历史文化名镇名村空间格局的分形演化特征及优化策略

张 泉，邹成东，薛珊珊

（合肥工业大学 建筑与艺术学院，安徽 合肥 230601）

历史文化名镇名村是指由国家核定公布的，保存文物特别丰富且具有重大历史价值或纪念意义的，能较完整地反映一些历史时期传统风貌和地方民族特色的村和镇［1］。探讨历史文化名镇名村保护、传承与发展的相关理论方法与研究进展，在弘扬民族传统文化、增强文化自信与认同、丰富传统聚落保护层级和助力乡村振兴建设等方面有所裨益。梳理现有文献发现，我国历史文化名镇名村的早期研究大多关注保护方法［2］、评价体系［3］等方面。直到首批历史文化名镇名村公布后，以名镇或名村单个体系为研究对象的地理空间分析才逐渐兴起，具体涉及空间分布特征［4］、时空分布及其成因［5，6］等方面。李亚娟等［7］发现，我国历史文化名村在资源禀赋、评价标准、政策导向等因素的影响下存在集聚区、相对集聚区和过渡扩散区三种分布区；
赵宏波等［8］得出黄河流域的历史文化名镇名村在各方向上受不同因素影响而呈集聚型分布的结论；
陈郁青等［9］对福建省的历史文化名镇名村进行了研究，发现其集中分布在闽东地区和境内低海拔区域。由此可见，在地理模型和空间统计分析等方法的辅助下，历史文化名镇名村空间格局的研究呈现出多尺度、多学科交叉的趋势。

分形理论起源于数学领域，是运用分数维度描述和研究不规则自相似体系的方法。该理论对系统的描述更加符合事物复杂多样的属性与状态，因此被广泛应用于城乡聚落体系的研究中，如城镇体系规模结 构［10］、土 地 利 用 空 间 形 态［11，12］、景 区 系 统 空间演变［13，14］等。城乡聚落分形研究经历了从区域城镇体系、个体城市到传统聚落的转换，呈现出具体化、微观化的研究趋势。运用分形理论和方法研究传统聚落体系，既可从区域层面揭示要素的整体格局与空间特征，也可在微观个体层面进行形态变化和演变特征的探讨。近年来，分形维数理论与方法在传统聚落空间特征方面的研究逐渐增多。如：郑光辉等［15］运用空间自相关、网格维数等方法探究了我国乡村旅游重点村的空间特征并揭示其影响机理，发现乡村旅游重点村具有复杂的分形结构，且在自然和区位因素的影响下沿着旅游景区地理线分布；
李博等［16］、杨艳等［17］引入网格维数方法对湖南省、贵州省传统村落空间格局进行了研究，得到传统村落存在显著分形且分布状态呈多点聚集的结论；
张磊等［18］运用网格维数研究区域乡村聚落格局，发现徽州传统村落存在明显的空间分形，且具有非均衡性、线性集聚分布的趋势；
朱磊等［19］运用可达性测度、网格维数等方法分析旅游景点的空间分布，发现皖南国际文化旅游示范区内旅游景点具有分形特征，且各类型景点集聚程度不同。

分形理论在上述研究领域的不断深化拓展，为其引入历史文化名镇名村空间格局的研究提供了理论支撑与经验借鉴。然而，现有空间格局的研究多以单体要素的静态分析为主，时间维度的空间分布演变类研究相对较少；
所采用方法大多为地理模型，分形维数则被视为辅助工具，缺少单独的分形维数分析，因此不利于深入有效地阐释其分布格局的演变规律。基于此，本文运用分形维数理论研究我国历史文化名镇名村的空间分布特征，揭示其内在规律与演变逻辑，并在此基础上提出空间格局的优化策略，进而推进我国历史文化名镇名村的全域保护与健康发展。

1.1 研究对象与数据来源

国家文物局与建设部于2003 年、2005 年、2007年、2008 年、2010 年、2014 年、2019 年公布各批次名镇名村名单，公布数量分别为22 个、58 个、77 个、94个、99 个、178 个、271 个。本文以国家公布的799 个历史文化名镇名村（其中名镇312 个、名村487 个）为研究对象，将其视为点状要素进行研究（图1）。各名镇名村的名称、数量、地点等信息来源于国家住房与城乡建设部官方网站，国家行政边界的矢量数据和底图数据下载自国家测绘地理信息局标准地图服务系统。

图1 研究对象与研究范围Figure 1 Research object and research scope

1.2 研究节点选取与数据处理

从宏观区域视角进行历史文化名镇名村空间格局的演变研究，大多将其视为点状要素并借助GIS技术与计量地理方法展开，其结果准确度在某种程度上会受到点状要素定位精度、时间节点跨度、模型方法选取等方面的制约。因此，需在考虑可操作性的基础上处理所得数据，并选取适当的研究节点以扩展时间序列，增加研究可信度，揭示其动态演变特征。

在研究节点选取方面，考虑到名镇名村评选与公布时间不固定且受非主观因素影响较大，因此以各批次公布时间为研究节点（即第一时间点至第七时间点），对比分析和探寻其演变特征。在数据处理方面，既有研究常采用以下两种方法：一是通过百度卫星地图、图新地图等辅助工具手工拾取坐标；
二是运用Map Location、百度API等线上服务网站查询坐标。第一种方法适用于样本数量较少，且对坐标精度要求较高的研究；
第二种方法可操作性强，但定位坐标精度相对不高。综合考虑研究样本容量与演变特征分析的影响因素，本文决定借助Map Location进行地理定位，并抽取部分样本进行坐标拾取、检验与校正。

1.3 研究方法

分形维数是进行自相似系统分形特征描述的重要参数，主要指标包含形状维数、集聚维数和网格维数，常用于空间结构的形成、演化模式及优化研究。形状维数适用于研究面状要素的分形特征，主要考虑研究对象自身的形态特性，而集聚维数与网格维数多用于点状要素空间分布特征的分析。其中，集聚维数反映点状要素的集聚程度，网格维数则反映点状要素均衡与否。本文拟采用网格维数来研究名镇名村的空间格局，包括容量维数和信息维数两个测算指数。

根据网格维数理论，若名镇名村系统存在一定的自相似性特征，且其空间分布存在无标度性，那么在特定范围内进行网格分析时，其所占据的网格数N（K）会随着网格尺寸K 的变化而变化［20］，且两者之间符合以下关系：

式中：K 为等比例划分的网格尺寸；
E 为被分割的段数，本文选取均分段数E ＝［2，16］；
D0为容量维数；
N（K）为历史文化名镇名村占据的网格数；
N0为比例系数。

在实际测算过程中，某一网格内的历史文化名镇名村分布概率pij可由该网格内历史文化名镇名村的数量mij与名镇名村总数目M 确定，即pij＝mij/m。根据如下公式计算出信息量I（K）：

式中：D1即为信息维数；
I0为常数。

容量维数、信息维数和网格维数（D）的取值范围相同，一般介于0—2 之间［21］。当D ＝0 时，所有历史文化名镇名村集聚于一点；
当D ＝1 时，历史文化名镇名村均匀分布在一条线上；
当D ＝2 时，历史文化名镇名村在空间中呈完全均匀状态。当D 在0—1 之间时，历史文化名镇名村在空间中趋于集聚分布；
当D 在1—2 之间，历史文化名镇名村在空间中趋于均衡分布，其值越大，均衡特征越明显。

截至2022 年，我国名镇名村的总数已从22 个增加到799 个，分布范围也由11 个省级单位到全覆盖，从15 个地级单位增加到209 个（占比超过60%），增速斐然。然而，名镇名村各阶段的增长具有明显差异且单个时间点存在各自的变化，因此有必要从时间纵向和空间横向分析网格维数并总结其空间格局的演变特征。在实际测算中，先借助Arc-GIS“创建渔网”工具进行网格划分，并将其与名镇名村空间分布图进行空间连接（图2），计算出名镇名村占据的网格个数N（K）、各网格内名镇名村的分布概率pij和信息熵I（K）。由公式（2）、（4）可知，lnN（K）、I（K）与lnE 具有线性相关关系。因此，制作ln E -lnN（K）和lnE - I（K）散点图并进行线性拟合，即可确定容量维数与信息维数的值。

图2 区域网格化等分示意图（以第七时间点E ＝16 为例）Figure 2 Schematic diagram of regional meshing division（take the 7th time point E ＝16 as an example）

2.1 不同时间维度的显著分形

第一时间点的容量维数和信息维数回归拟合效果（R2分别为0.959、0.941）较好，第二时间点至第七时间点的拟合效果（R2均大于0.99）很好，说明各个时间点的历史文化名镇名村均存在空间分形（图3）。第一时间点的拟合效果不佳，却大致符合网格维数理论的一般情况，表明在受到首批历史文化名镇名村公布数量、相关政策偏移等因素的影响，该时间点仍具有一定的分形特征。同时，各个时间点的名镇名村点列散点图均存在明显的无标度区间，其网格维数的数值均在0—2 之间。这与网格维数理论中信息维数小于容量维数的现象一致，进一步证明了“各个时间点的名镇名村空间分布具有分形特征”的结论。这是我国传统村落与城镇在自组织演化过程中受隐含法则支配的结果，一定程度上反映了其结构与整体的相似性容易受到历史文化和自然地理等因素的影响。

图3 历史文化名镇名村网格维数演变Figure 3 Evolution of grid dimension of historical and cultural towns and villages

2.2 多点集聚向线性均衡演变

整体来看，第一时间点的网格维数均小于1（容量维和信息维分别为0.864、0.885），表明该时间点名镇名村的空间分布为集聚分布态，而非均衡态；
第二时间点至第七时间点网格维数的值均在1—2 之间，则名镇名村的空间分布在该段时间内为均衡分布态。而7 个时间点的网格维数值均趋近于1，表明名镇名村系统在其自组织演化过程中具有沿实体线性空间分布的趋势（如平原、古道、运河等）；
同时，在区位、历史、人文等多重因素的影响下，呈现出了多层线性的分布规律。而在名镇名村的空间格局研究中，赵玉瑞等［22］、吴必虎等［23］、李亚娟等［7］也得到相同的结论，这进一步印证了网格维数测算结果的准确性。

由图4 可知，第一时间点的名镇名村在成渝城市群、长三角区域、闽西南和山西中部等地形成集聚点，且这些集聚点在第二至四时间点不断靠拢最终形成了名镇名村的连续集聚区。可见，我国名镇名村的空间格局经历了多点集聚向线性均衡的转变，且不同时间点的整体均衡度在增加。呈现出由集聚到均衡的演变特征，原因是受我国传统聚落长期演化的内在特性和名镇名村的公布政策影响。

图4 历史文化名镇名村核密度分布演变Figure 4 Evolution of kernel density distribution of historical and cultural towns and villages

2.3 空间均衡呈现阶段性变化

为直观地感受网格维数的变化，制作网格维数变化图（图5）。由图5 可知，无论是容量维数还是信息维数，其数值都在逐步增大，即我国名镇名村呈均衡分布且随着时间变化越来越均衡。纵向比较不同时间点之间的网格维数值差值，发现存在一定差异。究其原因：一是第一时间点至第二时间点的名镇名村空间正处于集聚态向均衡态演变的过程；
二是各批次的名镇名村公布时间和数量与之前的阶段具有较大差别。在不同时间点对容量维数与信息维数进行横向比较，发现两者差值也在发生变化（分别为0. 021、0. 098、0.110、0. 115、0. 095、0. 050、-0.001）。两者差值在第一时间点开始增加，而后在第四时间点下降，最终在第七时间点出现信息维大于容量维的情况。整体上，各时间点的网格维数差值不大，表明名镇名村系统在不同方向均具有准自相似性的分形特征。由两者差值的地理意义可知，名镇名村的空间分形正在由复杂分形向简单分形转变，且名镇名村在网格中的分布概率正在变小。

图5 不同时间点的网格维数变化Figure 5 Changes of grid dimension at different time points

综上所述，我国名镇名村空间格局经历了4 个演变阶段（图6）：第一阶段（2003—2005 年）为集聚向均衡转变期，主要特征表现为保护区域不断扩大，空间格局从集聚分布向均衡分布转变，这与我国在名镇名村保护方法和制度等层面的探索与实践有关；
第二阶段（2005—2008 年）为空间均衡快速变化期，该阶段的空间均衡度变化相对显著，说明在总体基数不大的情况下，名镇名村分布状态受公布数量、公布时间、自身分布状态等因素的影响更为剧烈；
第三阶段（2008—2014 年）为空间均衡缓慢变化期，受我国出台的名镇名村政策影响，该阶段的空间均衡性变化逐渐降缓，但分布更加均衡合理，其实质是我国名镇名村的政策走向成熟；
第四阶段（2014—2019年）为空间均衡倒退期，虽然第七批名镇名村数量高达271 个，但其自身在闽西南、长三角和山西中部等地形成了过度集聚区，对名镇名村的整体分布产生影响，导致该阶段空间分布均衡度出现倒退现象，并出现向集聚分布演变的趋势。

图6 历史文化名镇名村空间格局演变的不同阶段Figure 6 Different stages of spatial pattern evolution of historical and cultural towns and villages

总体而言，我国名镇名村系统的空间分形从复杂分形向简单分形演变，空间结构由多点集聚阶段向线性均衡阶段转变，表明其空间均衡度和空间格局正在不断完善。然而，在各地资源禀赋、保护政策偏移等因素的综合影响下，名镇名村空间格局出现了均衡倒退现象，说明其空间结构在一定程度上还不够稳定，存在问题需要进一步优化。“点—轴”系统是区域空间发展的优化结构，能够使区域结构得到优化与调整［24］。因此，结合上述分形演化特征，从“集聚点—线性轴—均衡面”3 个层面提出空间格局优化策略。

3.1 集聚点：提倡组团式集群式保护

经过前后7 次的评选与公布，我国名镇名村系统的空间分布总体表现为均衡态，局部区域也存在集聚与稀疏之地。从单个名镇名村集聚点来看，其内部的传统聚落因受同种因素影响，在特定区域内形成了同类型村镇的集群区。如皖南徽州传统村落群、晋东南传统村落群等，这些村镇通过地理、文化、交通、气候等要素保持沟通与联系，一定程度上有利于传统聚落整体性保护的探索与实践。从名镇名村集聚点数量及分布来看，各批次的名镇名村公布数量及其集聚特征是促使其发生变化的首要原因，不仅增加了集聚区内名镇名村的密集程度，还优化了集聚点的数量和分布状态。因此，通过加强同类型村镇的联系，鼓励名镇名村的组团式、集群式发展，并依托都市圈、地理圈、文化圈等圈层系统地开展传统村落的挖掘与保护，能够有效地优化名镇名村的空间格局，即在全国范围内形成多个集聚点并使其朝着“集聚点均衡分布”的态势发展。此外，未来批次的名镇名村公布应在公布时间、公布数量和空间结构等方面保持稳定，并在符合评选制度的基础上优先考虑稀疏之地，以促进我国名镇名村的整体性保护与开发。

3.2 线性轴：加强名镇名村区域协作

在传统聚落演化过程中，古村镇受到实体或无形线性要素（如河流、平原、文化贸易等）的影响而发生地理区位的扩张与变迁，并在经济、政治等因素的辐射下形成相对集中的区域，最终折射成我国名镇名村的空间分形。同时，名镇名村系统所具备的分形特征能够为各村镇之间跨区域、跨文化的交流提供有力支撑，进而反哺名镇名村的保护与发展，因此其空间结构优化策略的提出应当遵循其原本的演变规律。例如，以茶马古道、京杭大运河、“一带一路”等线性要素为框架，对沿线的名镇名村进行系统全面的挖掘、保护与开发，以强化其线性分布的趋势。同时，借助区域交通线路、文化贸易渠道、旅游景点路线，合理规划传统文化要素的配置与流动，加强线性区域内部的文化、经济、政策的交流与协作，促使名镇名村现存空间廊道得以进一步强化，并最终发展成为我国名镇名村空间结构的主导形态。其次，在全域旅游的背景下，应更加注重传统村落与旅游景点的联系与合作，实现旅游收入与传统村落保护资金的转换，推动名镇名村的整体性保护与健康持续发展。

3.3 均衡面：推动保护措施全域落实

我国名镇名村空间格局的均衡程度得到增加，空间结构也正在优化。这不仅是受地理条件、区际人口、经济水平等资源禀赋的影响，还与名镇名村核定公布标准、传统村落保护措施、区域合作政策走向成熟密切相关，其实质是我国传统聚落保护工作进展顺利。随着国家对传统聚落和文化遗产重视程度逐渐增加，传统村落的保护开发力度不断加强，越来越多的政策措施得以颁布，这极大地促进了名镇名村的保护与发展，进而对其空间格局产生影响。因此，未来应当继续出台名镇名村核定公布、规划制定、评估检查和保护开发等方面的政策措施，并加强传统聚落保护开发的宏观调控与差异化管理。一方面，通过推动名镇名村保护措施全域落实、优化资源区域配置、协调整体保护进程，能够较好地实现其在新时代的全面可持续发展；
另一方面，通过经济支持、旅游发展、保护措施等方面的政策引导，加快推进传统村镇与名镇名村环境的整治与改善，实现其在全域范围内的健康发展。

运用网格维数理论和方法，对历史文化名镇名村的空间格局特征及其演变规律进行了分析，并基于分析结果提出了整体优化策略，是传统聚落定量研究的一次有效探索，从更加宏观的层面来探究历史文化遗产的保护工作。结果表明，名镇名村系统在不同时间点均具有显著的分形特征，并经过4 个不同的演变阶段实现了从多点集聚到线性均衡的转变。在深入分析名镇名村演变特征及形成原因的过程中，发现其空间格局在不断演变过程中存在一定问题。

未来，我国应当积极提倡名镇名村组团式、集群式的保护方法与发展模式，加强区域内传统聚落的交流与合作，深入推进传统聚落保护政策的颁布与实施，以优化名镇名村集聚点、线性轴、均衡面的分布状态，进而推动整个系统的良性发展。本文在名镇名村空间格局的影响因素、形成原因和内在机制等层面的分析仍存在不足之处，今后研究可从分形理论和空间演变的视角进行相关探索与实践。