海岱地区青铜时代遗址分布时空特征研究.pdf
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1、第37 卷第5 期2023年9 月文章编号:16 7 1-35 5 9(2 0 2 3)0 5-0 5 35-10济南大学学报(自然科学版)Journal of University of Jinan(Science and Technology)Vol.37 No.5Sept.2023D0I:10.13349/ki.jdxbn.20230731.001海岱地区青铜时代遗址分布时空特征研究周保华1,张琦,董?芳,刘展宏1(1.济南大学水利与环境学院,山东济南2 5 0 0 2 2;2.山东师范大学地理与环境学院,山东济南2 5 0 35 8)摘要:为了研究海岱地区核心地带山东省的青铜时代遗址分
2、布,运用地理信息系统(CIS)技术对研究区内夏、商、西周、春秋、战国的5 个时期遗址的空间分布特征与影响因素进行分析。结果表明:研究区内青铜时代遗址分布的核密度数值随着时间的推移逐渐增大,高值区集聚在淄博市临淄区、济宁市曲阜市、日照市莒县三地,并沿河呈带状及以政治集权中心呈现团块状布局的趋势;高程、坡度、坡向、滨河距离等因素均对遗址变迁产生作用,受人口密度增加、人地压力加大的影响,古人的活动范围随时间的推移向高海拔、坡度大的地区蔓延;农业生产水平,交通条件,政治、文化因素对古遗址分布的影响仍然显著,青铜器冶炼造成的重金属污染延续至今。关键词:青铜时代;遗址;地理信息系统;核密度分析;时空分布;
3、海岱地区中图分类号:P531文献标志码:A开放科学识别码(OSID码):吕谈Temporal and Spatial Characteristics of Bronze Age Sites in Haidai AreaZHOU Baohua,ZHANG Qi?,DONG Fang,LIU Zhanhong(1.School of Water Conservancy and Environment,University of Jinan,Jinan 250022,Shandong,China;2.College of Geography and Environment,Shandong Norm
4、al University,Jinan 250358,Shandong,China)Abstract:To study the distribution of Bronze Age sites in Shandong province,the core area of the Haidai area,kerneldensity analysis of the sites in the five periods of Xia,Shang,Westermn Zhou,the Spring and Autumn,and the WarringStates in Haidai area was con
5、ducted using geo-information system(GIS)software.The results show that the kerneldensity values of the Bronze Age sites in the study area gradually increase over time,and the high-value areas are concen-trated in Linzi district of Zibo city,Qufu county of Jining city,and Juxian county of Rizhao City
6、,showing a mixed distri-bution trend of the river belt and the block caused by political centralization.Factors such as elevation,slope,slopedirection and riverside distance all have effects on the change of the sites.Due to the increase of population density andthe pressure of people and land,the a
7、ctivity ranges of the ancients spread to the areas with high elevation and slope.Thelevel of agricultural production,traffic conditions,political and cultural factors still have significant impacts on the distri-bution of the ancient sites,and the heavy metal pollution caused by bronze smelting cont
8、inues to this day.Keywords:Bronze Age;ancient site;geo-information system;kernel density analysis;temporal and spatial distribution;Haidai Area考古遗址是人类活动和自然环境之间联系、制约、相互作用的载体,其变迁、分布反映了某历史时期的人地关系特征和文明特质,因而成为研究历史文化的重要基础。通过对考古遗址时空分布与自然收稿日期:2 0 2 2-12-14基金项目:山东省社会科学规划研究项目(19 CZKJ15);山东省自然科学基金项目(ZR2022MD01
9、0)。第一作者简介:周保华(19 6 3一),女,山东济南人。教授,博士,硕士生导师,研究方向为区域开发与规划。E-mail:stu_。通信作者简介:张琦(19 9 6 一),女,山东泰安人。硕士研究生,研究方向为区域开发与规划。E-mail:。网络首发地址:https:/ 0 2 3-0 7-31T17:09:53536环境因素关系的探讨,有助于揭示人类发展过程中自然环境变迁对人类生产方式、聚落选址的影响 。相比于传统田野地层考古手工测量的低精度数据,地理信息系统(GIS)能够处理海量空间数据并能够对空间信息进行有效挖掘,因此,将GIS技术与考古遗址相结合进行环境考古分析,已经成为研究特定历
10、史时期人地关系的有效方法。在实际应用中,候光良等 2 利用GIS分析了40 0 0 a前降水、气温和径流对甘青地区马家窑和齐家文化遗址的空间分布密度及模式的影响,量化了古气候环境变化对人类生产方式的影响程度。Luo等 3 将GIS、遥感技术和调查数据相结合,根据古丝绸之路敦煌区域的古河道和长城分布确定了2 个疑似古遗址的分布范围。杨阳等 4 借助GIS技术分析了地形对青藏高原东北缘河谷地带史前文化遗址的空间分布的影响,发现海拔高度通过影响农作物种植种类和植被覆盖进而间接影响区域生产方式。周婷婷等 5 利用GIS技术对关中地区仰韶至商周时期考古遗址面积、高程及距河流远近等定量化数据进行了近邻分析
11、及核密度分析,表明人类聚落遗址的变迁是对区域自然环境响应与适应的结果。上述研究表明,GIS技术在遗址考古中的应用已较为成熟,能够有效识别自然要素对考古遗址空间分布的影响,已经成为遗址考古的重要手段。以山东省为中心的海岱地区是当代考古学关于文化类型区域的一个概念,形成于距今大约5 5 0 0 a前后的大汶口文化中期,在鼎盛时期曾包含皖北、苏北和豫东地区,在时间上跨整个新石器和青铜时代 6 。良好的资源环境基础和气候条件,使得海岱地区自古以来成为中华文明重要发源地之一,因此留下了大量文化序列完整的人类活动遗址,山东省因此成为中国考古学界的三大支柱之一 7 。目前,关于海岱地区遗址考古的研究已经取得
12、了很多重要的进展,研究内容主要通过单个遗址点出土的文物对当时作物种类、生产内容、生产关系进行推断 8-10 ,对海岱地区遗址整体时空演变规律及综合影响因素的探讨较少。刘帅等 1 分析了水文因素对山东省旧石器一商周时期古遗址时空分布的影响,但是没有对海岱地区发展的高峰期青铜时代遗址空间分布特征进行探讨,也没有考虑社会发展对遗址变化的影响。本文中将位于海岱地区核心地带的山东省作为研究区域,以青铜时代不同时期考古遗址地理位置、面积统计数据为基础,借助GIS技术对区域内考古济南大学学报(自然科学版)遗址进行了可视化及空间分布特征分析,结合数字高程模型(DEM),叠加了坡度、坡向、河流等自然因素和农业发
13、展、金属冶炼、交通等人文因素,并结合地层数据对海岱地区青铜时代遗址分布的影响因素进行了综合探讨,所得结果将丰富海岱地区文明起源、环境演化及人地关系演进等方面的研究,为区域考古发展提供新的思路。1研究区概况和研究方法1.1石研究区概况山东省位于中国东部沿海、黄河下游,地理位置为北纬342 3 38 2 4、东经11448 12 2 43南北最宽为437 km,东西最远相距7 2 1km,陆地总面积为15.7 110 4km,包括鲁西平原区、鲁中南山地区和鲁东丘陵区3个地貌单元,具有山、海、原三位一体的特征。上古时期海岱地区的河流远比现在更加密集,除了黄河外还有数以千计的发源于鲁中山丘岭表的河流,
14、呈辐射状向四周分流,如汶河、泗河、沂河等 12 。土地是农耕时代人类的生存之本,土地质量决定了人口承载能力。从土地类型来看,山东省土壤类型有15 种,以潮土、褐土、棕壤为主,分别占全省土地总面积的48%、16%、15%13。潮土主要分布在鲁西北平原区,褐土分布在鲁西南低山丘陵去,而棕壤主要分布在胶东半岛和沂沭河以东的丘陵地带(见图1)。种类多样的土壤类型为青铜时代海岱地区古人活动提供了广阔的活动空间。山东省为核心的海岱地区的青铜时代相当于地质学的全新世晚期,距今大约40 0 0 2 2 0 0 a(秦汉之前)。北050100(资料来源:国土资源部标准地图服务网站,审图号为SG(2021)026
15、号;土壤类型来自资源环境科学与数据中心中国土壤类型空间分布数据集(19 9 5 年)。)第37 卷图例土壤类型门滨海盐土山地草甸土潮土棕土盐士棕壤碱土水稻土粗骨土200km江河沼泽土图1山东省土壤类型褐土风沙土第5 期1.2研究方法核密度分析法通过计算要素在单位面积内的密度来表征要素在空间集的分布程度 1。本文中在对不同时期遗址分布进行核密度分析时,充分考虑数据的空间位置差异及数据密集度的渐变式分布特点,主要根据数据密集度呈现出平滑的曲面表征数据的遗址分布程度,以栅格图的形式表征数据高值中心向四周减缓的趋势,最终获取海岱地区遗址分布的时空变化规律。核密度计算公式为2(hd/n)=1f(x,y)
16、=nh式中:f(x,y)为某观测点的核密度估计值;n为观测点数量;k为参数;d(=l,2,n)为遗址位置与第i个观测值的距离;h为搜索半径。在计算过程中搜索半径的选择尤为关键。地形通过影响地表景观和生态系统的演化间接作用人类活动的方式和规模变迁,因而成为影响遗址考古的重要因素。DEM是将地球表面形态用数字模型进行表达的一种方法,能够精确表达地形的空间特征,因此用来定量表征地形要素对人类活动的驱动机制 14。本文中应用ArcGIS10.3软件,首先根据不同时期人类活动遗址点的经、纬度将其拾取至山东省县域地图上,然后分别将各时期遗址分布图层与空间分辨率为9 0 m的DEM图层叠加,得到不同时期不同
17、海拔的遗址分布图;将遗址点图层与坡度图层叠加,得到位于不同坡度的遗址分布图;以山东省水系矢量图为基础,围绕水系建立1、3、5、10 k m 缓冲区,以此分析遗址分布与滨水度之间的关联。为了确定海岱时期工业发展对环境的影响,在淄博市西关村钱范遗址(大型冶炼遗址)按照网格法对14个采样点的垂直方向土壤层每隔2 0 cm进行了土样采集,对土壤定年后采用消解法对土壤样品进行消解处理,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法对样品中的重金属元素含量进行测量。为了便于比较,本文中将ICP-MS测得的土壤重金属含量数据按照公式 15 进行处理,W;=mWdm式中:w;为土壤中某元素的质量比;P,为试样中某
18、元素的质量浓度;P。为空白试样中某元素的质量浓度;V为消解后试样的定容体积;m为沉积物的质周保华,等:海岱地区青铜时代遗址分布时空特征研究2数据来源本文中所采用的考古信息及遗址数据主要来源于中国文物地图集山东分册等权威考古文献资料及相关参考文献 16-2 2 。为了保证研究的准确性,本文中将查阅汇总得到的5 314个遗址点按照国家文物普查标准进行标注,将所有遗址点的地理位置和面积进行统计,并根据已有的研究成果将所有遗址点按照夏、商、西周、春秋、战国5 个时期进行时间序列分类,然后通过与文献中的古城古国(1)位置的对比,验证数据的可靠性。本文中空间分析用到的山东省9 0 m分辨率DEM数据、分级
19、河流数据、县域底图均来源自国家地球系统科学数据共享服务平台(http:/ 1倍,之后增长率相对稳定,与我国同时期其他地区遗址数量的变化趋势基本一致(见表1)。表1海岱地区青铜时代古遗址最大核密度时期遗址个数夏250商1 153西周1304春秋1 214战国1393春秋时代遗址数量较少与我国当时进人小冰期后大规模降温事件密切相关。相关研究表明,距今30 0 0 2 5 0 0 a前北方地区发生了总共历时5 0 0 a的寒冷时期,特别是在距今2 5 0 0 2 6 0 0 a前的突然降温,北方地区异常寒冷干燥,夏季平均气温比现在低5.4 2 3。大幅度降温严重影响了当时以农业为主的生产和生活,导致
20、农产品大量减产,从而导致人口减少,继而表现在遗址数量变化上 2 4。之后,(P;-Poj)V,537量;Wdm为土壤样品的干物质质量分数。最大核密度/km-20.037 50.117 50.121 80.130 10.149 8气温开始回升,公元前5 0 年前后气温上升至高于现(2)在年均气温的1.5,农业生产和人口逐渐开始恢复,遗址数量有了一定增加。上述研究表明,在农耕社会早期,人类生产活动对自然环境有较强的依赖性,气候作为自然环境的重要组成部分,在很大程度538上决定了文明发展的走向。3.2空间分布特征不同历史时期遗址的核密度分析结果表明,青铜时代海岱地区遗址主要集中于鲁中南山地附近的丘陵
21、及平原地带、鲁西南与河南省交界处,遗址的分布由散点状逐渐演化为三大组团模式,遗址集聚程度在加强(见图2)。从发展演化过程来看,公元前2100一公元前16 0 0 年(即夏代,此时处于海岱地区龙山文化晚期与岳石文化早期),遗址分布相对集中于济南市章丘区,滨州市邹平市、博兴县,淄博市桓台县,东营市广饶县,潍坊市寿光市、昌乐县、青州市一带,并以我国首次发现的夏代城市遗址章丘城子崖遗址最为典型。而山东东部、南部的一些遗址基本为散点布局,组团状结构不明显,核密度仅为0.0 37 5见图2(a)】。相比而言,商代(公元前16 0 0 一公元前110 0 年遗址分布较夏代更加密集,分布地带更为广阔,核密度值
22、快速增大,达到0.117 5。其中,除了夏代遗址点原有的分布范围,临沂市兰陵县、河东区、兰山区以及济宁市充州区、曲阜市、邹城市一带成为新的分布密集地区见图2(b)。西周时代(公元前110 0 一公元前7 7 0 年),除鲁西南地区(菏泽市定陶区、成武县,济宁市金乡县)遗址集中度降低,南部的遗址分布比商代时略有增加和扩展,核密度值增加并不显著,达到0.12 18 见图2(c)。北0.0095681380.020166692050.100200km(a)夏代遗址北0.0046102450.0152138100.0152138100.03227171810.0322717180.0631603621
23、0.0631603620.117561258050100200km(b)商代遗址济南大学学报(自然科学版)北北北图例遗址点核密度00.0011776170.0011776170.00426886210.0042688620.00956813810.0201666920.037536543图例遗址点核密度00.004.610245第37 卷图例遗址点核密度00.005254.7130.0052547130.0171972430.0171972430.0358275890.0358275890.06640046610.0664004660.121813804050100200km(c)西周时代遗址
24、图例遗址点核密度00.0056100180.0056100180.0193800600.0193800600.0372301160.0372301160.0729302280.0729302280.130050406050100200km(d)春秋时代遗址图例遗址点核密度00.0064598980.0064598980.0205542190.0205542190.0405211750.0405211750.0745824530.0745824530.1497521700.50100200km(e)战国时代遗址图2 海岱地区夏代一战国时代遗址核密度(资料来源:国土资源部标准地图服务网站,审图号为
25、SG(2021)026号;利用地理信息系统(GIS)叠加遗址数据后进行核密度分析。)春秋战国时代(公元前7 7 0 一公元前2 2 1年)的遗址分布以淄博市临淄区(齐国故城)、济宁市曲阜市(鲁国故城)、日照市县(营国故城)3地集中分布向外延伸,呈现以城邦为中心的团块分布模式见图2(d)、(e)。以临淄、曲阜为中心的齐鲁文化在这一时期成为海岱地区的主流文化,而以营国古城为中心的莒文化根植于鲁东南,历史悠久,保持着东夷传统,是可与齐鲁文化相比肩的海岱古文化的重要组成部分。春秋时代遗址数的减少并没有影响该时期遗址分布的核密度值增加(0.130 1图例第5 期0.1498),说明春秋战国时代遗址分布较
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