摘要
乡村聚落是我国传统文化的重要组成部分，也是亿万农村居民的居住场所。它们构成了中国农村的基本空间单位。乡村聚落的空间平面形态是其结构性和秩序性的体现，对于聚落的营建过程具有重要意义。为了研究乡村聚落的空间平面形态，需要开展量化的研究方法。研究者可以通过对聚落的基本空间单元进行几何分析，包括起点、终点、方向和距离等量化指标的建立，构建出乡村聚落的平面形态模型。这种模型可以帮助我们全面了解聚落的组成和分布情况，为聚落的规划和设计提供科学参考。
乡村聚落是中国文化的重要组成部分，它是居民点聚集的主要载体，其中建筑物的布局及朝向构建了聚落的整体平面形态。然而，在乡村聚落的研究中，传统的定性研究方法较为常见，对聚落进行定量分析的研究较少，导致我们缺乏对乡村聚落空间平面形态的科学理解和量化评价方法。因此，本文通过以张家口张北县的15个村庄边界形态指数及离散度的相关数据为基础，从行业专业的角度进行解读、计算、统计、分析，尝试提炼出一套适用于乡村聚落边界形态类型的量化指数，对乡村聚落边界形态进行界定。研究发现，张北地区的乡村聚落空间平面形态多以带状分布为主，长宽比接近1:1，且指状特征明显。其次，本研究还发现乡村聚落平面形态除了与受到内部结构的影响，与外界环境因素也有强烈关联。启示我们在今后的乡村规划工作中，我们需要避免只依靠传统设计思路及人为的主观影响指导判断，而是要借助参数化工具给予度量，以期望在抽象的规划指标之外，提供更为精确的数据储备对聚落平面形态赋予理论支撑。
本文结尾部分对所用的研究方法做了部分评述，除了考虑到的在研究方法上所需要的推进之外，也对研究过程中的不足进行了补充说明，并提出可以向聚落中心性的有无和建筑及空间三维高度的方向上进行研究，以便于更好地理解聚落形态。论文最后给出了关于中国传统民居保护与发展问题的一些思考：要加强规划指导，重视调查、评估工作，定性、定量的研究方法相结合开展设计工作。希望通过本论文的论述，为我国冀西北地区传统村落的保护与发展提供一个参考意见。
关键词:乡村聚落；空间形态；量化分析；张北县
第一章绪论
1.1背景
为了响应二十大精神的传达，xxx就实施乡村振兴找略做出重要决定，国标委及时修订2015版标准，对有关内容进行了拓展，对创建美丽宜居乡村进行顶层设计、明确定位、提供指引。反映出国家对乡村居民的高度重视，在中国乡村聚落的发展历程中，这是一个重要的探索，更是时代背景的必然选择。
万里潇湘，江山丽丽，聚落为地球上人类活动之核心，这里既有人的栖居，也有生命的存在、休息及从事各项社会活动之处，它还是人们从事劳动和生产的地方，其中既有乡村的，也有城市的，都是人类聚居的地方。随着我国工业化进程加快，城乡二元结构逐步消失，城乡差别越来越小，但同时，由于人口迁移，产业转移及城镇化发展，导致许多传统村落消亡或逐渐向城镇集中，逐渐形成了乡村聚落。然而，随着城镇数量迅速增加，城镇人口占总人口比重越来越大，从而引起城乡空间结构发生变化。城市化对乡村聚落空间影响较大，更是城市化进程中各种因素对村落地域空间影响的过程，在城市化的大环境下，乡村聚落空间经历了一个逾越的发展史，主动型演变过程，如集聚扩展式，无序膨胀式，亦有为城市所环绕的现象，撤并后的消极改造现象等。从城乡二元结构向城乡一体化转变，这使得乡村聚落间形成了相互依存，相互制约又彼此依存的共生关系。也有与城市空间相分离的城市消极性开发，这是显而易见的，以冀西北地区的农村聚落为例，在相同发展背景下或者外力作用下，由于其资源条件相对匮乏，经济和社会发展相对滞后，其空间演变特征主要表现为城镇化和乡村空心化。随着城市化进程的加速，越来越多的人口离开农村聚落，到城市区居住生活，导致乡村聚落内部的空心化严重。
因此，对乡村聚落进行研究在城市化过程中是一个不容忽视的方面，同时，这是实现乡村振兴和共同富裕绕不过去的一条路，在上述问题日益突出的今天，乡村聚落空间未来的发展，也引起了国家及社会各界学者们的普遍关注。在这一城乡之间社会问题大环境中，本论文从冀西北地区一些村落的聚落空间入手，进行研究，通过对此区域聚落空间平面形态的分析和讨论，以期对未来乡村聚落建设奠定一定的理论基础。
1.2研究目的和意义
1.2.1研究目的
冀西北地区是我国华北经济区最为落后的农村地区之一，近年来随着城乡一体化发展的加速，该地区的人居环境得到了一定的提升，基于“乡村聚落”视角对该地区人居环境人居环境的现状进行实证分析。通过对乡村聚落的形态、结构等方面进行系统、科学的研究，更好的了解村庄现状以及空间演变的发展规律，提高乡村建设水平，把控好规划设计工作中的指标要求，为探索乡村发展和振兴的方向和路径，提供有力的科学依据和数据支持，为制定和实施相关政策、规划和措施提供重要的决策支持。同时，乡村聚落量化研究还有助于推动乡村地区的可持续发展，促进乡村文化保护和传承，提高乡村地区的生活质量和发展水平，为实现全面建设社会主义现代化国家的目标贡献力量。
1.2.2研究意义
(1)理论意义
乡村聚落量化研究是对乡村聚落进行精准的数量化、质量化、空间化等研究，具有重要的意义。一方面，通过统计、分析和比较不同乡村聚落之间的差异和特点，可以更加深入地了解乡村地区的基本情况和发展现状，为制定相关政策和规划提供科学依据。另一方面，乡村聚落量化研究也有助于探索乡村振兴的路径和方向，在推动乡村可持续发展、提高乡村居民生活质量、促进乡村文化保护和传承等方面提供重要的决策支持和科学依据。总之，乡村聚落量化研究是推动乡村振兴的必要手段之一，对于实现全面建设社会主义现代化国家的目标具有重要的意义。
(2)现实意义
针对冀西北地区的乡村聚落空间进行量化研究，可以为乡村建设提供实际的指导意义。定量化解析方法不仅可以扩展研究范围和深度，还可以提供大量理性数值区间信息，深入了解乡村聚落与周边环境的关系，从而明确解决问题所需措施的优先级，优化提升聚落的空间结构和形态，更好推动乡村振兴战略的实施。同时本研究对于数字化城乡建设等方面也具有重要作用。这种方法论是一种全新的研究方法，相较于定性研究方法和研究范围更具优势。从认知的角度来看，将传统村落的形态特征从主观的感性认知提升为客观的数字化认知，是一种必要和有效的手段。本文基于数字技术在乡村平面形态中应用研究的基础上，通过分析中国当代村庄发展现状，并运用互联网、大数据等先进技术手段实现对我国传统村落进行信息采集、整理、保存等方面工作，从而对规划工作进行有效引导。
1.3相关研究综述
1.3.1国外研究现状
乡村聚落空间平面形态量化研究是一个比较新的研究领域，国外的研究也较少。X一些研究机构和大学对传统村落量化研究进行了一些探索和实践。其中，研究的重点主要集中在城市和乡村房屋的空间分布、共同设计和适应性等方面。例如，X康涅狄格大学的研究团队探索了乡村聚落空间组织的特点，以及如何在这些地区寻找和发展城乡之间的联系对于国外关于聚落性质的研究方法和理论；而在欧洲，荷兰是一个较为典型的乡村聚落平面形态量化研究国家。荷兰的乡村聚落平面形态量化研究主要集中在荷兰农村的建设和发展规划方面。荷兰开发了一种名为“集群村庄”（Cluster Villages）的新型农村聚落形态，旨在通过将不同规模和类型的乡村聚落组合在一起，提高居民的生活质量和社交基础设施。日本也对乡村聚落平面形态量化进行了一些研究，其主要研究方向是如何提高乡村聚落的竞争力、适应性和可持续性。此外，日本还试图将乡村聚落的传统元素与现代设计相结合，以创造出一种更具文化特色和现代感的乡村聚落。总的来说，乡村聚落平面形态量化研究在国外尚处于发展阶段，研究的重点主要集中在乡村建设和发展规划方面，以提高乡村竞争力、适应性和可持续性。笔者通过对现有文献资料的梳理和研究，可以简单地分为两类：一类是采用定量研究方法。完全忽视村落特征和文化历史的文脉，只是在物质的结构和形状层面量化具体参数，进而刻画村落的形态特征，是近年来主要的研究方法。另一种是比较传统的研究方法。从历史文脉、文化内涵和空间形态等方面对聚落研究对象进行定性分析，主要采用类型学、历史地理学、认知意象和现象学等理论和方法的定性研究分析。在研究方法上，定性研究占了现有冀西北传统村落研究成果的绝大部分。这类研究的结果多是从经济发展、历史文化、村庄选址和村庄建设机制要素、风水理念、村庄总体布局、传承与保护等方面对传统村落进行定性描述。细观测量方面，利用现代定量方法对传统村落的平面物质形态和肌理进行深度定量分析研究的成果几乎为零。这些问题需要进一步探索和解决，以填补形态学定量研究的空白。
1.3.2国内研究现状
知网中以“乡村聚落空间形态”为主题进行中文文献的检索，截止到2023年4月，共得到1222条结果，其中期刊277篇、学术辑刊6篇、国内会议18篇、硕士学位论文782篇、博士学位论文139篇。从近几年来的研究成果来看,我国学者对聚落空间物质形态的研究视角已经由原来的中观逐步扩大至宏观层面，并且研究内容和角度也更加多元化，多学科交叉研究的学术成果比比皆是，大多数是与自然地理、社会经济、历史人文等学科相结合展开研究进程[6]。
致力于聚落形态量化方法的独创性研究的代表人物，主要有王昀教授和浦欣成博士等，其研发的有关聚落形态的量化方法相对系统成熟，且最具有影响力。其中浦欣成博士所著的《传统乡村聚落平面形态的量化方法》，建立了典型的村落空间形态量化指标体系,这种量化方法使传统村落形态量化的可操作性加强，也为后续学者提供了有关传统聚落量化的具体实战方法与技术。在传统村落形态研究的领域内，“浦氏”量化方法目前在国内较为普及[6]。
1.4研究范围和内容
1.4.1研究范围的界定
本篇文章所指的冀西北地区是行政区域范围，指位于河北省西北部的张家口全境。本文以张家口市张北县为例,就张北县的部分村庄展开重点论述。
张北县位于华北内地与内蒙连接的咽喉地段，区域内拥有高原、丘陵、山麓等多种自然地理条件，地势起伏变化，形成了错综复杂丰富多彩的聚落立地构造的环境；张北县有着4000年的历史底蕴，自古至今山高水远，处于地理与政治文化的边缘地带，由此，现代化人类文明对该地区的乡村聚落的影响变化相对比较缓慢，使得传统的民族文化及原有人居环境还有所存留。综合以上缘由，张北县地区无论是在多民族聚居集中、特色的山地地理空间特征及民居环境的保存等方面都具有比较高的研究需求与意义。因此，本选题锁定张北县地区为研究范围，剖析多种不同的乡村聚落空间在该地域内长期以来的自然适应及社会适应碰撞融合下人文环境的典型化表征。
1.4.2研究内容
聚落形态学是城市规划与设计中的一个重要领域，着重研究城市中各种聚落的形态特点及其组成要素。聚落形态学的研究范畴不仅包括了各种聚落类型，而且涵盖了聚落的形态、结构和空间组织等方面，在城市规划与设计中具有重要的地位和作用，它对于城市规划和设计工作者而言，深入了解聚落形态学，将是提高城市规划和设计质量的重要途径之一。
聚落作为一种社会现象和空间实践，其本质是人类社会的产物和创造，它包括了人类历史和文化的演变过程。因此，聚落形态的研究涵盖多个层面:包括聚落形式的外在物质形态、内部抽象逻辑以及时间维度上的演变过程及影响因素。这些研究层面互相关联，在不同的层面上进行研究可以更全面地认识聚落的本质和演变规律。
本文以聚落形态为出发点，从建筑本体的角度出发，探究传统乡村聚落形态的结构秩序和内在抽象逻辑。为了进行更为深入的研究，本文选择性地忽略了建筑单体的高度特征和自然环境的高程变化，而是着重从二维角度对聚落形态的平面特征进行抽象描述和分析[21]。所以，本文将从乡村聚落边界形态、指数计算、边界布局分析、边界形态变化分析等方面入手，从微观层面对冀西北地区乡村聚落空间进行深入探讨，综合分析聚落空间之间形态的规律特点，更加全面的对该区的乡村聚落进行剖析，并归纳其典型性特征，具体内容如下：
乡村聚落的量化研究主要是研究乡村聚落的平面形态、地理环境、空间布局、景观生态等方面的特点和其对人类社会的影响。在这个过程中，需要考虑如何通过量化研究来更好地理解和评估乡村聚落的宜居性。
乡村聚落平面形态量化研究需要从多个方面进行分析，其中包括乡村聚落的历史、地形地势、现状情况和文化背景，以及现今面临的问题和未来发展趋势，需要明确研究的目的和意义。运用景观指数计算和对离散度的相关分析，在村庄平面形态层面展开讨论，通过公式、模型、图表绘制来收集和处理相关数据，最后利用量化研究的结果提出切实可行的规划方案。
1.5研究方法
（1）文献、资料的收集与整理
广泛从书籍与期刊中收集前人的研究资料,特别是现今已有的关于聚落物质形态的研究成果，作为本研究开展的基础;通过综述和对比，进行理论框架的深入研究；还可以通过访问图书馆提供的一些在线数据库来获取资料；此外，学术引擎搜索和一些社交媒体也可以找到一些相关文献和学术报道。
（2）对比研究法
对比研究法是一种常用的研究方法。该方法需要选择两个或多个乡村聚落作为研究对象，并选取合适的比较指标，对这些聚落的平面形态进行统计分析。通过对比研究，可以发现不同乡村聚落之间的异同点，分析其中的原因和影响因素，并提出相应的规划措施。该方法需要进行精准的数据采集和分析，以达到科学合理的研究结论。通过多个不同类型的村落边界形态进行对比分析，来剖析影响聚落发展演变的因素，使结果更加准确。
（3）图底关系分析法
该方法是通过对乡村聚落的平面元素进行分类，并进行构成关系、空间关系的分析，来揭示其形态特征和规律。该方法主要通过对乡村聚落的空间组织结构、建筑物布局等平面元素进行统计分析，研究它们之间的空间关系、构成关系和功能关系等，进而挖掘出乡村聚落的规模、结构和演变特征等。这种方法比较适合于表现空间关系变化的研究对象。同时，该方法需要进行科学合理的数据统计和分析，以达到可靠的研究结论。
（4）量化分析法
量化分析法的特点是通过标准化的数据收集方法和工具来获取数据，这种数据可以被统计学方法进行分析和解释，然后使用此类数据（如数据、统计量和图表）来描述和分析事物，使其结果可以被量化和可视化。本文借助SPSS26.0、结合景观簇群的形状指数计算方法，对乡村聚落进行了分析和研究。通过与传统方法比较发现：采用该方法得到的结果是准确可靠的；同时也为后续规划工作提供参考。在此基础上结合浦欣成的量化体系来对张北县地区的传统村庄聚落空间形态特点进行边界指数、离散度等指标的具体量化解析。
1.6研究框架
图1-1传统乡村聚落空间平面形态量化研究框架
第二章研究的理论基础
2.1概念
2.1.1乡村聚落
聚落是指人类或其他动物在一起定居形成的区域。在人类社会中，乡村聚落通常是指一系列村庄、城镇或城市的集合。聚落的大小和形态可以有很大差别，有些可能只有几个家庭组成，而有些可能拥有数千居民。聚落的形成通常是由于共同的经济、社会或政治需求而形成的。例如，一些乡村聚落可能是为了更好地保护自己免受野兽和其他对手的攻击而形成的。而其他乡村聚落可能是为了更好地利用可用的资源，例如水源或土地而形成的。这些聚落的形成也可以与文化、宗教或其他社会因素有关。
2.1.2村庄的空间形态
村庄的空间形态是指乡村地区的建筑和布局在地面上呈现出来的形态，其平面形态往往是根据当地自然环境和人文特色所进行的设计规划，其具体形态还会受到当地气候、地形地貌、土地利用、道路交通、人口密度等多种因素的影响。村庄的空间形态也包括乡村区域内聚落空间在平面上的分布形态和组合关系，包括聚落的布局、尺度、形状、朝向、密度、分布等方面的特征。它是乡村聚落的空间组织形态，反映了乡村聚落的发展历史、地理环境、社会经济和文化传统等方面的因素。总之，村庄空间形态是乡村区域内聚落空间组织的重要表现形式，直接关系到乡村区域的空间质量和人居环境的品质。
2.2量化分析方法
2.2.1量化方法
聚落空间形态量化是一项重要的研究课题，本文介绍一种对聚落空间形态进行量化的方法，该方法基于浦欣成相关的量化方法，可为城市规划和设计提供有用的参考，其分析公式如下：
（其中P为周长，A为面积，入为长宽比）。首先，根据主轴的长宽比，区分带有带状或者团状的居住区边界。临界值为2，大于2的值表示带状特征，小于2的值表示团状特征。然后，使用边界形态指数计算方法更详细地分类聚落边界形态[13]。
2.2.2量化思路
绘制村庄边界线应对乡村聚落边界线的尺度进行测量：乡村聚落作为一种特殊的城市形态，其边界线的测量尺度问题一直备受关注。本文以实际和虚拟边界为基础，探讨了虚拟边界规模对聚落边界形态学特征的影响。虚拟边界的规模直接决定了聚居区边界的大小和形状。本研究在大边界（100m）、中边界（30m）和小边界（7m）三个不同虚拟边界规模水平上调查了聚落边界形态。乡村的建筑通常为两层，其顶高的平均值约为7m。这导致在水平和垂直方向上形成了7×7m的空间边界，提供了有围合感的体验。而30m规模是相对较弱的边界规模。
通过参考扬·盖尔和爱德华·T·霍尔的相关数据以及王所引佐藤方彦监修的数据，本文在考虑社会性视域范围、人的识别域范围和相互认识域范围的基础上，将100m、30m和7m作为虚边界可以跨越的最大距离。
研究结果表明，随着虚拟边界的规模增加，围绕着乡村聚落的边界面积也会增加，周长减小，边界的形状会变得更加平滑。相反，如果边界的规模减小，围绕聚落的边界的面积减小，周长增加，并且边界的形状变得更加复杂且不均匀。
本文的研究成果对乡村聚落的空间规划和设计具有一定的参考价值。在乡村聚落的规划和设计过程中，应该充分考虑聚落边界的尺度问题，注重虚边界尺度的合理设计，以达到合理的空间围合感和视觉效果。最后，根据三个边界层的加权平均结果，将聚落边界的形状进一步细分为具有团装倾向的指状聚落、无明确倾向的指状聚落、带状倾向的指状聚落、团状聚落、带状倾向的团状聚落以及带状聚落[23]。
(1)团状聚落
团状聚落是以核心聚居区为中心，周围分布着各种不同类型的建筑和居民区，形成一种类似于圆形的结构。这种聚落形态适合于山区和丘陵地带，由于它能最大化地形特征，这种形态在平坦环境中容易演变。这种形态的特征包括封闭的边界，长轴与短轴比一般不超过1.5，轮廓末端缺乏明确的方向性。在聚落内，如果密度高，则会有一定的组织和内部凝聚力。如果密度较低，秩序关系较为紊乱。
(2)带状聚落
这种种聚落形态是边界形状具有单一的主扩展方向。该形状的特点是边界图形的宽度与长度比大于2，村庄建筑通常沿着特定的线性元素增长，该元素可以是重要道路、水岸、山脉的基底和山峰，或者是主导等高线。在这种形状中，村庄的轮廓呈现出带状或环状特征。此外，环状村庄是带状村庄的一种特殊形式。这种形式通常沿着一个聚集线延伸，相对于村庄来说不是太大，并且可能连接成为一个封闭的环或半封闭的形式。这个聚集可能是一个池塘、水面或小山。封闭的环状村庄也可以被视为空心的环状村庄聚落。在带状聚落中，一般都有一个主要的聚居区，其他建筑则散布在周围的地区。这种聚落形态的优势在于它能够方便地连接各个地区，便于交通和经济的发展。
(3)指状聚落
最后一种聚落形态是边界形态具有多个方向性外延主导，通常是以一个中心点为起点，向外发展出多个分叉的道路和建筑群，就像手掌上的手指伸展到不同方向一样，这种形状是位于峡谷的定居点的特征，自然地沿着峡谷的支流生长，并形成这些类似于手指印的边界特征。在平坦地区也可能出现这种形状的定居点，但通常是由于当地密度差异很大。指状聚落在城市和农村中都能够见到。在城市中，指状聚落一般是由商业区或市中心向周围扩散而成。在农村中，指状聚落则是由中心村庄向周围的村庄或农田扩散而成。
第三章现状特征研究
3.1乡村聚落空间的组成及特点
3.1.1乡村聚落的空间组成
聚落空间研究对于城市规划的重要性在于，城市聚落是城市发展的重要载体和基础设施，有着十分复杂、多样的空间形态和空间结构。目前，聚落空间研究中常用的方法包括拆分、分类、量化和评估等。在聚落空间研究中，量化分析方法也是十分重要的一部分，通过对空间特征、空间形态和空间分布等指标的测量和分析，可以实现对聚落空间的定量研究，进而揭示出空间分布的规律和特征，为城市规划和设计提供科学依据。例如浦欣成在《传统乡村聚落平面形态的量化方法研究》中将聚落空间划分成建筑、公共空间、边界三个要素，同时把聚落的内部空间分为比较不整齐的公共开放空间和相对较规整的闭合庭院。
上述研究结果中聚落空间构成的各种分解方法，是各研究学者所依据其自身的科研视角和目标形成的聚落空间划分方法。在聚落空间调研的过程中需要全方位观察和分析，了解各类空间在聚落内的分布、比例、形态等特征，以及它们之间的相互联系和影响。
3.1.2聚落空间类型及其特点
根据现有的各种研究角度，对居住形式进行了许多描述和分类。其中，根据密度，乡村聚落形式可以分为稀疏、自由聚集和密集型；一些传统村庄根据交通系统被分类为具有径向中心、分支和网络化等类型；有多种角度的结合进行聚居分类，使得居住形式的分类更加复杂。例如，居住可以按照外部形式和地理位置分类为自由布置、线性布置、沿河布置和聚集布置。内部布局结构、外部形式、一些文化内涵和交通系统可以结合起来对居住空间结构进行分类，包括灵活的、集中的、带状的、组团的、象征性的和径向的类型。其中，一种有用的分类方法是首先区分农村居住的形式和结构，然后将形式分为稀疏和聚集（带状、团状和指状），将结构分为星型、中心型、平衡型和线性轴形式。
此外，聚落形态的分类在不同的研究角度和不同的区域中也会出现相应的变化。例如，根据地形特征和资源利用的不同，聚落形态可以分为山地聚落、平原聚落、沿海聚落等类型；根据经济结构和城市功能的不同，聚落形态可以分为农业聚落、工业聚落、商业聚落等类型。因此，为了适应不同领域和应用的需要，不同学者也会根据研究的角度和目的，对聚落形态进行综合分类。
3.2基于聚落长短之比的聚落边界形态
一个聚落的边界是限制其向外扩展的边界线，同时在一定程度上反映了其形状的外部特征。关于聚落形态的分析，在浦新成关于聚落平面形态量化方法的相关研究结果中，聚落形态的抽象部分被排除，从物质层面进行讨论，便于聚落的量化分析。浦新成利用最小外接矩形，对聚落形态的横向和纵向扩展趋势进行了粗略分类。而在后续的进一步分析聚落形态过程中，还需要根据聚落边界的曲折变化的特征对聚落形态分类进一步细化。
聚落形态的分类方法目前还没有统一标准。但通过对相关文献分类方法的汇总分析，可以大致将其划分成三类：团状聚落、带状聚落和指状聚落。其中，前两种是基本态，第三种是前两者的混合态[6]。
边界线的划定不仅影响到村庄的形态和空间结构，还涉及到土地利用和规划管理等方面。而对于乡村聚落的边界划分，我们可以通过大、中、小三层边界的叠加来进行研究和分析。我们将大、中、小三层边界叠加在同一张图上，形成的三层边界叠合图，可以更直观地表达出乡村聚落的形态、轮廓和特征：
首先，通过三层边界的大小和形态可以初步判断出乡村聚落的大体形态特征。大边界表达了乡村聚落的整体形态，但是由于太过笼统，精度较低。中边界是一个尺度适宜的边界，可以比较精确地显示出乡村聚落的形态特征。小边界则承续了中边界的大体特征，但是变得更为琐碎，反映了乡村聚落的更加细微的特征；其次，通过三层边界的叠加，还可以分析出乡村聚落的空间结构和规模。我们可以通过对三层边界的周长、面积等指标进行计算和比较，得出乡村聚落的空间特征、规模和密度等方面的信息。同时，三层边界的叠加还可以分析出乡村聚落的内部结构和布局，有利于后续的规划设计和管理。最后，对于乡村聚落的规划和建设来说，三层边界的叠加也具有指导意义。在乡村聚落规划设计中，应该注重边界的精确划分和合理布局，保持边界的连续性和完整性。同时，应该结合乡村聚落的实际发展需求和特征，采取差异化的规划和建设策略，提高乡村聚落的质量和效益。这样形成的”边界轮廓图”：如果不考虑房屋、道路和其他设施等外部因素，仅仅从建筑本身来看，这个区域内所有建筑物均位于该平面之内，并与外立面保持一定距离，那么整个范围内所对应的边界线就是此线。我们选择张北县15个村庄来分析，对其基本状况进行调研,初步了解它们的情况如下表3-1所示：
表格来源：作者自绘
3.3基于聚落外边界闭合图形的聚落形态分析
通过下图(图3-1~图3-15)可以看出，各边界形态与圆形的相似程度不同，观察发现影响这一条件的主要因素就是长宽比，因此在聚落形态的研究中，跨度和长宽比是两个重要的量化指标。所以本小节将重点研究张北县乡村聚落边界图形的跨度和长宽比，并对聚落形态进行初步分类。
在研究跨度方面，通过观察三层边线图，发现如果用7m的边线来划分乡村边界，则会显得过于细致，呈现出过多的细碎折线，难以反映出乡村整体的形态和特点；以最外层100m为来观察的话，该跨度较大，能够比较全面地反映出乡村的大小和范围，从而让人能够对乡村的规模有一个整体的感知。但是，如果仅仅采用100m的边线来划分乡村边界，则会显得过于笼统，无法准确反映出乡村内部的具体情况；因此，最为合适的跨度是30m。在30m的跨度下，边界的涵盖性比较好，同时也不会出现过多的细碎折线，从而可以更准确地划分乡村边界。所以用30m为最大跨度的边界能够较为清楚地将聚落的形态和特点进行表述。这也说明不同规模自然村间在总体上是相互独立的[27]，而单个村庄内部则存在着相对稳定而又复杂的结构关系，各个区域之间也有明显差异。因此，30m的边界可以为聚落的研究提供基本的构架。
在研究长宽比方面，通过使用最小的外接矩形形状作为聚落边界，计算长度与宽度的比率λ以确定边界形态。如果比率λ大于2，则聚落呈线性发展，并具有带状特征，因此被定义为带状聚落，如果比率λ小于1.5，则聚落呈现出团状形态，并被定义为团状聚落。如果比率λ在1.5和2之间，则聚落具有带状特征，但不太明显，因此被定义为具有带状倾向的团状聚落。通过设置张北县的15个村落边界，计算长度与宽度比率，本文获得了聚落形态的初始分类。具体如下表3-2所示：
3.4计算边界指数并进行加权统计
在浦氏量化方法的指导下，本小节用公式1分析了张北县地区15个资源型和经济贸易型的乡村聚落的形状指数，探讨其空间特征和聚落类型。求得均值分别为:S1均=3.56、S2均=4.24、S3均=5.01，首先，根据形状指数的计算结果，可以发现这些乡村聚落的边界复杂程度各不相同。其中，S3均的数值最高，表明这些聚落的外边界形状较为复杂，可能存在着凹凸不平、分叉等不规则形状。这与地区特征有关，可能是由于该地区地形复杂、地貌多样造成的。而S1均的数值最低，表明这些聚落的边界形状相对简单，可能呈现圆形或椭圆形。同时，S2均的数值介于S3均和S1均之间，表明这些聚落的外边界形状略有复杂，可能存在一些倾向团状或呈“U”形的聚落，为了减小计算过程中的误差，借助“浦氏”量化方法中对数值的转换技术，运用S2均与另外两个数值进行比值计算，以达成转换唯一值的目的[6]。
同时，乡村聚落的形状指数还可以反映出其空间特征和聚落类型。比如，形状指数高的聚落通常更容易形成错落有致的空间结构。这种聚落类型通常出现在地形起伏较大的山区，其中包括了一些传统的古村落和自然村庄。相比之下，形状指数低的聚落边界形状比较规则，通常布局更加紧凑，具有更强的集聚性。这种聚落类型多出现在平原和河谷地区，其中包括了一些新型乡村聚落和规划设计较为先进的示范点。
当然,形状指数的计算还可以进一步优化。针对不同类型的乡村聚落，可以分别制定适合的形状指数计算方法，以更好地反映聚落形态的特征。同时，还需要考虑其他因素的影响，比如聚落内建筑的布局和朝向等，从而更加全面地了解乡村聚落的空间结构和发展趋势。
表格来源：作者自绘
对图3-1~图3-15中描绘的15个样本村落的三层边界依据公式1逐层做形状指数计算其复杂度，所得结果如上表3-3所示。将三层边界计算得到的指数结果进行加权计算，其中，S2为主要指数，起到了至关重要的作用。将S1和S3的平均值的按比例转换到S2的大小，这样可以保证三个值的平衡，同时避免了单一指数对结果的影响过大。S2/S1=1.19，S2/S3=0.85，从而得到最优的结果。然后对最终的S权值进行加权，使S2占50%，S1和S3的转换数值按25%的比例，计算后所得结果如下表3-4，至此我们完成了对聚落外形形状复杂度形成了唯一值的描述[27]。
表3-4村落边界形态指数加权值统计
表格来源：作者自绘
研究村落边界形态形状指数加权值对应的折线图如图：
图3-16各级形状指数的变化关系图
图片来源：作者自绘
在形状指数计算公式的基础上，对15个研究对象进行了小，中，大三层边界的边界形态指数计算，并对计算结果进行了加权处理，形成了唯一值描述。
将各类型资料进行S权升序排列后发现:大跨度边界S1曲线形状值数是各村庄最低,7m作为最小跨度值数S3线折线显着最高;S2介于二者之间。在这些方法中,S1之所以取值最小，可能是由于我们直接使用了在外侧边线上加上外框并求出长宽比，使得所有村庄基本上都向圆形倾斜，因此形状相似度很高，而S3值偏高则可能是因为过度精细的分割使村庄的造型碎片化明显，从而使无明显造型趋势的形体同样反映出强烈的线性趋势。
如果把整个村庄作为一个整体来分析，可以发现，村子内部各个角落之间存在着一定程度上的差异。这些不同部分主要分布在村头、村口和村内道路两侧；同时还有一些村民居住相对集中，如代家村靠近西北角方向有13个住户组成。通过这些指标值的计算和对比，可以客观、定量地评价聚落的外形复杂度，并为规划设计提供科学依据。同时，在实际应用中，应注意选择合理的计算方法和参数，避免因参数选择不当导致结果失真。
通过对15个研究对象的长度和宽度比率以及定量化边界形状指数的统计分析，可以预先了解聚落的形状。
根据长度和宽度比值以及形状指数的加权平均值，我们可以进一步划分聚落形态:根据村庄边界形状指数S权均的具体数值，让其加权平均值为4作为标准来判定和区分聚落具有哪些典型平面形态。当S>4时，聚落呈指状形状。当λ<1.5时，聚落呈团状倾向的指状；当1.5≤λ<2时，聚落呈指状形状，但没有明显的方向趋势，所以定义为无明确倾向的指状；当λ>2时，聚落呈带状倾向的指状。当S<4且λ>2时，聚落呈带状形态；λ介于1.5和2之间时，聚落呈团状，同时趋向于带状形状。当λ<1.5时，聚落呈组团形状[33]。
根据每个研究对象的形状指数和长宽比的数值，可以对研究对象的聚落形状进行分类,如下表3-5。从表中可以看出，研究对象中有许多聚落形态为团状聚落，这表明这些聚落的形态比较规整，有利于城市的规划和建设。此外还可以看出，有一些聚落形态比较特殊，比如无明确倾向的指状聚落，这种聚落形态对城市的发展可能会有一定的限制。
基于上述结果与数据，选取不同类型村庄的集中居住点作为研究对象，从聚落内部空间分布上分析得出：整体来看团状倾向的指状聚落数量最多；无明确倾向的指状聚落较少，但由于交通便利等因素影响，各村庄聚集程度不一，形成典型区域格局，如张家口市张北县的羊盘卜村。
3.5聚落边界闭合图形的边界长度比分析
在本节之前，我们针对相应的村庄，分别以7m、30m和100m的跨度设置了三个层次的界线。这些界线的特点是，随着单位规模的减小，可以覆盖的区域也会变小，但同时，内部村庄房屋的线条会变得更加清晰，因此周长更长。
图3-17三层边界线样例图（以邢地湾村为例）
图片来源：作者自绘
根据以上三条边界线的特点(如图3-17所示)，我们猜想，如果对三层边线的长度比值进行比例研究。具体来说，我们可以使用外部边线长度与中部边线长度的比值来衡量[27]。这个比值可以反映内外部边线长度的差异程度以及聚落边界的平缓程度。具体而言，这个比值越大，说明内外部边线长度越接近，聚落的边界形态越平缓；相反，如果这个比值越小，则说明聚落的边界形态越不平缓，边线变化越大[27]。此外，离散度作为一个简单而有效的度量值，我们还可以通过比例值对离散程度进行正向描述。具体来说，我们可以用1减去外部边线长度与中部边线长度的比值来定义聚落的外部边缘离散度；用1减去内部边线长度与中部边线长度的比值来定义聚落的内部边缘离散度；用1减去最外侧边线长度与最内侧边线长度的比值来定义聚落边缘的总体离散度[27]。由于这些离散度指标都是基于比例值计算的，因此它们能够有效地反映聚落边界形态的复杂程度，具体如下：
通过计算可以知道，边界线的相差越大得到的数值越大，边界形态的复杂程度越高，说明聚落内部的建筑物分布越离散。所得数据如下表3-6所示:
之后将聚落中的边界离散度与原浦氏方法中的形状指数做同类折线对比图如下图3-18:
观察边境定居点的分散程度和形状指数，可以发现除了一小部分村庄外，它们具有正相关趋势。然而，计算边界形状指数需要许多已知变量，包括长宽比、周长、面积等，还需要计算平方根和π，使计算过程繁琐而复杂。此外，这个形状指数的概念并不是特别易懂，也难以被普及和应用。因此，我们建议采用外边界与内边界的比值的补值来作为聚落形态边界复杂度的度量值[27]。这种度量方式更加直观和易于理解，并且可以避免繁琐的计算过程。同时，可以通过该比值的大小，来推断聚落的形态边界是否复杂。所以本文中同样建议用外边界与内边界的比值的补值来作为该聚落形状边界的复杂程度的度量值的考虑因素。
3.6数据解析
通过对张北地区15个传统村落的空间平面形态进行深入研究，本文探讨了以聚落闭合图形的长宽比λ以及闭合图形的边界面积和边界长度及其离散度为基础研究数据的聚落闭合图形的形态指数，并阐述了在中国北方典型地区如何利用这一信息做出合理规划。最后结合实例验证该方法对于解决实际问题具有一定参考价值。
本文对不同的地形特征、建村年代、人口规模、选址类型等因素对聚落边界图形形状指数的影响进行了深入考察。以形态指数S为例，研究发现，不同村落的S值差异较大。其中，地势崎岖的村落，其S值较大；而平坦地区的村落，其S值较小。此外，建村年代、人口规模等因素也会对聚落形态产生影响。例如，历史较为悠久、人口规模较大的村落，其形态比较复杂，边界线更为错综复杂。由此得出的主要结论如下：
结论一:通过借助景观生态学中的景观簇群形状指数的计算方法，结合统计学中相关数理描述统计分析方法，得出了张北县传统村落边界的形态具有如下特征[6]：
(1)庄堡型传统村落边界形态多以“方形”为主，长宽比接近1:1，这种设计主要是考虑到军事防御的需要。在设计建筑时，建筑师们通常考虑周围山势和水系，选址适当，以便更好地保卫村落和居民的安全。此外，庄堡型传统村落的建筑还注重环境的自然因素，如气候、地形等，确保村落能够适应自然环境的变化和挑战。
(2)有很多村落受到了自然基质的限制或山地地形等要素的影响，呈现出了带状或有带状倾向的团状特征，并且指状特征较为明显。这种类型的山区村落，经常被称作“梯田村落”，因为它们通常建在山坡或山腰上，有着成层的梯田和坎田。
结论二:通过对比分析的研究方法得出，在张北县地区，不同类型的传统村落空间平面形态的差异性既与其内部构成要素有关，又与外部环境(建村年代、人口规模、地形、选址类型等)要素存在较强的关联性[6]。
结论三:如何使乡村聚落的到合理有效的发展是一个极具挑战性的课题。传统规划设计思路往往是以主观的观念和经验进行的，难以全面准确地反映出传统村落的实际情况。这就需要规划师利用先进的科技手段，将传统规划设计思路和参数化技术相结合，从而有力地推进传统村落的保护和发展。
在规划保护工作中，我们不仅要考虑村落边界空间形态与外部自然环境要素的融合渗透，还要结合当地传统聚落空间形态的组织形式。具体而言，我们应该充分考虑村落边界的自然界与人工界的界限，尊重村庄空间的自然性与人文性。同时，我们也应该参考当地传统聚落空间形态的组织形式，结合不同的地理环境，选择合适的规划方法。最后，我们需要深入探究传统村落的空间肌理，深入了解传统村落的形态特点以及其背后的文化内涵，以期在规划中更好地保留和传承传统文化。
第四章方法评述及综合分析
4.1方法评述
(1)三层外部边界的跨度的数值定义应随着聚落本身特点的不同而改变
三层外边界定义方法是研究聚落外边界的重要研究方法之一，也是量化定居点外边界的强有力工具。在原来的浦氏方法中，7米、30米和100米被用作三个边界层的最大单位半径，将聚落边界的每个点连接起来，形成一个相对准确的三层边界线。但是，在实际应用和计算中，由于聚落本身的不同形状，不同地区的三个层次的范围值应该是不同的。因此，建议观察不同聚落的实际形态，以相对准确地确定三个层次的外边界框架。然而，在实践中常用的三个层次的范围范围中，建议使用30米作为中间范围的初始值，而其他两个值可以根据这个值的确定随机更改。这样的方法可应用于所有聚落的研究中，并在很大程度上提高了三层边界的准确性。另外，在不同的聚落形态中，三层边界的跨度值也应相应地进行调整，以使其更好地适应实际情况。除此之外，还可以考虑使用其他的方法来提高三层边界的准确性。
(2)使用聚落外部边界与内部边界比值的1的补值来描述聚落复杂程度
浦氏方法中簇群的形状指数是一个评估簇群外边界复杂度的概念。然而，该方法对于初始簇值有太多的要求，而且簇群形状的长度和宽度比的定义不够清晰。因此，本文提议使用簇群外边界和簇群内部边界比例的1的补数来描述簇群的复杂程度。相比于聚落形状指数，该方法更为简单易懂，同时也更为通用和普适，而且外部边界在本文中相对准确且值的可信度相对唯一，其表达效果也与聚落形状指数相似。
4.2综合分析
由于我的研究能力和时间有限，在我的研究过程中可能存在一些缺陷。在本节中，将提到与本文相关的科学取向中已知的不足之处。我们希望未来的研究人员将特别关注这些领域或尝试新的研究方法。以下是一些需要改进的已知点：
（1）目标村落的选取标准有待提升:
在村落选取标准方面，仍存在许多问题，需要我们进行深入思考和探讨。我们在选取目标村落时，往往是以村落的地理位置、土地面积等量化指标为依据，这样的做法可能会忽视村落的文化、历史、自然等方面的特征。而在我们的选取中，应该更多地考虑村落的整体性和对城市文脉的完整性的贡献。另外，经验不足和信息不对称是目标村落选取中较为常见的问题。由于笔者精力有限，选择张家口市张北县作为调研对象，笔者认为：选取样本村落时，应进行多角度的前期调查工作，并进行量化方法上的尝试，有助于更准确的获取数据。
（2）研究村落数目有待扩大:
需要扩大数据收集的范围与覆盖面。村落研究中，数据的收集往往面临着许多困难，例如数据的来源复杂、数据的获取难度大、数据的质量不稳定等。为了解决这些问题，后续的研究者可以将数据的来源多样化、收集手段灵活化，加大数据的收集力度，同时注意保证数据的质量和可靠性。
（3）研究中有待加入对落中心性问题的讨论:
中心村的有无应在聚落形态研究中进行单独一系列的讨论。在聚落平面空间形态中，物理中心往往表现为建筑物集中或路网交汇的地方，这些区域往往是聚落的商业、政治、文化、宗教和娱乐中心。聚落中心的位置和规模往往与聚落历史、地形、经济和文化背景等因素密切相关。例如，许多古城镇中心往往位于城墙之内，这是因为它们在历史上是军事要塞或政治中心，所以需要建立较为安全的防御工事，同时在城墙内也会建立市场、宫殿、礼堂等公共建筑，成为文化中心和社交场所。在农村聚落中，聚落中心往往位于交通便利、水源充足、耕地肥沃和民居紧密的地方，因为这些地方更利于人类生存和发展，同时也是人们交流和合作的重要场所。聚落中心的数量和位置也会随着时间和社会变迁而发生变化。
中心村的数量也应考虑。在以往的农村聚落中，往往只有一个中心，而在现代城市中，可能会有多个中心，例如商业中心、行政中心、文化中心、交通中心等，这些中心之间相互独立而又相互联系，构成了城市的多中心结构。在城市化进程中，新的聚落中心也会不断涌现，例如高新技术园区、产业园区、科技创新中心等，它们的出现不仅带来了经济和技术发展，也对城市空间形态和社会文化特征产生了深远的影响。总之，聚落的中心性问题是聚落形态研究的重要方面，它在一定程度上反映了聚落的组织和活力，也对聚落的社会文化特征产生深远影响。在聚落形态研究中，要结合地域、时间和社会文化背景等因素，综合考虑聚落中心的数量、位置、规模和形态等指标，以更好地理解聚落的形态和特点，为城市规划和聚落发展提供有益参考。聚落的中心性问题是聚落形态研究的重要方面，它在一定程度上反映了聚落的组织和活力，也对聚落的社会文化特征产生深远影响。在聚落形态研究中，要结合地域、时间和社会文化背景等因素，综合考虑聚落中心的数量、位置、规模和形态等指标，以更好地理解聚落的形态和特点，为城市规划和聚落发展提供有益参考。
当然，任何分析都是片面的，我们如何将多要素结合分析，使量化方法更加准确全面，是后续研究所要考虑的问题。
第五章总结与展望
近年来，随着我国城镇化的快速发展，乡村聚落的发展面临着严峻的挑战。城市文化对于乡村的单向输出，导致乡村人口对于本地文化认同感逐渐降低。同时，因此，对乡村聚落的生长方向的研究具有重要的现实意义。
乡村聚落边界形态量化研究是对乡村聚落形态特征和空间结构进行深入分析和研究的重要手段。通过对聚落边界形态特征进行量化分析，可以为聚落规划和设计提供科学依据，推动乡村振兴战略的实施，保护聚落历史文化遗产，运用大数据思维与传统规划方法相结合开展设计工作是未来发展的必然趋势。然而，当前的聚落研究尚处于初步探讨阶段，定性和定量的研究方法都只能是我们用来探讨乡村问题的具体工具。如何将这些研究成果与现实的、需要大量理论指导的乡村聚落的改造、建设结合起来，在实践中推动聚落文化的传承和发展，是我们该深思的问题[27]。乡村聚落边界形态量化研究，通过对聚落边界形态特征进行量化分析，可以为聚落规划和设计提供科学依据，推动乡村振兴战略的实施，保护聚落历史文化遗产，推动数字化城乡建设等方面发挥重要作用。随着城市化进程不断加速，传统村落面临着前所未有的挑战，而如何传承和重构传统村落的形态肌理文脉，始终是摆在我们当代人面前最现实也是最严峻的问题。在这样的背景下，乡村聚落边界形态量化研究逐渐成为了对乡村聚落形态特征和空间结构进行深入分析和研究的重要手段，具有重要的意义和价值。
总之，乡村聚落边界形态量化研究在未来将面临一系列挑战，需要注重研究方法的创新和理论的完善，才能更好地促进乡村聚落的可持续发展。我们应该勇担责任，在研究传统乡村聚落的过程中，积极探索问题根源，将理论与自身经验相结合，打造美好居住环境的同时，也能留住数千年的文化积淀，让乡村文化得以更好的传承。在未来，乡村聚落边界形态量化研究还需注重数据获取和处理技术、模型构建和算法优化、多学科交叉应用和多样性与可持续性的平衡，以实现乡村聚落的可持续发展。
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致谢
大学四年时光稍纵即逝，在毕业论文完成之际，我想向所有帮助和支持过我的人表达诚挚的谢意。首先感谢我的指导老师，在这段重要的求学历程中给予我莫大的支持和鼓励，提供了宝贵的建议及指导；其次我要感谢同学及朋友，在生活中的包容与帮助使我充满动力和勇气；最后感谢家人的默默陪伴与无私奉献。愿时光不负岁月，我们来日方长，未来可期。
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