基于基因信息圖譜的傳統(tǒng)聚落景觀研究—以新疆吐魯番麻扎村維吾爾族聚落為例?

侯愛萍，陳新勇

(1.新疆大學(xué)紡織與服裝學(xué)院，新疆烏魯木齊830046;2.新疆維吾爾自治區(qū)博物館，新疆烏魯木齊830091)

0 引言

隨著科技的發(fā)展與社會的進(jìn)步，人們在滿足物質(zhì)需求的同時，逐漸對傳統(tǒng)文明傳承性及重要性有了更深層的認(rèn)識，因而保護(hù)、繼承傳統(tǒng)文明成為當(dāng)代人的責(zé)任與使命．

傳統(tǒng)聚落景觀是傳統(tǒng)文明最典型的代表之一，因此對傳統(tǒng)聚落景觀的研究成為很多學(xué)者的研究課題．如國內(nèi)學(xué)者胡最等根據(jù)聚落景觀基因理論，深入分析了傳統(tǒng)聚落景觀基因所具有的生態(tài)環(huán)境價值及所體現(xiàn)的環(huán)境特征意識，從而明確了聚落景觀基因所具有的環(huán)境教育內(nèi)涵，同時還分析了景觀基因?qū)鹘y(tǒng)環(huán)境生態(tài)觀的認(rèn)知、體驗與傳承等功能[1]；辛福森等根據(jù)“景觀基因”概念，通過標(biāo)志性建筑、布局形態(tài)、民居特征、聚落裝飾、主體性公共建筑等五個因子識別性要素對傳統(tǒng)聚落景觀特征進(jìn)行分析，并以此對徽州民居景觀進(jìn)行識別，進(jìn)而建立了徽州民居景觀基因要素的識別系統(tǒng)[2]；胡最等分析了聚落景觀基因的識別原則，同時對圖譜提取方法進(jìn)行了研究，討論建立了聚落景觀基因圖譜的提取方法[3]；鄧運(yùn)員等采用GIS技術(shù)對傳統(tǒng)聚落景觀進(jìn)行管理，以南方經(jīng)典古鎮(zhèn)為研究樣本，建立了南方傳統(tǒng)聚落景觀管理信息系統(tǒng)[4]；申秀英等以生物學(xué)中的“基因圖譜”理念為基礎(chǔ)，對聚落景觀區(qū)“文化基因”進(jìn)行分析，最終構(gòu)建了聚落景觀區(qū)的“景觀基因圖譜”[5]；劉沛林等根據(jù)中國傳統(tǒng)聚落景觀具有的穩(wěn)定性、地域性、系統(tǒng)性、一致性、發(fā)展性、協(xié)調(diào)性和典型性等特點(diǎn)，以聚落景觀‘Image’的內(nèi)部相似性為前提，并從各個特點(diǎn)進(jìn)行分析，以相對一致性作為聚落景觀區(qū)劃分的主導(dǎo)性理論，對傳統(tǒng)的聚落景觀進(jìn)行研究[6]．國外學(xué)者Gauthiez以城、鎮(zhèn)平面圖來闡述和解釋城、鎮(zhèn)建筑的發(fā)展歷史過程，因為平面圖在分析城鎮(zhèn)的結(jié)構(gòu)和特征上有著自身的優(yōu)勢，能夠從平面圖中分布的特征清楚的表達(dá)并得到有效地識別[7]．

鑒于此，本文以景觀基因信息圖譜的理論為基礎(chǔ)，用數(shù)學(xué)表達(dá)方式對地理環(huán)境因素、地方文化因素、建筑材質(zhì)因素等各景觀基因因子進(jìn)行離散化描述，同時以聚落景觀基因識別理論為根據(jù)，構(gòu)建聚落景觀基因識別關(guān)系表達(dá)函數(shù)，從數(shù)學(xué)序列運(yùn)算集的角度對基因景觀進(jìn)行相似性識別．最后，以新疆吐魯番麻扎村維吾爾族傳統(tǒng)聚落景觀為例進(jìn)行了研究分析．

1 景觀基因信息圖譜理論

1.1 景觀基因概念

基因是一個具有遺傳信息的載體生物學(xué)的概念，通過復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯把基因中包含的信息傳遞給下一代，從而使子代具有父代的特性，產(chǎn)生相似性的表達(dá)．基因作用的表達(dá)主要受外在和內(nèi)在環(huán)境的影響：1）基因中所包含的信息都具有自己的獨(dú)特性，并且通過復(fù)制自己的這些特性并進(jìn)行表達(dá)，以保持子代與父代生物的基本特征一致（遺傳特性）；2）在正常情況下基因十分穩(wěn)定，在細(xì)胞分裂時能夠精準(zhǔn)地復(fù)制自己，但在特殊的條件下，基因可能會出現(xiàn)突變的情況，即基因中的某些特性受到條件的影響產(chǎn)生變異，具體表現(xiàn)為子代具有父代所不具有的特征．從生物學(xué)的角度來說，自然條件影響所產(chǎn)生的基因突變是一種自然選擇的結(jié)果[8]．

而對于分析文化的傳播和傳承，也同樣會產(chǎn)生以上類似的情況：1）文化在傳播的過程中會因其自身的特點(diǎn)和秉性使得傳承的過程將這些特性和秉性進(jìn)行保留和自我保護(hù)，以保持其文化中的特色；2）文化的傳播不是一成不變的，隨著和其他文化的交流，以及其他因素，在其傳播或傳承的過程中自身會形成新的特點(diǎn)和差異，即產(chǎn)生了變異[9]．聚落文化景觀也有著文化在傳播和傳承中的基因特點(diǎn)．特定區(qū)域內(nèi)的聚落景觀之所以相同，是因為聚落景觀作為一種文化載體，具有著之前分析的文化“基因”性質(zhì)，即聚落景觀在其傳承和傳播的過程中能夠保留住此區(qū)域內(nèi)的聚落文化景觀的特點(diǎn)；同樣類似文化“基因”傳播和傳承的特點(diǎn)，景觀文化也會受到其他文化因素的影響，隨著時間和空間的不斷變化，聚落景觀文化也會出現(xiàn)基因的變化[8]．這是一種生物基因遺傳的規(guī)律，同時也能用來形容文化的傳播和傳承，更進(jìn)一步能夠表示出聚落景觀文化在發(fā)展和演變過程中的內(nèi)在邏輯．對于生物基因遺傳和聚落景觀傳承，雖然所屬的范疇不同，研究的內(nèi)容不同，卻有著相似的傳承遠(yuǎn)離．所以，對于聚落景觀來說，引出了景觀基因的概念．

圖1 聚落景觀影響因素分布圖

1.2 景觀基因數(shù)學(xué)化描述

聚落景觀在形成及發(fā)展過程中主要受地理環(huán)境因素和地方文化因素的影響，并在這些因素的基礎(chǔ)上形成了具有自己特色的聚落景觀文化，如圖1所示．在使用數(shù)學(xué)方法的描述過程中，通常根據(jù)其之間的相互關(guān)系，依據(jù)這些關(guān)系使用一定的規(guī)則建立數(shù)學(xué)模型，并使用一定的數(shù)學(xué)符號函數(shù)進(jìn)行表示．因此，通常可以采用數(shù)學(xué)化來描述傳統(tǒng)聚落景觀的特征．

式(1)中Slg(x,y,z)是由Ef(x)、Cf(y)及Bf(z)復(fù)合而成的函數(shù)結(jié)構(gòu)，表示任意需要建模的聚落景觀．函數(shù)Ef(x)表示影響聚落景觀形成的地理環(huán)境因素；函數(shù)Cf(y)表示影響聚落景觀形成的地方文化因素；函數(shù)Bf(z)表示影響聚落的建筑材質(zhì)因素．

式(2)中{ge(x1),ge(x2),ge(x3),···,ge(xn)}分別表示地理環(huán)境因素中的特征因子，這些地理環(huán)境因素主要包括氣候因素、河流水系因素、地貌形態(tài)因素、地理位置因素等，并將這些因素歸納為非線性和離散化的特征因子；{cu(y1),cu(y2),cu(y3),···,cu(yn)}是將當(dāng)?shù)匚幕械拿袼孜幕?、道德文明、審美因素等歸一化為特征因子；{co(z1),co(z2),co(z3),···,co(zn)}特征因子主要包括聚落景觀文化中的建筑物外在因素、建筑形態(tài)因素以及建筑器材因素等．

式(3)中{x11,x12,x13,···x1n}分別表示氣候變化因素中的溫度變化、降水變化、湖波面積變化、沙塵暴、大風(fēng)日數(shù)變化等的物質(zhì)化特征；{x21,x22,x23,···x2n}分別表示河流水系因素中的河流水量、河流流向、河流汛期、河流含沙量、流域面積、支流數(shù)量及形態(tài)和河網(wǎng)密度等特征；{xn1,xn2,xn3,···xnn}分別表示地貌形態(tài)因素中的山地形態(tài)、平原形態(tài)、河谷形態(tài)及沙丘形態(tài)等特征．

式(4)中{y11,y12,···y1n}分別表示民俗文化因素中的經(jīng)濟(jì)民俗（生產(chǎn)、消費(fèi)、服飾等）、社會民俗（家族、稱謂、婚姻等）等民俗文化特征；{yn1,yn2,···ynn}分別表示道德倫理中的人與人間的社會倫理、人與自然間的生態(tài)倫理等．

式（5）{z11,z12,···z1n}分別表示建筑物外觀因素中的空間形態(tài)布置、裝飾紋路設(shè)計、美觀雅致布局等客觀因素；{z21,z22,···z2n}表示建筑形態(tài)因素中的建筑布局、院落結(jié)構(gòu)形態(tài)、獨(dú)特結(jié)構(gòu)形態(tài)等特征；{zn1,zn2,···znn}分別表示建筑材料因素中的土建筑材料、磚混材料、木質(zhì)材料等材料特征．

通過以上函數(shù)關(guān)系可以將聚落景觀抽象成為信息圖譜，其實(shí)質(zhì)上是要實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)聚落這種文化遺產(chǎn)的數(shù)字化，并且能簡單形象的表達(dá)出來．

2 聚落景觀基因識別理論

2.1 景觀基因識別原則

采用景觀基因信息圖譜方法來探究傳統(tǒng)聚落景觀的核心問題在于如何能對不同的聚落景觀進(jìn)行基因識別．要界定一個聚落景觀的基因，劉沛林[3]提出了四項識別原則，可以歸納為：內(nèi)在唯一性原則、外在唯一性原則、局部唯一性原則和整體唯一性原則．這四項識別原則能夠充分的界定聚落景觀的基因，且這四項識別原則之間既相互區(qū)別，又有著緊密的聯(lián)系，起到了相輔相成的作用．其中：內(nèi)在唯一性原則從內(nèi)部描述說明聚落景觀的本質(zhì)文化特征，此唯一性原則在內(nèi)在的本質(zhì)上表現(xiàn)為其他聚落所沒有的文化特質(zhì)；外在唯一性原則則是從聚落景觀的外在特征和外在造型來描述，表現(xiàn)為外形外在特質(zhì)為其他聚落所沒有；局部唯一性原則是對聚落景觀進(jìn)行細(xì)分并對局部的特征進(jìn)行描述，表現(xiàn)為局部外形特質(zhì)為其他聚落所不具備；整體唯一性原則相較于局部唯一性原則，從整體最顯著的特征來凸顯一個聚落或一定區(qū)域的聚落有別與其他聚落，表現(xiàn)為聚落的文化和外形特質(zhì)表現(xiàn)的最顯著的特征為其他聚落所不具有．

2.2 景觀基因識別

2.2.1 景觀基因識別關(guān)系表達(dá)

總體優(yōu)勢原則是聚落景觀識別的主要基因要素，既要體現(xiàn)文化特質(zhì)因素又要呈現(xiàn)外觀特征因素．為了能更清楚的體現(xiàn)各個聚落景觀的差異，進(jìn)而引進(jìn)集合關(guān)系表達(dá)的思想，對基因識別進(jìn)行數(shù)學(xué)化描述．

式（6）說明了景觀基因是離散化的景觀特征點(diǎn)，構(gòu)成了聚落景觀要素；式（7）說明了聚落內(nèi)部景觀基因的唯一性原則；式（8）則說明了每個聚落景觀自身基因的獨(dú)特性．

2.2.2 景觀基因識別分類特征

根據(jù)上述的景觀基因識別原則及識別關(guān)系表達(dá)式，結(jié)合聚落景觀的結(jié)構(gòu)特征，綜合考慮各影響因素，歸結(jié)出聚落景觀基因識別的主要方面．對這些方面的描述為：居房特征、地理環(huán)境因子、主體性公共建筑、布局形態(tài)．

3 吐魯番麻扎村維吾爾族聚落景觀特征

3.1 麻扎村聚落景觀分析

新疆吐魯番市麻扎村地處火焰山中段的吐峪溝峽谷南口，其自然地理條件比較特殊，氣候為典型的火洲氣候，表現(xiàn)特點(diǎn)為：極度干旱、夏熱冬冷、晝夜溫差大、輻射量大、風(fēng)沙猛烈．這種類型氣候條件影響了當(dāng)?shù)孛癖姷木幼∥幕捌渚勐湫螒B(tài)，加之其它因素的影響，使麻扎村具有獨(dú)特的聚落景觀．麻扎村至今已有1700多年的歷史[9]，其地理區(qū)位偏僻、人口單一、傳統(tǒng)聚落景觀保存較完好．

整體布局：麻扎村建于峽谷谷口兩側(cè)的坡地上，其被北向南穿村而過的蘇貝西河將村落分為東坡民居區(qū)域和西坡民居區(qū)域．麻扎村民居建筑的組合隨地形依水流進(jìn)退而展開，民居建筑極少占用平地，皆靈活取勢，不擇朝向，建筑高低錯落，不拘一格，如圖2、圖3所示．麻扎村河流東側(cè)有一塊較為寬闊的平地，清真寺就坐落在平地的中心．圍繞清真寺分布的民居自然組成向心型布局的多個居住組團(tuán)，即村落巷道以清真寺為中心的小廣場向四處擴(kuò)展自然形成，南北貫通的彎曲道路聯(lián)系著眾多的民居宅地；西坡的土石坡即為麻扎用地．

圖2 麻扎村聚落民居及水系分布圖（左），村落布局（右）

圖3 全景圖

居民特征：為防止夏熱冬寒，麻扎村民居其建筑材料主要以生土為主，以厚生土墻和厚草泥屋面保溫隔熱，墻體厚度50～100 cm，甚至有些達(dá)到120 cm的厚度，窗子面積少，防止了陽光大面積照射，同時阻擋風(fēng)沙侵入．經(jīng)過實(shí)地調(diào)研分類統(tǒng)計，吐魯番麻扎村民居建筑形式主要表現(xiàn)為土拱平房式、土拱樓房式、半地下室土木平房式、爬坡屋、過街樓等．民居建筑及其院落、巷道等其間相對自由的組合形成極富變化的密集性建筑群．聚落中“小窗、厚墻、平屋頂”的民居建筑形態(tài)是麻扎傳統(tǒng)聚落的符號景觀，如圖4所示．

圖4 高低錯落、密集的民居建筑（左），過街樓（中），厚墻、小窗、平屋頂（右）

文化標(biāo)志：傳統(tǒng)聚落建筑是文化的載體，主要包括以下兩個方面：（1）麻扎村部分民居院落主門上仍保留有漢式的門簪，這是區(qū)別于其它地區(qū)維吾爾族聚落的地域文化特色，其樣式包括果實(shí)圖形的、幾何圖形的、花卉形狀等，這也是民族歷史文化交融的溯源顯現(xiàn)．（2）麻扎村民居建筑中的木窗工藝文化特色，即窗子工藝形式淳樸簡潔，例如形式質(zhì)樸的直欞窗較為普遍，另有一些考究的花格窗，其形式典雅，色澤大方純樸，均無彩飾．如圖5、圖6所示．

圖5 地域交融文化的特色門簪

圖6 地域交融文化的傳統(tǒng)樣式花格窗

基本形態(tài)：麻扎村主要分布為有機(jī)形空間、下沉空間等基本形態(tài)．

環(huán)境因子：麻扎村所處的鄯善縣屬于溫帶大陸氣候，這是因為其地處亞洲腹地，遠(yuǎn)離海洋，幾乎不受海洋氣流的影響，北方寒濕氣流又因高山的屏蔽而減弱．主要的氣候表現(xiàn)為夏季炎熱，冬季寒冷，日照強(qiáng)烈，晝夜溫差大等；麻扎村坐落于峽谷谷口，其依托山谷地形而建，村民以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為生活基礎(chǔ)，是典型的農(nóng)耕型聚落．由于受周圍土地資源的約束以及在極端氣候的主導(dǎo)下，其形成集約密集的民居建筑群體．民居集中處于各類林地、農(nóng)田的中央部分，便于居民進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，這反映了農(nóng)耕聚落對土地使用各方面因素的考慮等[10]．由此可見，麻扎村顯現(xiàn)出獨(dú)特的綠洲聚落景觀，其中景觀尺度的物質(zhì)環(huán)境由居民集居住地、葡萄林田、棉花地、川字水網(wǎng)、臨河地（即受自然水系影響使得村落公共空間形態(tài)形成的凹凸空間）等構(gòu)成．

3.2 麻扎村景觀基因識別特征表達(dá)

麻扎村傳統(tǒng)聚落景觀基因識別特征如表1所示．

表1 麻扎村傳統(tǒng)聚落景觀基因識別特征表達(dá)

4 技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)分析

4.1 景觀基因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

景觀基因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖7，其主要包括管理員系統(tǒng)、用戶交互界面、用戶信息庫三大部分，其中用戶交互界面結(jié)構(gòu)是景觀基因系統(tǒng)核心部分．管理模塊又分為圖像處理模塊和數(shù)據(jù)Web發(fā)布模塊，基因景觀數(shù)學(xué)表達(dá)函數(shù)及景觀基因識別關(guān)系表達(dá)函數(shù)主要設(shè)置在圖像處理模塊中（景觀圖像的存儲序列是基因景觀數(shù)學(xué)表達(dá)體現(xiàn)；景觀圖像查詢等功能是景觀基因識別關(guān)系表達(dá)），數(shù)據(jù)Web發(fā)布模塊能結(jié)合景觀基因數(shù)據(jù)庫及時的在動態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布聚落景觀研究進(jìn)展及最新消息，為聚落景觀的研究提供及時信息的高效服務(wù)．

4.2 景觀基因系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

聚落景觀信息圖譜系統(tǒng)主要采用客戶/服務(wù)模式(CLient/serve)平臺和用戶界面，可以將聚落景觀圖像用數(shù)字方式與互聯(lián)網(wǎng)相連接．聚落景觀數(shù)據(jù)庫主要運(yùn)用JS和VB語言結(jié)合編寫，既能通過用戶交互界面操作數(shù)據(jù)庫，又可以在Web頁面發(fā)布聚落景觀最新信息．Active Server Page技術(shù)具有對Web和數(shù)據(jù)庫的高效簡潔集成，這種集成性表現(xiàn)在可以根據(jù)自己的需求在網(wǎng)頁中添加交互式的內(nèi)容（如在線景觀表單）,同樣也可以根據(jù)自己的需求創(chuàng)建使用HTML網(wǎng)頁，并將自己設(shè)計的網(wǎng)頁作為用戶界面的Web應(yīng)用程序．用戶通過客戶端瀏覽器輸入目標(biāo)條件就可對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢、修改、插入、刪除等各種操作，如圖8所示．

圖7 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

圖8顯示的畫面是新疆吐魯番市麻扎村村落的整體布局圖，左邊為近景圖，右邊為衛(wèi)星圖像（經(jīng)過繪制整理）．通過新疆維吾爾族聚落景觀基因圖譜保護(hù)管理系統(tǒng)，可以對新疆地區(qū)典型的維吾爾族傳統(tǒng)聚落景觀進(jìn)行實(shí)時性跟蹤與記錄，有效地對傳統(tǒng)完整的聚落景觀文化進(jìn)行傳承性地管理與保護(hù)．

圖8 新疆維吾爾族聚落景觀基因圖譜保護(hù)管理系統(tǒng)界面

5 結(jié)束語

（1）本文以景觀基因信息圖譜的理論為基礎(chǔ)，用數(shù)學(xué)表達(dá)式對地理環(huán)境因素、地方文化因素、建筑材質(zhì)因素等各景觀基因因子進(jìn)行離散化描述，同時以聚落景觀基因識別理論為根據(jù)，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建聚落景觀基因識別關(guān)系表達(dá)函數(shù)，從數(shù)學(xué)序列運(yùn)算集的角度對基因景觀進(jìn)行相似性識別，最后編制聚落景觀信息圖譜系統(tǒng)．

（2）通過基因信息圖譜系統(tǒng)得到的“麻扎村維吾爾族的傳統(tǒng)聚落景觀”特征，概括為居房特征、地理環(huán)境因子、主體性公共建筑、布局形態(tài)等特征，再以這些特征為資源基礎(chǔ)對麻扎村維吾爾族的傳統(tǒng)聚落景觀進(jìn)行有效地分析，為以后完整的聚落景觀提供保護(hù)平臺．

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