國土空間綜合分區(qū)研究 綜述

念沛豪， 蔡玉梅， 馬世發(fā)，莊 立， 張路路

（1. 北京師范大學地理學與遙感科學學院， 北京 100875；2.中國土地勘測規(guī)劃院， 北京 100035；3.國土資源部土地利用重點實驗室， 北京 100035；4. 中山大學地理科學與規(guī)劃學院， 廣東 廣州 510275；5.中國地質(zhì)大學（北京)土地科學技術(shù)學院， 北京 10 0083 )

1 引言

中國共產(chǎn)黨十八大工作報告中提出要全面建設小康社會，優(yōu)化國土空間開發(fā)格局，促進生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀。分區(qū)在制定、實施社會經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略和建設生態(tài)文明中處于基礎地位[1]，是實現(xiàn)報告所提要求的重要途徑。目前，不同部門的相關(guān)規(guī)劃從不同角度和主題對國土空間進行分區(qū)，如自然區(qū)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)劃、經(jīng)濟區(qū)劃、生態(tài)功 能區(qū)劃、土地利用分區(qū)、主體功能區(qū)劃等。不同分區(qū)在分區(qū)結(jié)果、政策等方面存在不一致現(xiàn)象，影響著區(qū)域發(fā)展方向的確定。因此需要在綜合各類要素的基礎上，對社會、經(jīng)濟、生態(tài)、環(huán)境、資源所組成的復合國土空間進行綜合分區(qū)研究，在更高層面對各類分區(qū)進行統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。未來中國構(gòu)筑統(tǒng)一的空間規(guī)劃體系也需要以國土空間綜合分區(qū)作為支撐。目前國內(nèi)綜合分區(qū)研究尚處于探索階段，而主體功能區(qū)劃和土地利用分區(qū)具有綜合性質(zhì)，形成一定的研究方法，可為綜合分區(qū)研究提供借鑒。本文針對上述兩類分區(qū)的指標體系和技術(shù)方法進行歸納和總結(jié)，并提出綜合分區(qū)研究趨勢和建議。

2 分區(qū)指標體系構(gòu)建

分區(qū)的本質(zhì)是對具有差異的區(qū)域進行的劃分，而指標體系作為區(qū)域差異識別的依據(jù)，是分區(qū)的前提和基礎，直接體現(xiàn)著分區(qū)的目標。不同主題的分區(qū)根據(jù)其內(nèi)容、類型、目標和尺度的不同，指標體系在構(gòu)建的角度和涵蓋的要素等方面也各有差異[2]。

2.1 主體功能區(qū)指標體系構(gòu)建

主體功能區(qū)是在分區(qū)類型確定后，對各評價單元進行識別并決定其歸屬于哪種類型區(qū)[3]，故指標體系圍繞著對分區(qū)類型的識別構(gòu)建，一般由主題層、目標層、指標層三級構(gòu)成。大部分研究將以資源環(huán)境承載力、開發(fā)利用密度與強度、發(fā)展?jié)摿榇淼?大類要素作為主題層框架進行指標體系構(gòu)建[4-6]；一些研究從社會經(jīng)濟和自然生態(tài)兩大方面選取指標，對其分別進行綜合評價[7]；一些研究考慮資源、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟、土地利用4大方面的要素；還有研究則集中關(guān)注于某類具有決定性的要素，如開發(fā)適宜性[8]或相對資源承載力[9]等（表1)。

表1 主體功能區(qū)主題層要素構(gòu)建思路表Tab.1 Elements in subject layer built for national major function zoning

目標層在三級指標體系中承上啟下，是銜接主題層與指標層的關(guān)鍵部分。目標層指標項一般為復合指標，根據(jù)主題層要素項選取，并由指標層的具體因子計算得到。本文歸納了目前主體功能區(qū)劃研究中采用較多的目標層復合指標項，并建立了其與表1中應用最多的兩類主題層要素的對應關(guān)系（圖1)。盡管不同研究主題層要素構(gòu)建思路不同，但目標層的復合指標項涵蓋的主要內(nèi)容大體一致，包括資源、環(huán)境、生態(tài)、社會、經(jīng)濟等因素。不同研究根據(jù)實地情況并結(jié)合經(jīng)驗對指標層中的具體因子進行選擇和調(diào)整，既要符合目標層的要求，更要密切關(guān)注指標的地域性。也有一些研究認為不應對所有分區(qū)類型構(gòu)建統(tǒng)一的指標體系，而應針對不同類型的區(qū)域采用不同的指標體系，如禁止開發(fā)區(qū)通過定性原則進行劃定，而優(yōu)化開發(fā)區(qū)通過開發(fā)強度進行界定等。

圖1 主體功能區(qū)目標層與主題層指標關(guān)系對應圖Fig.1 Relationship of indicators between destination layer and subject layer in the national major function zoning

主體功能區(qū)劃指標體系圍繞著如何識別區(qū)域“優(yōu)化、重點、限制、禁止”4類不同的開發(fā)程度構(gòu)建，雖然包含多種主題要素，但本質(zhì)上還是從城鎮(zhèn)及工業(yè)化開發(fā)單角度出發(fā)，在指標選取時對國土空間所表現(xiàn)出的諸如糧食保障等其他功能關(guān)注不夠。

2.2 土地利用分區(qū)指標體系構(gòu)建

土地利用總體規(guī)劃中的分區(qū)通常分為三種：省級的綜合分區(qū)、市級的功能分區(qū)，以及縣鄉(xiāng)級的用途管制分區(qū)。在省級土地利用綜合分區(qū)研究中，指標體系圍繞社會經(jīng)濟、自然生態(tài)和土地利用3大方面進行構(gòu)建[10-14]。多數(shù)研究選擇的社會經(jīng)濟和自然生態(tài)指標主要包括經(jīng)濟總量與結(jié)構(gòu)、人口、交通條件、生態(tài)重要性和敏感性、環(huán)境容量等方面，而土地利用指標則重點關(guān)注土地利用的結(jié)構(gòu)、程度和效益等[15]。此外，有些研究將土地利用指標依據(jù)社會經(jīng)濟和自然生態(tài)屬性分別進行綜合評價[16-17]；有些研究從土地利用開發(fā)和保護之間的耦合關(guān)系入手，選取指標反映開發(fā)和保護的狀態(tài)[18-20]；有些研究則集中關(guān)注土地利用及變化方面的指標[21]，如從土地利用結(jié)構(gòu)、投入、產(chǎn)出、動態(tài)變化和發(fā)展等方面[22]，或從土地資源基礎、以及土地所表現(xiàn)出的社會、經(jīng)濟、生態(tài)等各類功能的角度選取指標[23]。綜上所述，土地利用分區(qū)主要針對差別化土地利用管理的政策需求，識別不同區(qū)域在土地資源條件和土地開發(fā)利用方向上的差異，分區(qū)指標具有綜合性和地域性。

3 分區(qū)技術(shù)方法

3.1 權(quán)重設置與指標處理

指標權(quán)重設置的方法包括專家咨詢法[24]、層次分析法[25]、頭腦風暴法等主觀方法，以及主成分分析法[26-28]、熵值法[29]、變異系數(shù)法、灰色關(guān)聯(lián)法等客觀方法。也有學者采用綜合賦權(quán)法[30-31]，即分別選取幾種主客觀賦權(quán)方法進行應用，并綜合幾種方法的賦權(quán)結(jié)果作為最終權(quán)重，以提高綜合評價體系的正確性和科學性。

指標處理方法包括綜合指數(shù)、分等定級、空間分析三大類。綜合指數(shù)法主要是通過加權(quán)求和、變異系數(shù)、主成分分析等具體方法求出各單元或各大類指標的綜合指數(shù)值[4-5,28]，或通過專家集成等定性方法對政策、發(fā)展?jié)摿Φ炔灰锥康闹笜诉M行打分。一些研究在承載力和潛力計算方面設定理想值或參照值，將實際值與理想值的差值或比值作為綜合指數(shù)[32]。分等定級法是采用設定閾值等手段對指標進行分等[7,33]。對于涉及空間要素的指標，則需運用GIS技術(shù)支持的空間分析方法[25-26]，如依據(jù)線性或指數(shù)衰減規(guī)律構(gòu)建緩沖區(qū)、通過疊置操作綜合不同空間要素、采取空間差值補充缺失數(shù)據(jù)等。

3.2 分區(qū)方法

分區(qū)方法即為達到區(qū)內(nèi)差異最小、區(qū)間差異最大的分區(qū)目標而進行區(qū)域劃分的過程，可分為定性方法、定量方法和“3S”技術(shù)與方法三大類。定性方法主要有專家集成法、主導因素法、頭腦風暴法等，簡單快捷，但是精度不高，依賴于專家知識與判斷，通常用于對區(qū)域整體進行定性判斷，或?qū)Χ炕騁IS技術(shù)與方法生成的區(qū)劃方案進行調(diào)整。定量方法主要有矩陣判斷法[26,33-34]、聚類分析法[14,35]、狀態(tài)空間法[6]、單項指標評價法[5]、資源環(huán)境承載力法[9]、生態(tài)因子指標法、多元線性判斷法等，是目前分區(qū)研究中最常用的方法，能對屬性要素進行準確刻畫。3S技術(shù)與方法具有優(yōu)秀的空間數(shù)據(jù)處理和分析能力，為分區(qū)研究提供了極大支持，有些研究強調(diào)在GIS系統(tǒng)平臺下完成分區(qū)過程[36]。此類方法不僅包括對各要素的空間統(tǒng)計、分析與處理，利用優(yōu)化算法構(gòu)建智能化分區(qū)模型[37-38]，還包括對分區(qū)成果進行空間可視化表達和建庫等。表2為對目前常用分區(qū)方法的特點進行的總結(jié)。

各類分區(qū)研究與實踐多結(jié)合“自上而下”演繹與“自下而上”歸納兩種思路，根據(jù)各類方法的特點在分區(qū)過程中配合使用。在不同階段或?qū)Σ煌囊剡M行評價時，將定性、定量與“3S”方法結(jié)合起來，不僅可以在不同階段發(fā)揮不同方法各自的優(yōu)點，還可以對不同方法形成的分區(qū)方案進行對比修正后得出最終成果。但是目前各類方法還不能全面地滿足分區(qū)的需求。定性方法只能應用于某些定性判斷步驟，無法支撐整個分區(qū)過程。常規(guī)的定量方法主要考慮以各評價單元進行統(tǒng)計的要素與指標，而較少考慮鄰接單元間的空間聯(lián)系與相互作用，導致分區(qū)成果在空間上過于破碎，片區(qū)不連續(xù)。對新方法特別是以GIS為代表的基于空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)代空間信息分析技術(shù)，還只是運用了空間分析、制圖或數(shù)據(jù)管理等方面的初級功能。

4 結(jié)論與展望

4.1 多主題集成的綜合分區(qū)是未來研究的重要方面

雖然具有綜合分區(qū)性質(zhì)的主體功能區(qū)劃和土地利用分區(qū)研究取得了豐富的成果，但其分區(qū)目標和指標體系構(gòu)建是從城鎮(zhèn)及工業(yè)化開發(fā)或土地利用等單主題、單角度出發(fā)的，仍不足以反映綜合分區(qū)的特征。未來應在吸收和借鑒各類分區(qū)有益成果的基礎上，注重對不同性質(zhì)、不同數(shù)據(jù)來源、既相互作用又相互獨立的多主題空間要素的集成，構(gòu)建不同尺度的綜合分區(qū)思路，包括評價單元劃分、指標體系構(gòu)建、分區(qū)方法選擇、成果表達等多個方面。在協(xié)調(diào)各要素空間開發(fā)秩序的基礎上，實現(xiàn)對國土空間的優(yōu)化配置，增強分區(qū)的科學性和實用性。

表2 常用分區(qū)方法述評Tab.2 Review of different common regionalization methods

4.2 注重對智能化分區(qū)模型的研究

一方面，綜合分區(qū)具有統(tǒng)籌考慮自然環(huán)境與社會經(jīng)濟兩大方面要素，統(tǒng)一協(xié)調(diào)屬性要素與空間要素關(guān)系，考慮區(qū)域變化對周邊以及更大區(qū)域影響和作用等特征，傳統(tǒng)的分區(qū)方法已無法滿足綜合分區(qū)的需求。另一方面，隨著計算模擬與預測、專家智能、“3S”等技術(shù)的發(fā)展，為分區(qū)模型的構(gòu)建提供了新的思路與技術(shù)支撐。未來應將科學發(fā)展的前沿技術(shù)與綜合分區(qū)的業(yè)務需求相結(jié)合，不斷發(fā)展、豐富、提高和完善分區(qū)方法。深入挖掘“3S”技術(shù)在分區(qū)中的應用，融合專家知識、集體智能與空間模型等方法，注重對各類智能優(yōu)化算法的應用，探索多學科背景的綜合集成方法體系，結(jié)合綜合分區(qū)統(tǒng)籌考慮自然與社會經(jīng)濟要素、屬性與空間要素的特點，構(gòu)建分區(qū)模型與決策輔助支持系統(tǒng)。

4.3 加強對國土空間動態(tài)分區(qū)的研究

目前，分區(qū)的指標體系和方法主要適用于對區(qū)域的靜態(tài)描述。雖然有些研究在指標選取等方面考慮到區(qū)域的未來情況，但也只是將發(fā)展?jié)摿Φ让枋鑫磥碜兓厔莸闹笜伺c其他靜態(tài)指標一同計算，其本質(zhì)還是描述區(qū)域在某一個時刻的狀態(tài)，并沒有形成連續(xù)的動態(tài)分區(qū)過程。因此，未來應將時空動態(tài)分析模擬應用到綜合分區(qū)中，以避免傳統(tǒng)靜態(tài)分區(qū)對未來形勢估計的不足，并考慮區(qū)域內(nèi)各要素的動態(tài)演變過程，進行基于現(xiàn)狀、面向未來的動態(tài)分區(qū)，模擬未來近、中、遠期不同時間尺度，以及不同發(fā)展方向與政策情景下的區(qū)域狀態(tài)。通過區(qū)域變化監(jiān)測，不斷向分區(qū)系統(tǒng)中注入?yún)^(qū)域的最新狀態(tài)，借助數(shù)據(jù)同化技術(shù)，支持分區(qū)的動態(tài)演變和調(diào)整，更有效地為促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、社會—經(jīng)濟—生態(tài)復合系統(tǒng)良性循環(huán)提供支撐。

（

）：

［1］劉燕華，鄭度，葛全勝，等. 關(guān)于開展中國綜合區(qū)劃研究若干問題的認識［J］. 地理研究，2005， 24 （3)： 321 - 329.

［2］鄭度，歐陽，周成虎. 對自然地理區(qū)劃方法的認識與思考［J ］. 地理學報，2008， 63（6)： 564 - 573.

［3］王利，韓 增林. 不同尺度空間發(fā)展區(qū)劃的理論與實證［M］. 北京： 科學出版社，2010.

［4］牛叔文，張馨，董建 梅，等. 基于主體功能分區(qū)的空間分析——以甘肅省為例［J］. 經(jīng)濟地理，2010， 3 0（5)： 732 - 737.

［5］王強，伍世代，李永實. 福建省域主體功能區(qū)劃分實踐 ［J］. 地理學報，2009， 64（6)： 725 - 735.

［6］張廣海，李雪. 山東省主體功能區(qū)劃分研究［J］. 地理與地理信息科學，2007， 23（4)： 57 - 61.

［7］侯雪，米文寶. 西北地區(qū)主體功能區(qū)劃方法研究［J］. 經(jīng)濟地理，2009， 29（10)： 1640 - 1643.

［8］王 傳勝，趙海英，孫傳勝. 主體功能優(yōu)化開發(fā)縣域的功能區(qū)劃探索——以浙江省上虞市為例［J］. 地理 研究，2010， 29（3)： 481 - 490.

［9］舒克盛. 基于相對資源承載 力信息的主體功能區(qū)劃分研究——以長江流域為例［J］. 地域研究與開發(fā)，2010， 29（1)： 33 - 37.

［10］潘竟虎，石培基，孫鵬舉. 統(tǒng)籌甘肅省土地利用分區(qū)研究［J］. 中國土地科學，2009， 23（9)： 9 - 14.

［11］曲晨曉，孟慶香. 許昌市土地利用功能分區(qū)研究［J］. 中國土地科學，2008， 22（11)： 51 - 55.

［12］吳彥山，廖和 平，王生. 土地利用分區(qū)研究——以重慶市開縣為例［J］. 西南大學學報（自然科學版)，2007， 29 （12)： 151 - 155.

［13］潘竟虎，劉揚，石培基. 基于主成分分析和GIS 的統(tǒng)籌市域土地利用分區(qū)研究——以甘肅天水市為例［J］. 土壤，2011， 43（4)：637 - 643.

［14］陳懷錄，徐藝松，許計平. 層次聚類分析法在甘肅省臨夏回族自治州土地利用分區(qū)中的應用［J］. 蘭州大學學報（自然科學版 )，2010， 46（5)： 19 - 23.

［15］蒲欣冬，劉蘭濤，陳懷錄，等. 甘肅省廣河縣土地利用分區(qū)研 究［J］. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013， 27（2)： 62 - 68.

［16］楊勇，任志遠. 關(guān) 中地區(qū)土地利用綜合分區(qū)及對策研究［J］. 地理研究，2010， 29（1)： 16 2.

［17］張俊平，胡月明，闕澤勝，等. 基于主分量模糊c-均值算法的區(qū)域土地利用分區(qū)方法探討——以廣東 省大埔縣為例［J］. 經(jīng)濟地理，2011， 31（1)： 134 - 139.

［18］孟祥旭，梅昀. 基于耦合關(guān)系原理的 土地利用功能分區(qū)［J］. 中國土地科學，2010， 24（6)： 25 - 31.

［19］符海月，李滿春，陳振杰. 基于關(guān)聯(lián)矩陣的土地利用導向分區(qū)研究［J］. 中國人口·資源與環(huán)境，2011， 21（11)： 99 - 105.

［20］羅舒雯，譚永忠，牟永銘，等. 龍泉市MCDA土地利用功能分區(qū) ［J］. 中國土地科學，2011， 25（10)： 47 - 51.

［21］廖曉勇，陳治諫，王 海明. 西藏土地利用綜合分區(qū)［J］. 山地學報，2009， 27（1)： 96 - 101.

［22］叢明珠，歐向軍， 趙清. 基于主成分分析法的江蘇省土地利用綜合分區(qū)研究［J］. 地理研究，2008， 27（3)： 574 - 582.

［23］張潔瑕，陳佑啟，姚艷敏. 基于土地利用功能的土地利用分區(qū)研究——以吉林省 為例［J］. 中國農(nóng)業(yè)大學學報，2008， 13（3)： 29 - 35.

［24］楚波，金鳳 君. 綜合功能區(qū)劃的區(qū)域?qū)嵺`——以東北地區(qū)為例［J］. 地理科學進展，2007， 26（6)： 68 - 77.

［25］王敏，熊麗君，黃沈發(fā). 上海市主體功能區(qū)劃分技術(shù)方法研究［J］. 環(huán)境科學研究，200 8， 21（4)： 205 - 209.

［26］朱傳耿，仇方道，馬曉冬. 地域主體功能區(qū)劃理 論與方法的初步研究［J］. 地理科學，2007， 27（2)： 136 - 141.

［27］趙小敏，魯成樹，劉菊萍. 江西省土地利用分區(qū)研究［J］. 江西農(nóng)業(yè)大學學報，1998， 20（3)： 387 - 392.

［28］米文寶，徐曉霞. 西北地區(qū)主體功能區(qū)劃方法研究——以寧夏為例［J］. 寧夏大學學報（自然科學版)，2009， 30 （4)： 391 - 396.

［29］丁于思，高陽，周震虹. 基于混合聚類的湖南主體功能區(qū)劃分研究［J］. 經(jīng)濟地理，2010， 30（3)： 393 - 396.

［30］劉傳明，李伯華，曾菊新. 湖北省主體功能區(qū)劃方法探討［J］. 地理與地理信息科學，2007， 23（3)： 64 - 68.

［31］段學軍，陳雯. 省域空間開發(fā)功能區(qū)劃方法探討［J］. 長江流域資源與環(huán)境，2005， 14（5)： 540 - 545.

［32］王建軍，王新濤. 省域主體功能區(qū)劃的理論基礎與方法［J］. 地域研究與開發(fā)，2008， 27（2)： 15 - 19.

［33］陸玉麟，林康，張莉. 市域空間發(fā)展類型區(qū)劃分的方法探討——以江蘇省儀征市為例［J］. 地理學報，2007， 62（4)： 351 - 363.

［34］陳雯，段學軍，陳江龍，等. 空間開發(fā)功能區(qū)劃的方法［J］. 地理學報，2004， 59（增刊)： 53 - 58.

［35］趙榮欽，黃賢金，鐘太洋，等. 聚類分析在江蘇沿海地區(qū)土地利用分區(qū)中的應用［J］. 農(nóng)業(yè)工程學報，2010， 26（6)： 310 - 314.

［36］宗躍光，張曉瑞，何金廖. 空間規(guī)劃決策支持系統(tǒng)在區(qū)域主體功能區(qū)劃分中的應用［J］. 地理研究，2011， 30（7)： 1285 - 1295.

［37］王華，劉耀林，姬盈利. 基于多目標微粒群優(yōu)化算法的土地利用分區(qū)模型［J］. 農(nóng)業(yè)工程學報，2012， 28（12)： 237 - 244.

［38］劉耀林，夏寅，劉殿峰，等. 基于目標規(guī)劃與模擬退火算法的土地利用分區(qū)優(yōu)化方法［J］. 武漢大學學報（信息科學版)，2012，37（7)： 762 - 765.