学术报告 | 李郇：可计算的中国传统民居：遥感解构下的特征变化

导读

2025年8月31日，2025中国城市规划年会之学术研讨会十“科技赋能文化传承与美好人居建设”在沈阳召开。会上，中国城市规划学会总体规划专委会委员，中山大学地理科学与规划学院李郇教授作题为《可计算的中国传统民居：遥感解构下的特征变化》的报告。

本文字数：2684字

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李郇

学会总体规划专委会委员，中山大学地理科学与规划学院教授

中国乡村具有独特的复杂性。我国目前约有245万个自然村分布在960万平方米的国土上，规模庞大、分布零散。其次是单个村庄的规模很小、活动强度低，缺乏信息化的基础设施。最后是乡村的地域性很强，常说一方水土养一方人，村庄个案的经验难以向其他地区推广。这些复杂性导致乡村的数据极其匮乏，传统的乡村研究多集中在个案，缺乏对整体性规律的挖掘。

过去百年的乡村研究传统经历了从“村庄个案”向“超越村庄”研究范式的转变。最早是社会人类学家所开展的村庄个案民族志，如费孝通《江村经济》、林耀华《金翼》等，就是针对单个村庄进行全景式的描述。接着一批历史学家试图突破单一村庄的边界、构建国家和农户之间的联系，主要包括施坚雅的四川平原市场体系、弗里德曼的东南宗族研究等。近年来，黄宗智、费孝通等学者又想通过类型学、区域学的方法进一步扩大乡村研究的泛化性和可比性。总体来说，乡村研究的范式转变趋势是从单体到整体、从个案经验到全局性规律。

传统民居的研究也遵循着建筑学的个案传统。从刘敦桢、刘致平，到陆元鼎的几代建筑学家都是通过实地调查，收集各地传统民居的资料，开展以民系和区域为视角的专题研究。国外传统民居研究也面临着个案调查的局限性。Kniffen在1965年就尝试通过比较美国新英格兰到西部的民居风格变化，来重现早期殖民者的移民轨迹。但是，少数案例下的定性分析，导致其研究结果还比较粗糙。

现在，村景图片和遥感给整体性研究提供了新的契机。我们团队在这方面做了大量的研究工作，包括利用村景照片做村庄人居要素的自动识别、农房风貌的智能评价等。在建筑特征方面，西洋和中国传统的构件也能够被计算机视觉算法智能地解译出来，从而刻画不同建筑间的相似性。2022年，我们用全国的高分辨率遥感影像，通过目标识别智能解译，制作了全国农房一张图，这是首个单栋建筑尺度的中国农房数据库，蕴含了丰富的多层级形态和建筑特征，为整体性的村庄农房研究打下了基础。

通过农房一张图可以看到，中国各地的传统民居充满了相似性变化。各地的民居都遵从“一明两暗”的基本形制，后又在长期迁徙移民中，因地制宜、因材制宜，变化为各种风格和样式。

为了挖掘出传统民居中变和不变的特征，我们已经做了很多前期研究。包括通过机器学习和自编码器对传统民居特征进行表征和解释，刻画各地传统民居在特征和地理空间中的匹配关系。不过，这些方法所表征的特征常常是不稳定的，可解释性存在不足，难以和传统民居领域的知识对齐。最近，有团队提出了新的可解释表征学习方法CRP，能够把复杂的特征集合分解成若干个简单特征，从而告诉我们图片中的哪些位置是关键特征、这些特征在表达什么语义。然而，相较于图片来说，遥感影像复杂的多。如何利用可解释的表征学习方法，来找到传统民居特征的变和不变，仍充满了巨大的挑战。

针对这个问题我们开展了研究。首先是收集了全国各地的传统民居影像，并根据民系进行了分类。利用经典的深度神经网络，可以从这些影像中提取出基本的卷积特征。不过这些卷积特征是非线性语义的组合，难以理解。CRP能够将这些特征解构为一个个的概念特征，并提供他们对民居识别的贡献度和语义参考图，大大加强了可解释性。

通过概念特征在高维空间中的密度分布，能够找到每个民居的原型。如对于岭南的客家民居来说，我们发现它存在两个原型：山地客家和平原客家。山地客家是大型围屋的宗族聚居，利于防御自卫，是早期客家人迁徙到陌生地域采取的形式；而平原客家则是单体民居的自由组合，体现了以家庭为单位进行生产生活的特性，是客家向平原地区扩张后的形式。这两个原型同已有的客家民居研究结论是相符的，说明数据驱动的原型识别是合理的。

而在海量的概念特征中，深层特征对传统民居类型的表征能力更强，并且越深层的特征在表达更大尺度的整体建筑语义。这对这些深层特征，我们首先观察其语义参考图给出大概的范围，接着根据贡献值和语义要素的变化关系，确认其语义表征的具体含义，最后再通过破坏性实验对解读的语义做进一步验证。通过这种方式，对传统民居识别的重要特征，如自然环境比例、建筑规模、天井秩序、建筑围合结构等就能够被挖掘出来。在海量的建筑特征中，分布宽阔而均匀能够解释，而另外那些分布狭窄且集中的特征，则仍难以理解，其语义的变化规律很难被判读出来。

基于这些可解释的特征，能够看出历史迁徙中的建筑特征变化。比如从客家迁徙历史来看，山地客家的原型沿着其明清移民的路线一直传播到湖南、四川等地。在客家迁徙移民过程中，自然环境覆盖和建筑规模是一直在变化的，而天井的秩序和围合结构则是保持稳定。这种变和不变实际反映出客家人对环境的适应和文化的维系。客家人从山地迁徙到平原，将原先宗族聚居的大型围合，变成了小型民居的密集组合，从而便于日常的生活和交流。但是，民居的围合结构和天井的秩序是始终没有变的，这些特征是几千年来中国人通过空间关系表达家庭伦理的重要方式，也是客家人在移民中维系自身文化认同的重要手段。

总的来说，在挖掘传统民居特征变化和维系的研究中，我们想把所有的图片变成数量上的关系，从而定量地解释其中的变化，揭示出整体性的规律。这种方式有望把机器智能的特征同传统民居领域的知识相对齐，从而把几百年来的建筑学积累变成数学的逻辑语言。当然不是所有的特征都能够被理解的，因为村庄环境和传统民居中的很多要素都是可以意会不能言传的。我们知道的要比我们能够表达的多得多。

*根据现场报告整理，已经专家审阅

供稿单位：清华大学建筑与城市研究所

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