自然环境影响日本四国地区传统民居选址的因素

《Sustainable Futures》：Natural environmental factors affecting the site selection of traditional Japanese folk houses in the Shikoku region

　　

摘要：日本传统民居（日语中称为minka）的选址特征反映了居民对不同自然环境的适应策略。本研究探讨了四国地区（以德岛县为重点）的自然环境因素（如地形和气候条件）与minka选址之间的关系。基于文献综述、实地调查、地理信息系统（GIS）工具和气象数据，研究人员利用历史记录、地形图和气候特征分析了minka的分布。结果表明，minka主要位于年降水量适中（<2000?mm/年）、平均气温为13–16?°C、且风速低于0.2?m/s的低风速区域。在德岛县，超过63%的minka位于距河流300?m以内，且强烈偏好南向坡（占43%）、海拔低于200?m以及缓坡（<15°），这表明了优化热舒适度、农业效率和洪水抵御能力的策略。主成分分析（PCA）确定了海拔、降水量、距河流距离和坡向是解释minka分布的关键因素。这些发现还揭示了历史生产体系（如靛蓝种植）和地缘政治因素对聚落模式的影响。通过整合地理空间、气候和建筑分析，本研究为评估传统建成环境的环境韧性提供了一个可转移的框架，并有助于在脆弱地区进行关于可持续技术、文化遗产保护以及气候响应规划的跨学科讨论。

**论文解读：自然环境影响日本四国地区传统民居选址的机制研究**

**1. 研究背景与问题提出**

传统民居是地域文化与自然智慧的重要载体。日本传统民居（minka）广泛分布于农村或自然环境中，其选址与形态深刻反映了居民对当地气候、地形、资源及历史文化的适应策略。然而，随着现代化进程的推进，minka正迅速消失。尽管城市地区的许多历史建筑得到了保护，但minka的保存状况堪忧。因此，从气候与环境适应性的角度审视minka，可为未来保护策略提供宝贵见解。

目前，针对minka的研究多集中于室内环境测量与改善，或从文化、功能角度进行定性分析。然而，建立特定区域内地形与minka分布之间相关性的研究仍然有限，且基于气象数据的定量分析尤为不足。现有研究在分析自然环境因素对传统民居选址的综合影响时，面临变量分散、难以量化的挑战。因此，本研究旨在通过跨学科方法，整合建筑、地理与数据分析，定量探究自然环境因素（如地形、气候）与日本四国地区minka选址之间的关系，以填补该领域的研究空白。该论文发表在《Sustainable Futures》期刊。

**2. 主要关键技术方法**

研究人员采用了以下主要关键技术方法开展研究：首先，通过文献综述和实地调查，并整合日本国家有形文化财产数据库，确定了四国地区268处minka的位置。其次，利用日本气象厅的日本55年再分析数据（JRA-55）获取1991-2020年的气温、降水量和风速等气象数据。第三，运用地理信息系统（GIS）工具（QGIS），结合国家数字高程模型（DEM，10米网格）、河流、海岸线等数据，对minka的海拔、坡度、坡向、距河流距离等地理特征进行分析。最后，采用主成分分析法（PCA）对多个环境因素进行降维分析，以识别关键影响因素。

**3. 研究结果**

**3.1. 四国地区minka的历时分布**

研究通过QGIS对四国地区minka的地理位置进行标注和分期统计。结果显示，17世纪及以前的minka主要分布在德岛县的平原和近河丘陵地带。18世纪，minka数量增至78处，除德岛县吉野川区域外，在四国三县交界处山区呈现线性分布。19世纪及以后，minka数量增至264处，主要聚集在四国西北部和东北部的河流附近以及南部沿海地区。minka在爱媛县重信川流域和德岛县吉野川流域分布密集，这与农业生产的便利性相关。而四国中部山区的线性分布则与当地“山伏”（mountain warriors）的传统有关。

**3.2. 四国地区minka分布：气象因素**

研究通过JRA-55数据分析四国地区气候条件对minka选址的影响。结果表明，minka主要位于年均气温13-16?°C的温和区域。年降水量方面，超过200处minka位于年降水量低于2000?mm/年的区域。风速方面，无论是东西向（纬向风）还是南北向（经向风），minka都更倾向于选择风速较低的区域（低于0.2?m/s）。

**3.3. 德岛县minka分布：地形因素**

地形分析聚焦于德岛县。研究发现：
- **海拔**：德岛县79处minka中，46.8%位于海拔100米以下，11.4%位于101-200米之间，表明minka主要分布在低海拔区域。
- **坡向**：南向坡的minka数量最多（34处，占43.0%），西向坡最少（8处，占10%）。这反映了南向坡有利于农业生产和冬季日照，而西向坡则因夏季强烈日照和不利于建筑维护而被规避。
- **坡度**：41.8%的minka位于坡度小于5°的区域，平均坡度为12°，表明minka主要选址于缓坡（<15°），以利于农业和避免陡坡带来的工程风险。
- **距河流距离**：63%的minka（50处）位于距河流300米以内，且随着距离增加，minka数量呈递减趋势。这表明靠近河流是选址的关键因素，有利于农业生产，但在山区、岛屿或城市中心，对水源的依赖较弱。
- **距海岸线距离**：79处minka中仅6处位于距海岸线500米以内，表明minka主要分布在非沿海区域，这与沿海地区平坦土地有限且易受强风和海啸等自然灾害影响有关。

**4. 讨论与结论**

**讨论部分总结：**

研究人员通过主成分分析（PCA）对影响minka选址的九大因素进行降维，最终提取了三个主成分，累计方差贡献率为77.26%。其中，第一主成分（PC1，贡献率36.6%）中，海拔呈高正载荷，总降水量呈高负载荷，说明海拔和降水量是影响德岛县minka选址的主要因素。第二主成分（PC2，贡献率22.7%）中，距河流距离呈高正载荷，坡向呈高负载荷，表明水源可达性和坡向的综合影响。第三主成分（PC3，贡献率18.0%）中，海岸线距离呈高正载荷，但因样本量较小而未深入探讨。因此，海拔、总降水量、距河流距离和坡向是影响minka选址的四个关键环境因素。

结合历史文献和实地调查，研究人员进一步解释了这些因素的作用。低海拔地区（<200米）的河流平原适合农耕，而高海拔地区（>300米）的minka则与历史上的“山伏”驻防和19世纪的人工林业发展有关。莫亚（Tokushima）的靛蓝产业促使居民优先选择靠近河流的区域以方便生产和运输，尽管存在洪水风险，但居民通过选择适当位置来规避。坡向方面，南向坡因其日照和温度优势被优先选择，而西向坡则因夏季强风和直射阳光对木质结构的损害而被规避。

**研究结论：**

本研究通过文献综述和实地调查，结合地理和气候数据，分析了四国地区minka的分布。研究发现，四国地区的minka大多建造在降水量适中、年均气温13–16?°C、且风速相对较低的区域。在德岛县，minka主要集中在南向坡、靠近淡水水源的平原或丘陵地带，且远离海岸线。基于这些数据，主成分分析（PCA）进一步验证了海拔、坡度、坡向和距水源距离这四个环境因素对德岛县minka分布的显著影响。这些关键因素反映了选址与居住舒适度之间的关系，并间接揭示了该地区长期存在的生产文化和地缘政治动态的深刻影响。本研究通过整合气象模型数据与传统建筑选址研究，展示了气象学与建筑学跨学科研究的可行性，为传统建筑研究提供了新的视角，并为评估传统建成环境的环境韧性及可持续设计提供了可转移的框架。