洞庭湖區史前聚落規模及聚落群時空演變

杜心宇，龔 維，胡希軍，金曉玲，趙思文，羅紫薇

(中南林業科技大學 a.風景園林學院; b.湖南省自然保護地風景資源大數據工程技術研究中心;c.城鄉景觀生態研究所,長沙 410004)

0 引言

聚落規模是在區域范圍內由主體聚落和其他聚落共同構成的具有一定秩序、組織和等級的內部結構和外部形態的表現[1]。史前聚落規模研究為史前社會分化、聚落形態演變及文化遷移等領域提供了重要的理論基礎和依據[2]。對史前聚落規模及聚落群時空演變進行研究,分析區域聚落群形態及演變規律,可為探究區域文明進程和史前人地關系提供重要的依據。目前,對史前聚落規模研究主要根據聚落分布面積劃分聚落規模等級,聚落分布面積越大,規模越大,聚落等級越高[3-4]。由于聚落分布面積具有不確定性,學者們在基于聚落面積的基礎上增加了文化層厚度、重要的遺跡和遺物等因素,并運用聚類分析方法劃分聚落規模等級[5-7],然而對于聚落規模劃分仍以聚落面積作為主要的依據[8]。

聚落群是區域內聚落因地緣或血緣關系聚集而形成的具有一定組織關系的聚落群聚形態,是聚落和聚落、群體和群體之間的組織形態[9]。分析史前不同文化時期聚落群的形成和演變對探討聚落等級、形態和內部組織結構具有重要意義。對史前聚落群的劃分有按行政區或河流劃分聚落群[10-11],也有通過分析聚落之間的空間距離和地形水系等影響因素,運用聚類分析方法劃分聚落群[12]。兩種方法均表明了聚落群之間存在一定的空間關系,但未明確聚落群之間的演變關系,且研究區域多聚焦于黃河流域,對長江中游洞庭湖區史前聚落的研究主要集中在聚落時空分布與自然環境關系[13-15]、新石器時代文化與人地關系[16-17]、史前農業研究[18-19]等方面,而聚落規模及聚落群時空演變方面鮮有研究。

洞庭湖區作為長江中游史前文明的重要組成部分,是我國內陸地區環境變化的敏感地帶,也是文化遺產類型最為豐富且最具代表性的區域之一。在該區域西北部的澧陽平原誕生了約9.0 ka B.P.的彭頭山文化,是中國史前文化類型的代表之一,也是全世界最早的稻作農業發源地[20],代表著古人在新石器早期便開始了穩定的聚落生活和生產,同時影響了聚落規模及聚落群的演變。因此,本研究以洞庭湖區為例,利用ArcGIS空間分析工具、位序-規模法則及DBSCAN聚類算法對史前聚落遺址規模及聚落群時空演變進行分析,通過由點及面的研究,探討洞庭湖區史前聚落的空間形態及內部組織結構,揭示區域聚落時空演變規律,為探究洞庭湖區史前聚落時空演變及聚落形態提供新的研究思路和視角。

1 研究區域、數據來源與研究方法

1.1 研究區域

洞庭湖區位于長江中游以南,湖南省北部,總面積18 700 km2,包含湘、資、沅、澧四水。以洞庭湖為中心,向東、南、西方向過渡為沖積平原,湖區內主要為洞庭湖沖積平原,西北為澧陽沖積平原。湖區周邊由西到東主要分布了武陵山區、雪峰山山脈、連云山山脈和幕阜山山脈等,向內靠近洞庭湖地形主要為丘陵、崗地和平原[21](圖1)。洞庭湖區在早期已形成了原始文化體系,先后經歷了彭頭山文化(9.0～7.8 ka B.P.)、皂市下層文化(7.8～6.8 ka B.P.)、湯家崗文化(6.8～6.3 ka B.P.)、

圖1 洞庭湖區區位環境

大溪文化(6.3～5.3 ka B.P.)、屈家嶺文化(5.3～4.6 ka B.P.)和石家河文化(4.6～4.0 ka B.P.)共6個文化時期[22]。該區域史前考古工作不斷開展,積累了豐富的考古資料,為探究史前聚落社會發展提供了良好的基礎。

1.2 數據來源

聚落遺址屬性信息包括遺址空間坐標信息和遺址規模信息。遺址空間坐標信息數據主要來源于《中國文物地圖集(湖南省分冊)》[23]、《中華人民共和國不可移動文物目錄(湖南卷)》[24]、臨澧縣和汨羅市文物局提供的資料等,提取聚落遺址所屬文化時期信息,各文化時期聚落遺址單獨統計數量分別為彭頭山文化時期22處、皂市下層文化時期37處、湯家崗文化時期11處、大溪文化時期123處、屈家嶺文化時期122處、石家河文化時期562處。規模信息屬性數據主要來源于《考古》《湖南考古輯刊》《湖南考古(上、下冊)》《江漢考古》等書刊中有關洞庭湖區各文化時期遺址的發掘簡報,根據《中國史前聚落群聚形態研究》[25]、《長江流域新石器時代以來環境考古》[26]、《長江中游的史前時代》[27]等專著對遺址規模數據加以補充,力求數據準確和詳實。

1.3 研究方法

1.3.1 位序-規模法則

利用位序-規模法則[28]表達不同等級聚落遺址規模分布的均衡性,反映其社會組織復雜程度,總結不同文化時期的聚落形態特征,從聚落的規模和位序可反映出聚落等級分布的規律。通過線性擬合模型進行估計,繪制位序(R)-規模(S)對數曲線[29]。

1.3.2 DBSCAN聚類分析

DBSCAN算法是一種基于密度的空間數據聚類方法[30-31],針對在某一聚類中的每一個對象,在給定半徑范圍內數據對象的個數大于某個給定值,計算對象之間的距離,將距離短、密度較高的區域作為一個群體,劃分聚落群。

2 史前不同聚落規?？臻g分布

2.1 各時期不同聚落規模類型

根據相關研究對聚落規模等級劃分標準,將洞庭湖區聚落遺址的規模分為小型聚落(0～1 000 m2)、中小型聚落(>1 000～5 000 m2)、中型聚落(>5 000～10 000 m2)、大型聚落(>10 000～100 000 m2)、特大型聚落(>100 000 m2)5種類型。從聚落規模來看,各時期大型聚落和中小型聚落數量較多,特大型聚落數量最少,且不同類型聚落隨時間的推移數量不斷地增長(表1)。具體來看,彭頭山文化時期以大型聚落規模為主,未出現特大型聚落,聚落面積最大為73 000 m2,皂市下層文化時期,出現了特大型聚落,聚落面積達到150 000 m2。湯家崗文化時期是皂市文化向大溪文化時期的過渡期,屬于該時期的聚落遺址數量較少,但出現了面積達250 000 m2的特大型聚落。大溪、屈家嶺和石家河文化時期大型和特大型聚落數量增長,這些特大型聚落多具有城址聚落的性質,表明該類型聚落已具有中心聚落的特征,聚落之間的競爭關系逐漸明顯。

表1 各文化時期不同聚落規模和數量

洞庭湖區大型城址聚落主要分為居住和祭祀兩種類型(表2),城垣、環壕、建筑群和祭壇等建筑物和構筑物的出現表明社會復雜化程度加深。隨著聚落之間的競爭關系增強,城址的“圈地”現象也逐漸凸顯,城內范圍逐漸擴大[32]。此外,城墻、環壕和護城河主要為防御功能,既可以抵御洪水災害,又可以用于戰爭防御,并且形成了單環壕和三重環壕聚落,表明城址聚落的重要性不斷增強,并逐步演變成為區域的政治、經濟和文化中心。

表2 洞庭湖區典型的大型聚落城址特征

2.2 各時期不同聚落規?？臻g分布

從聚落規?？臻g分布情況來看,大型和特大型聚落主要分布在洞庭湖北部和西北部地區,小型、中小型、中型聚落集中于洞庭湖區中部,隨時間發展不同類型的聚落向南擴展的趨勢明顯(圖2)。具體來看,彭頭山文化時期大型規模聚落數量較多,主要分布在洞庭湖西北部(圖2a)。皂市下層文化時期不同規模類型的聚落數量增多,特大型聚落出現在洞庭湖北部地區,且洞庭湖西北地區的大型聚落較前一期有所增長(圖2b)。湯家崗文化時期不同規模類型的聚落數量減少,特大型聚落向洞庭湖北面移動(圖2c),而大溪文化時期不同規模類型的聚落數量在洞庭湖周邊及西北地區迅速增多,大型聚落向洞庭湖南部擴展(圖2d)。屈家嶺文化時期洞庭湖周邊及西北地區的大型和特大型聚落數量較前一期有所增長,但分布在洞庭湖南部的不同規模類型聚落數量下降(圖2e),石家河文化時期不同規模類型聚落向南蔓延,且遍布整個洞庭湖區,除洞庭湖西北地區外,在洞庭湖南部和北部地區各類型聚落分布密集(圖2f)。

圖2 洞庭湖區各文化時期不同聚落規模分布

3 史前聚落規模特征

3.1 各時期聚落的位序-規模特征

從聚落位序-規模(lnR-lnS)曲線分布(圖3)來看,彭頭山文化時期的聚落位序-規模曲線呈凹型,且較貼近理想值線,屬單一因素作用的聚落區域,齊夫指數q值為0.929,小于1,表明不同規模聚落均衡性較好。皂市下層和湯家崗文化時期聚落位序-規模曲線分別呈凸曲線和凹曲線,且曲線貼近于實際理想值,表明湯家崗文化時期不同規模聚落均衡性高于皂市下層文化時期。而大溪和屈家嶺文化時期聚落的位序-規模曲線為凸型曲線,兩個時期q值均大于1,表明兩個時期聚落之間均衡性下降,與大溪文化時期相比,屈家嶺文化時期大型規模聚落數量增多,且具有一定的影響力。石家河文化時期的位序-規模凸曲線反映了該時期大型聚落遺址的規模影響力增加,中小型聚落同大型聚落之間的差距較大,q值增大表明該時期聚落均衡性有顯著下降趨勢?？傮w來看,彭頭山文化至湯家崗時期不同規模聚落分布的均衡性較高,聚落之間的差距較小。大溪文化時期聚落分布的均衡性下降,大型規模聚落數量增多,聚落之間的等級差距逐漸明顯。新石器晚期隨著大型規模的聚落影響力增強,逐漸出現了不同等級、功能、性質的聚落體系,中小型聚落和大型聚落之間的差距越來越明顯,聚落之間開始出現分化、競爭的關系。

圖3 洞庭湖區不同文化時期聚落位序-規模分布

3.2 聚落規?？傮w變化特征

通過對各文化時期的遺址數量和其所經歷的時間進行比較,得到各時期聚落數量的增速。彭頭山文化和皂市下層文化時期,歷時約2 200 a,平均每37 a誕生一個新聚落。湯家崗文化和大溪文化時期,歷時約1 500 a,平均每11 a誕生一個新聚落,增速是前一階段的3.36倍。屈家嶺文化和石家河文化時期,歷時約1 300 a,平均1.9 a誕生一個新聚落,增速是前一階段的近6倍。因此,隨著時間推移,聚落數量倍速增長。

根據聚落遺址數量及面積計算得到聚落遺址平均面積(聚落遺址面積/聚落遺址數量)(圖4)。石家河文化時期聚落遺址平均面積最大,是彭頭山文化時期的近18倍。以各文化時期聚落總面積作為計算人口總量的衡量標尺,設彭頭山文化時期的人口指數為1,各時期人口總量變化比值(各時期聚落總面積/彭頭山文化聚落遺址總面積)為11.992.056.357.6017.96,表明各時期人口總量隨著時間增長不斷擴大。其生存空間隨著人口總量的增加而逐漸下降,將彭頭山文化時期的生存空間面積指數設為1,各時期的生存面積變化指數(各文化時期各聚落遺址平均生存空間面積/彭頭山文化各聚落遺址平均生存空間面積)為10.700.620.590.510.17,表明隨著聚落遺址和人口數量的增多,石家河文化時期遺址平均擁有的生存空間迅速降低。根據前兩個指數可以計算得到人類生存壓力,即各文化時期的人口總量和生存空間的比值(人口總量變化比值/生存面積變化指數),其變化指數為12.833.3210.6814.81104.94,說明石家河文化時期人類生存壓力最大,意味著在石家河文化時期要有近7倍的產量才能滿足人們的生存需要。

圖4 洞庭湖區史前聚落平均面積和平均生存空間統計Fig.4 Average area and average living space of prehistoric settlements in Dongting Lake area

4 史前聚落群時空演變特征

4.1 各時期聚落群劃分

通過運用DBSCAN聚類分析計算得到,彭頭山文化時期聚落群(PTS)給定半徑值范圍為20 km,產生1個聚落群,聚落群PTS內聚落遺址總數為18個,以大型規模聚落為主(圖5a,表3)。皂市下層文化時期聚落群(ZS)給定半徑值范圍為12 km,產生1個聚落群,聚落群ZS內開始出現特大型規模聚落,其周邊環繞大型和中型規模聚落(圖5b)。湯家崗文化時期聚落遺址分布較分散,無法形成聚落組群,因而不進行分析探討。大溪文化時期聚落群(DX)給定半徑值范圍為12 km,產生4個聚落群。該時期澧水附近的聚落遺址數量逐漸增多,具有典型的特大型規模聚落城址出現在聚落群DX1內,其中以城頭山、優周崗聚落為代表。與此同時,分布在洞庭湖區的聚落群DX2內出現了七星墩大型聚落城址,聚落城址周邊中小型規模的聚落數量增加,表明聚落之間的差距逐漸明顯。聚落群DX1和DX2成為該時期兩個大型聚落群(圖5c)。屈家嶺文化時期聚落群(QJL)給定半徑值范圍為10 km,產生4個聚落群。該時期洞庭湖以南區域的聚落遺址減少,聚落群主要沿澧水和洞庭湖附近分布,澧水周邊聚落群及聚落群內遺址數量增加,聚落群內大型規模聚落數量較多。聚落群QJL1內分別出現了以雞叫城、城頭山和優周崗三大中心城址聚落,表明聚落群內聚落之間的競爭關系逐漸復雜化,出現三足鼎立的局勢(圖5d)。石家河文化時期聚落群(SJH)給定半徑值范圍為8 km,形成11個聚落群。該時期分布在洞庭湖區、沅水、資水和湘江周邊的聚落群數量明顯增多,聚落群SJH1內大型的聚落城址增加到4個,聚落群SJH1和SJH2為該時期的兩個主體聚落群,其周邊小型聚落群呈向心式分布結構包圍著主體聚落群。由此可見,沿湘、資、沅、澧四水以及洞庭湖附近分布的聚落群數量隨時間推移不斷增加,聚落群先由澧水區域向洞庭湖北部區域再向南面的資水區域遷移,總體遷移趨勢大致呈倒“L”型(圖5e)。

圖5 洞庭湖區各文化時期聚落群劃分

表3 洞庭湖區各時期聚落群內不同聚落規模數量

按區域劃分,環洞庭湖區域分布的聚落群有6處,主要由大溪、屈家嶺和石家河文化時期聚落群組成;澧水區域共有7處聚落群,各時期聚落群均有分布;沅水區域僅有2處聚落群,屬石家河文化時期;資水區域有3處聚落群,主要為大溪和石家河文化時期聚落群;湘江區域聚落群2處,以大溪和石家河文化時期聚落群為主(表4)。從數量變化趨勢來看,澧水區域分布的聚落群數量最多,聚落群內的聚落遺址數量隨時間的演變呈不斷增長的趨勢,遺址總數量為308個,表明該區域非常適合古人居住。其次為環洞庭湖周邊的聚落群,聚落群內的聚落遺址數量總計為108個,表明從大溪至石家河文化時期古人逐漸向湖區遷移并聚居生活。而在沅水、資水和湘水區域分布的聚落群內聚落遺址數量較少,且主要為石家河文化時期的聚落遺址,表明新石器晚期古人逐漸向洞庭湖以南的區域遷移。

表4 洞庭湖區不同時期聚落群內聚落數量

4.2 聚落群總體演變特征

地理對象前后時空變化過程存在發生、發展和消亡3種狀態[33]。將各時期聚落群看作空間對象,從各時期聚落群前后狀態間的時空演變過程來看,彭頭山文化時期的聚落群PTS被繼承,并持續演變為石家河文化時期的聚落群SJH1。大溪文化時期發展了3處新的聚落群,且聚落群DX2,DX3,DX4得到了繼承,分別演變為石家河文化時期聚落群SJH2,SJH9,SJH10。屈家嶺文化時期的聚落群QJL3,QJL4分別由聚落群DX1發展而來,并分別演變為石家河文化時期的聚落群SJH3,SJH5,石家河文化時期的聚落群多半為繼承和演變而來,但也有新發展的聚落群SJH4,SJH6,SJH7,SJH8,SJH11(圖6),并且聚落群在時間演變過程中沒有消亡。由此可見,分布在澧水區域的聚落群得到了繼承和演變,分布在洞庭湖區域的聚落群在屈家嶺文化時期得到了發展和繼承,分布在資水附近的聚落群在石家河文化時期得到了演變和發展。

圖6 洞庭湖區各文化時期聚落群演變歷程

5 結論

(1)洞庭湖區史前聚落以大型和中小型規模聚落為主,特大型聚落具有城址的性質。大型和特大型規模聚落主要分布在洞庭湖北部和西北部,小型、中小型和中型規模聚落集中于洞庭湖中部腹地,各類型規模聚落向南遷移趨勢明顯。

(2)聚落規模的壯大、人口的增長、聚落遺址數量的增加、人均生存空間減小、生存壓力增大使得聚落之間為擴大生存空間、爭奪資源,產生了相互斗爭的關系,聚落之間分布均衡性下降,社會組織結構發生轉變,聚落間差距逐步明顯。

(3)古人傾向于在澧水區域聚集生活,新石器中晚期分布在環洞庭湖、沅水、資水和湘江區域的聚落群數量增長,且澧水和洞庭湖區域的聚落群成為兩大主體聚落群。聚落群總體演變方向呈倒“L”型,由澧水區域向洞庭湖北部區域再向資水區域遷移,分布在澧水、環洞庭湖和資水區域的聚落群隨時間推移得到了繼承、演化和發展。