□曹耀文

空間分析方法，是聚落考古和景觀考古學(xué)研究的重要方法。在聚落考古實(shí)踐中，人地關(guān)系是聚落考古空間分析的重要研究?jī)?nèi)容。在人地關(guān)系研究中，與遺址分布位置關(guān)系密切的自然環(huán)境因素可劃分為不同的類型，如海拔、相對(duì)高度、坡度、坡向、地形、土壤、植被、光照、降雨量、氣溫等。每種自然環(huán)境因素類型又可細(xì)分為不同的級(jí)別。不同類型和級(jí)別的自然地理因子，對(duì)人類活動(dòng)及遺址分布的影響是不同的，其中坡度和坡向是考量遺址空間分布規(guī)律的重要因素。

空間分析是GIS的主要功能之一，主要包括查詢檢索分析、空間形態(tài)分析、地形分析、疊置分析、鄰域分析、網(wǎng)絡(luò)分析、密度分析、空間統(tǒng)計(jì)分析等[1]。目前，GIS在考古學(xué)中應(yīng)用最普遍的研究實(shí)踐，是遺址空間位置與自然環(huán)境因素之間的關(guān)系分析。利用GIS的空間分析工具，在對(duì)自然環(huán)境因素進(jìn)行分類和分級(jí)的基礎(chǔ)上，可嘗試揭示不同時(shí)空框架下遺址分布與其周圍各種自然環(huán)境因素的關(guān)系，探究特定區(qū)域中古代人類社會(huì)適應(yīng)與改造自然環(huán)境的能力[2]。

一、研究區(qū)域及資料概況

1.研究區(qū)域概況[3]。流溪河屬珠江水系北江支流，發(fā)源于廣州市東北部的從化區(qū)呂田鎮(zhèn)與惠州市龍門(mén)縣交界的桂峰山至大嶺頭一帶，從東北到西南流貫從化區(qū)，后經(jīng)廣州郊區(qū)匯入花都白泥河，經(jīng)珠江三角洲河網(wǎng)注入南海。流溪河全長(zhǎng)157公里，流域總面積2300平方公里，其中從化境內(nèi)河長(zhǎng)113公里。除流溪河外，從化較大的河流還有潖江（二）河、連麻河。潖江（二）河位于從化西部，地勢(shì)南高北低，河自南部高山發(fā)源，一路北向出從化境，沿途匯入多條二級(jí)支流。連麻河位于從化東北部，發(fā)源于廣州從化與清遠(yuǎn)新豐、惠州龍門(mén)交界處北面的小沙羅（山名），向東出從化，經(jīng)惠州龍門(mén)縣的地派、清塘等地，注入增江，流入南海。

從化境內(nèi)地勢(shì)東北高西南低，地形呈梯狀，主要山嶺和河流的走向?yàn)闁|北—西南方向。東北部以山地、丘陵為主，流溪河及其主要支流皆發(fā)源于這些山脈之中。中南部以丘陵、谷地為主，是東北部山地的南延部分，海拔漸次降低，流溪河順著地勢(shì)從東北往西南貫穿其中，形成寬窄不等的谷地。流溪河中下游沿岸兩側(cè)有小面積沖積平原，地勢(shì)平坦。

2.資料概況。2014年6月至2015年3月，廣州市文物考古研究院與中山大學(xué)人類學(xué)系組成聯(lián)合調(diào)查隊(duì)對(duì)從化流溪河流域進(jìn)行系統(tǒng)考古調(diào)查。調(diào)查范圍涉及整個(gè)從化區(qū)，以流溪河流域?yàn)橹鳎婕皬幕瘱|北部的連麻河流域和西部的潖江（二）河流域。本次調(diào)查，復(fù)查和新發(fā)現(xiàn)各時(shí)期遺址361處，初步分析可分為七個(gè)時(shí)期。本文的研究對(duì)象為先秦時(shí)期遺址，共計(jì)318個(gè)，可分為新晚（新石器時(shí)代晚期）至商代、西周至春秋、戰(zhàn)國(guó)至漢初三個(gè)時(shí)期，各時(shí)期遺址數(shù)量分別為265個(gè)、90個(gè)、85個(gè)（部分遺址具有延續(xù)性，可分為多時(shí)期）。

本研究所使用的基礎(chǔ)材料除上文所述遺址相關(guān)信息外，還有從化行政邊界圖、90米DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)[4]等。其中，DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)用于GIS軟件獲取坡度、坡向信息，行政邊界圖經(jīng)地圖配準(zhǔn)后用于裁剪研究區(qū)域數(shù)據(jù)。（圖一）

圖一 從化DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)圖

二、坡度和坡向分析

坡度和坡向，是表示地面形態(tài)的兩個(gè)重要因子，二者是不可分開(kāi)的兩個(gè)環(huán)境因素。借助考古調(diào)查獲取的遺址空間地理坐標(biāo)、遺址年代等信息，利用GIS軟件對(duì)從化流溪河流域先秦3個(gè)連續(xù)文化時(shí)期遺址的坡度、坡向情況進(jìn)行分析，并以此探討遺址分布與其所處自然環(huán)境的關(guān)系。

1.坡度分析。坡度，是描述地形的重要參數(shù)，地面坡度是表示地表面斜坡的傾斜程度。地面上給定點(diǎn)的坡度是曲面上該點(diǎn)的法線與垂直方向間的夾角，或者定義為過(guò)地面點(diǎn)的切面與水平面的夾角[5]75。一般而言，坡度大小與人類活動(dòng)所需耗費(fèi)的能量呈正相關(guān)關(guān)系，坡度越大耗能越多，坡度越小耗能越少。同時(shí)，坡度大小還直接影響著農(nóng)業(yè)勞作的成本，坡度越大平整土地所耗精力越多，發(fā)生滑坡、泥石流的概率越大；反之，坡度越小農(nóng)業(yè)耕作難度越小。此外，坡度越大，地勢(shì)越高，河流流速越快、水流越小，無(wú)法滿足人類生存需要。但坡度越小，被洪水淹沒(méi)的可能性越大。是故，坡度是影響遺址分布的一個(gè)重要因子。

本研究中，通過(guò)GIS軟件生成坡度分析模型，并根據(jù)需要將坡度進(jìn)行分級(jí)制成圖表（表一）。 其標(biāo)準(zhǔn)如下：0°~3°、3.1°~5°、5.1°~7°、7.1°~10°、10.1°~15°、15.1°~25°、25.1°~35°、35.1°~45°。表一為先秦時(shí)期遺址坡度分布統(tǒng)計(jì)表，由表一可生成遺址坡度分布數(shù)量統(tǒng)計(jì)直方圖（圖二）和遺址坡度分布百分比統(tǒng)計(jì)直方圖（圖三），圖四至圖七是從化流溪河流域遺址坡度與各文化時(shí)期遺址點(diǎn)疊加圖。

從圖二、圖三可知，先秦時(shí)期遺址各坡度的數(shù)量和百分比均呈偏態(tài)分布，遺址主要位于坡度為0°~3°的地帶，超過(guò)半數(shù)遺址坡度小于5°，這說(shuō)明先秦時(shí)期遺址傾向于選擇地勢(shì)平坦的區(qū)域。但從圖三至圖七可觀察到，從化西部、流溪河中下游一帶坡度小于5°的區(qū)域并沒(méi)有多少遺址分布，遺址主要分布于從化東部山地丘陵間的河谷、山間盆地邊緣的平緩地帶。綜合分析，從化流溪河中下游地勢(shì)平坦開(kāi)闊、海拔較低的區(qū)域，由于遭受洪水淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)較大、不利于安全防御等原因，遺址分布極少；而東部山地丘陵間的河谷、盆地因自然環(huán)境優(yōu)越，成為人類的最優(yōu)選址地點(diǎn)。這一規(guī)律，對(duì)嶺南其他區(qū)域的流域調(diào)查有著重要的參考意義。

此外，由表一可知，新晚至商代坡度位于0°~3°地帶的遺址占比為29.81%，西周至春秋占比為36.67%，戰(zhàn)國(guó)至漢初占比為58.82%。隨著古人類社會(huì)發(fā)展，坡度為0°～3°的遺址所占比例不斷增大。這說(shuō)明，先秦遺址分布存在由坡度較陡區(qū)域向坡度較緩區(qū)域遷徙的規(guī)律，人類活動(dòng)區(qū)域的坡度變得越來(lái)越低。

表一 先秦時(shí)期遺址坡度分布統(tǒng)計(jì)表

表一和圖二還表明，早期不同坡度遺址占比差異明顯小于晚期。 以 0°～3°和 3.1°～5°為例：新晚至商代，二者占比分別為29.81%、21.51%，約差8個(gè)百分點(diǎn)；西周至春秋，二者占比分別為36.67%、18.89%，約差18個(gè)百分點(diǎn)；戰(zhàn)國(guó)至漢初，二者占比分別為59.82%、23.53%，約差36個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)此說(shuō)明，隨著古人類社會(huì)發(fā)展，先秦時(shí)期人類選址在坡度上的分化不斷變大，越往后坡度對(duì)遺址選址的影響越明顯。

2.坡向分析。坡向，就是地面的朝向，是坡面法線在水平面上的投影與正北方向的夾角[1]75。坡向?qū)θ照諘r(shí)數(shù)和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度有影響，從化流溪河流域大部分地處北回歸線以北，其中南坡受太陽(yáng)輻射最多，西南坡和東南坡次之，再次為東坡、西坡、東北坡、西北坡，北坡最少。受太陽(yáng)輻射影響，南坡較北坡溫度要高。坡向?qū)邓灿杏绊?，從化流溪河流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，其南坡、東南坡受東南方向來(lái)的太平洋暖濕氣流影響，降水明顯多于西北坡、北坡。此外，北向山地冬季受北風(fēng)直吹的影響，與南坡相比較，溫度更低、風(fēng)速更大。受風(fēng)速、溫度、光照、降水等因素的影響，南、北向坡地在自然植被上也存在著差異，為人類提供食物資源量大小也不同。綜合考量，人們一般選擇降雨較豐富、溫度較高、太陽(yáng)輻射較多、植被較茂盛（食物更豐富）的南坡居住，因此坡向是影響遺址分布的重要因子。

圖二 先秦時(shí)期遺址坡度分布數(shù)量統(tǒng)計(jì)直方圖

圖三 先秦時(shí)期遺址坡度分布百分比統(tǒng)計(jì)直方圖

圖四 先秦時(shí)期遺址坡度分布圖

圖五 新晚至商代遺址坡度分布圖

圖六 西周至春秋遺址坡度分布圖

圖七 戰(zhàn)國(guó)至漢初遺址坡度分布圖

本文通過(guò)GIS軟件生成坡向分析模型，以45°為單位，將其劃分為8個(gè)方向（表二）。坡向劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：北（337.5°～22.5°）、東北（22.5°～67.5°）、東（67.5°～112.5°）、東南（112.5°～157.5°）、南 （157.5°~202.5°）、 西南 （202.5°～247.5°）、西（247.5°~292.5°）、西北（292.5°~337.5°）。 此外，還有平地（-1°）。表二為先秦時(shí)期遺址坡向分布統(tǒng)計(jì)表，由表二可生成遺址坡向分布數(shù)量統(tǒng)計(jì)直方圖（圖八）和遺址坡向分布百分比統(tǒng)計(jì)直方圖（圖九），圖十至圖十三是從化流溪河流域遺址坡向與各文化時(shí)期遺址點(diǎn)疊加圖。

從表二、圖八、圖九可知，整個(gè)先秦時(shí)期，遺址坡向分布較多的為北、西南、南、西北向，占比超50%。其中，北、西北向占比約30%，南、西南向占比約38%，相差不大。整體來(lái)看，從化流溪河流域遺址分布與人類傾向于選擇溫度較高、降水較多、日照較長(zhǎng)的南坡地帶作為自己生存區(qū)域的規(guī)律不符，遺址分布并不存在著明顯的坡向傾向性，說(shuō)明遺址分布與坡向的相互關(guān)系不明顯。

細(xì)化到各個(gè)時(shí)期來(lái)看，新晚至商代南向遺址多于北向遺址，西周至春秋時(shí)期北向遺址明顯多于南向遺址，戰(zhàn)國(guó)至漢初北向與南向遺址占比基本持平，不同時(shí)期北向與南向遺址數(shù)量上的此消彼長(zhǎng)，再次說(shuō)明坡向與遺址分布間并不存在嚴(yán)格的規(guī)律性。

從化流溪河流域遺址分布與坡向的弱相關(guān)性，只能從坡向之外的其他因素來(lái)分析。從圖十至圖十三來(lái)看，從化流溪河流域先秦時(shí)期遺址主要分布于流溪河干流及其支流的幾大自然地理單元內(nèi)，如呂田盆地、安山盆地、鴨洞河谷、S354沿線、桃園盆地、灌村盆地、鳳凰水流域、錦洞水流域、沙溪河流域。這些盆地或河谷（河流）的走向，基本為東西向，部分略為東北—西南走向。先秦時(shí)期人類選址對(duì)坡向的放棄與否，更多應(yīng)該與自然地理單元（河流）的走向有關(guān)，無(wú)論選址北向還是南向，都可直面盆地，視域?qū)掗?，可隨時(shí)觀察來(lái)自盆地或河谷內(nèi)的危險(xiǎn)。

三、結(jié)語(yǔ)

GIS的坡度、坡向分析，為我們提供一個(gè)考量遺址分布位置與自然地理環(huán)境之間關(guān)系的重要視角。透過(guò)坡度、坡向因素，可得出關(guān)于遺址分布規(guī)律的一些認(rèn)識(shí)。大部分先秦遺址分布于坡度小于5°的平緩地帶，并存在著由較陡區(qū)域向平緩地帶遷徙的規(guī)律。而遺址分布與坡向的關(guān)系則并不明顯，各文化時(shí)期不同坡向遺址所占比例變化幅度不大，遺址選址對(duì)坡向的考慮因素較小。

但必須注意的是，坡度、坡向分析存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。遺址坡度在地圖上對(duì)應(yīng)的是一個(gè)柵格的坡度，而遺址分布則是一個(gè)面，用一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)面是存在風(fēng)險(xiǎn)和不準(zhǔn)確性的。0°～3°與 3.1°～5°，是人為分類上的差異，而如果兩個(gè)遺址坡度正好是2.9°與3.1°，在GIS統(tǒng)計(jì)上分屬不同的區(qū)間， 但兩個(gè)遺址的坡度是沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別的。在坡向分析中，也存在以點(diǎn)代面的問(wèn)題，如某個(gè)遺址分布于山岡數(shù)個(gè)山坡上，而以某山坡的某個(gè)點(diǎn)代表遺址朝向就存在風(fēng)險(xiǎn)。 同時(shí)，22.4°（北向） 與 22.6°（東北向）雖屬不同坡向，但實(shí)質(zhì)上并沒(méi)區(qū)別。

表二 先秦時(shí)期遺址坡向分布統(tǒng)計(jì)表

圖八 先秦時(shí)期遺址坡向分布數(shù)量統(tǒng)計(jì)直方圖

圖九 先秦時(shí)期遺址坡向分布百分比統(tǒng)計(jì)直方圖

圖十 先秦時(shí)期遺址坡向分布圖

圖十一 新晚至商代遺址坡向分布圖

圖十二 西周至春秋遺址坡向分布圖

圖十三 戰(zhàn)國(guó)至漢初遺址坡向分布圖

坡度和坡向，只是影響遺址分布位置的兩個(gè)因素，除前文得出的遺址分布規(guī)律外，我們還發(fā)現(xiàn)仍有部分遺址分布在坡度較大、光照較差的地帶，這說(shuō)明遺址分布還受其他因素影響，如水源、氣候、資源、植被等。下一步，我們將利用GIS軟件，通過(guò)其空間分析功能中的空間疊置分析、緩沖區(qū)分析、可視域分析、水文分析等更全面地探索遺址分布位置與自然環(huán)境的相互關(guān)系，并為開(kāi)展遺址預(yù)測(cè)模型研究等奠定基礎(chǔ)。

[1]劉建國(guó).考古測(cè)繪、遙感與 GIS[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008：204.

[2]劉建國(guó).考古與地理信息系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2007：2；滕銘予.GIS在環(huán)境考古研究中應(yīng)用的若干案例[J].吉林大學(xué)社會(huì)科學(xué)學(xué)報(bào)，2006(3)：96-102.

[3]從化市地方志編纂委員會(huì).從化市志：1997-2004[M].廣州：廣東人民出版社，2010：122-152.

[4]數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái).http://www.gscloud.cn.