以视觉和心理感知为主导的情感意向。

2.1.1 自然类指标选取

由于自然类指标数量较多，本研究采用地理探测器筛选识别要素。选取地质岩性、高程、坡度、地形起伏度、河流关系5项指标作为自变量X，文化景观核密度作为因变量Y。分析结果（表3）显示，各要素的p值均小于0.00，且q值均大于等于0.01，说明分析结果的置信度较高。其中，河流关系的q值最大，说明该指标对文化景观的影响最显著；地形起伏度的q值明显小于其他指标，说明该指标影响甚微，故剔除。

表3 因子探测器分析结果Tab.3 Analysis results of the Factor Detector

河流关系指标一方面是文化景观与河流的空间距离，另一方面是观察者在游赏文化景观时与河流的视觉距离。因此，文化景观是否与河流有直接联系、河流能否直接被观察，是判断河流关系的重要依据，该指标可分为邻水型、近水型和远水型3类。

2.1.2 文化类指标选取

文化类指标包括景观结构、土地利用、感知意向3项。对于“景观结构”这一指标，本研究以文化景观点数据为基础，采用ArcGIS视域分析工具获得可视区域，结合文化景观的表现形式、空间布局、文化内涵和营建年代等基本信息，优化数据边界，形成面状空间数据。“感知意向”即观察者在游览文化景观的过程中，在视觉、心理等方面的感受。该指标来源于田野调查和网络文本分析，但由于该指标难以空间量化，故以文本形式参与文化景观特征命名及描述的过程。

2.1.3 指标确定

为简化特征识别过程，强化识别结果的清晰性和应用性，将高程、坡度、文化山水格局、地质岩性叠合为“山水地貌”指标。另外，由于“土地利用”和“感知意向”这2个指标具有时间特性，不适用于历史文化景观特征识别，因此只参与当代文化景观识别过程。最终，确定当代武夷山国家公园文化景观特征指标5项，历代文化景观特征指标3项（表4，图5）。

表4 研究区域文化景观特征识别指标Tab.4 Character identification indicators of cultural landscape in research area

图5 文化景观特征识别指标分析结果Analysis results of character identification indicators of cultural landscape

2.2 文化景观特征识别过程

基于两步聚类结果，武夷山国家公园在唐、宋、元、明、清及当代6个时间切片下，分别得到6、17、14、21、24和36类文化景观特征类型，聚类质量均为“良好”。在此基础上，经过多次对比实验，明确各时期文化景观特征边界的多尺度分割因子。以当代文化景观特征为例，当分割精度为80 m、紧致度为0.7、形态指数为0.2时，进行边界优化（图6）。

图6 当代文化景观特征边界优化结果Optimization results of character boundary of cultural landscape in the contemporary times

以一线天为例，检验文化景观特征识别结果。首先，选取4个视线拐点作为观测点进行实地拍照记录。其次，对比各检验点的文化景观特征，检验点1、2、3所在地特征相似或相近，应识别为同一特征类型，边界可向西侧扩大。检验点4的景观转变为沿路种植的规则平地式茶园，景观特征差异明显，故为临界点。南北两侧与山脊线走势基本一致，故不做大幅度调整（图7）。

图7 当代文化景观特征边界检验Inspection of character boundary of cultural landscape in the contemporary times

2.3 文化景观特征识别结果

经上述分析，得到武夷山国家公园文化景观特征识别结果（图8）。唐代的文化景观包括6类、6个特征单元，以九曲溪中部和东部为文化中心，未形成空间组团，表现形式单一，仅有道观、佛寺和古闽越船棺3种类型。至宋代增加到17类、18个特征单元，空间连续性增强，由九曲溪中部往南、北两岸拓展，但整体仍未形成完整结构。文化景观形式逐渐丰富，出现山野靖室、理学书院、学堂及精舍等构筑，摩崖石刻增多。元代文化景观减少至14类、15个特征单元，空间连续性亦有所减弱，除九曲溪东部以外，其余区域分布零散。该时期新增了理学书院，以及以御茶园为代表的茶文化景观。

图8 文化景观特征识别结果Character identification results of cultural landscape

明代武夷山的文化特征明显增强，包括21类、25个特征单元，空间结构日趋完善，九曲溪内部文化景观的联系更为紧密，九曲溪的“带状”结构初见雏形，但与南、北两地的连续性不强。道观和理学书院逐渐向中海拔丘陵迁移，摩崖石刻仍沿溪而建。该时期，武夷山自然清幽的环境吸引了许多文人来此隐居，出现了私人宅居景观。清代文化景观扩展出24类、29个特征单元，九曲溪的空间连续性进一步加强，南、北两岸的文化组团日趋完善。清代的道观和佛寺多居高而筑，理学书院营建于沿岸低山，茶园则呈片状分布于山北。受清代战乱影响，该时期出现较多崖居和城寨构筑。

当代武夷山文化景观扩展至36类、43个特征单元，空间分布最广、结构最完善，形成了2处文化核心：一是沿九曲溪自东向西形成的“带状”组团，与溪南一线天、虎啸岩等地组合形成“T型”空间；二是山北组团向北延伸至聚落，构成了完整的“片状”结构。道教、理学遗址组团分布于九曲溪沿岸，茶园与佛寺遗址组团则向北延伸至近聚落区域。

总体来看，武夷山国家公园的文化景观特征变化呈现如下趋势：在数量上，文化景观特征类型呈阶梯式上升，宋、明、清时期涨势显著，道教、理学文化景观占显著优势；在空间上，整体结构日趋完善，当代已形成九曲溪“T型”结构以及山北“片状”组团2处文化核心；在形式上，文化景观类型整体上呈现“单一固定—多元共存—交替变化”的历史演变规律。

3 武夷山国家公园文化景观高层积区域识别与影响因素分析

3.1 层积性识别标准

文化景观在时间层面的延续程度能够反映文化资源的层积特征，历史延续性越强，文化层积价值越高。本研究参考土地利用转移矩阵的计算方法，采用“单一土地利用动态度”计算模型分析层积特征[35]。该模型是指在一定时间范围内，某研究区域内的某种土地利用类型的变化情况。通过计算变化区域在原区域的面积占比，来判断变化程度。计算式

式中：U为参与计算的文化景观特征区域的面积；a和b为典型历史时期；T为研究时长，即2个相邻历史时期的间隔时长；K为文化景观层积变化率。基于K值的计算结果，按照自然断点法划分为突变类、渐变类、延续类3个类型（图9）。

图9 文化景观层积特征模式[13]Stratification character model of cultural landscape[13]

3.2 层积性识别过程

依次计算唐代—宋代、宋代—元代、元代—明代、明代—清代、清代—当代的文化景观特征类型变化程度。以清代—当代文化景观的层积变化为例，渐变类位于九曲溪中部和山北部分区域，“道观+佛寺+石刻”“佛寺+茶园”的组合形式进一步加强；突变类分布于山北及近聚落区域，表现为规则式茶园、聚落及纪念性建筑，许多道观及书院消失；延续类集中于九曲溪中、东部区域，即一曲、四曲及五曲沿岸，多为摩崖石刻、宗教建筑及架壑船棺（图10）。

图10 清代—当代文化景观层积演变Stratification evolution of cultural landscape from Qing Dynasty to contemporary times

3.3 高层积区域识别

为进一步明确武夷山国家公园文化景观高层积区域所在范围，将延续类、渐变类和突变类从高到低分别赋分为7、5、3，经栅格叠加后得到文化景观层积程度分级图，可反映出不同区域的文化景观在时间维度上的延续性。其中，红色区域即高层积区域，是文化景观层积特征叠加分值最高的区域（表5，图11）。

结果表明，文化景观高层积区域位于九曲溪中部和东部（一曲至七曲），以及南、北两岸部分区域（水帘洞、大红袍、一线天），涵盖当代文化景观点243个、线状河流9条，以及面状山体19处。在时间维度上，该区域共涉及6个唐代、13个宋代、15个元代、17个明代、16个清代以及16个当代的文化景观特征单元。在文化类型上，该区域包含当代5类道教文化、2类古闽越文化、3类茶文化、1类佛教文化、1类理学文化以及4类复合文化（道教及理学）。总体来看，武夷山国家公园的高层积区域形成了面状山体、线状河流以及点状遗迹所构成的文化空间格局，该区域文化景观的时空延续性最强、层积特征最显著、历史演变最复杂，直接反映了武夷山国家公园文化的核心价值，具有景观代表性（表6，图12）。

表6 研究区域文化景观高层积区域空间格局Tab.6 Spatial pattern of high-stratification area of cultural landscape in research area

图12 研究区域文化层积程度分级及空间格局Grading and spatial pattern of cultural stratification of research area

3.4 层积特征影响因素分析

自然及人文均是武夷山国家公园文化景观产生层积特征差异的重要因素。

在自然方面，高层积区域涵盖了武夷山的重要河流与核心山体。九曲溪作为武夷山的水上交通干线，拥有便利的交通和绝佳的风景，吸引了大批文人墨客来此修筑书院、学堂，山北的倒水坑、流香涧等山谷溪涧则为茶叶种植提供了极佳的自然环境。天游峰、大王峰、玉女峰等名山不仅有利于古闽越人保存悬棺，也成为佛道修炼的绝佳之地。可以说，河流水系及地形条件是武夷山国家公园文化景观产生层积差异的主要自然因素。

在人文方面，具体表现为文化景观在类型与形式上的变化。历代帝王对宗教高度迷信，使宗教文化景观在高层积区域中占据主要位置。经济的繁荣及贸易的往来，促使元、清两代的茶文化景观数量激增。作为儒、释、道三教名山，武夷山的文化构筑在不同时期由道观、寺庙和书院交替占据。此外，受扣冰古佛、道士白玉蟾及理学家朱熹等关键人物的影响，白云寺、妙莲寺、止止庵、武夷精舍等得以留存至今。可以说，政治信仰、经济发展、文化融合与人物传播是武夷山国家公园文化景观产生层积差异的主要人文因素。

4 结论

本研究以武夷山国家公园文化景观为研究对象，基于LCA和HLC，从层积视角出发构建武夷山国家公园文化景观特征识别路径，识别唐、宋、元、明、清及当代6个典型历史时期的文化景观特征类型与分区。在此基础上，探究武夷山国家公园文化景观的层积特征，叠合形成文化景观层积程度分级图。结果表明，高层积区域位于九曲溪中、东部（一曲至七曲），以及南、北两岸的部分区域（一线天、大红袍、水帘洞），该区域文化景观延续性最强、历史最悠久、地域关联度最高，直接反映了该区域的文化内核，是武夷山国家公园文化资源的重点管护范围与对象。

中国保护地具有自然与文化的双重属性，文化价值识别是保护地资源管护工作的关键一环。本研究从层积视角出发，对典型历史时期的文化景观进行特征识别与层积叠加，实现了景观特征识别工作由原有的“静态、单时空”模式向“动态、多时空”模式的转变。在未来的研究中，可将识别出的文化景观特征类型图谱作为基础底图，搭建保护地文化景观资源数据库，以进一步完善保护地文化资源历史信息的收集与展示。同时，本研究可为客观、全面地认识保护地文化价值及景观特征，科学引导文化资源的保护、营建与发展，以及国家公园资源的整体性、空间化管控提供指导与依据。

图表来源(Sources of Figures and Tables)：

文中图表均由作者绘制，其中图1、9由作者根据参考文献[26][13]绘制；图7底图来自Bigemap官方网站，照片由作者拍摄；图8图例说明见本刊官网此文章的资源附件（http://www.lalavision.com/cn/article/doi/10.3724/j.fjyl.2023 08280386）。