縣域三生空間多尺度劃定與功能主導性研究

袁 剛，陳文波*，于少康，黃森林

（1.江西農(nóng)業(yè)大學 國土資源與環(huán)境學院，江西 南昌 330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學 南昌市景觀與環(huán)境重點實驗室，江西南昌 330045；3.江西省國土空間調(diào)查規(guī)劃研究院，江西 南昌 330025；4.江西森博土地房地產(chǎn)評估規(guī)劃測繪有限公司，江西 南昌 330009）

【研究意義】國土空間是生態(tài)、生產(chǎn)和生活空間構成的多功能復合體[1]。自1978年改革開放以來，我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程快速推進，同時帶來生態(tài)環(huán)境問題愈發(fā)嚴峻[2]，建設用地面積不斷增加，自然生態(tài)空間持續(xù)退縮，國土空間格局重構明顯[3-5]，空間矛盾問題日漸凸顯[6-7]。為應對快速的城鎮(zhèn)經(jīng)濟社會發(fā)展所帶來的國土空間開發(fā)不合理和生態(tài)退化等問題[8]，2019年印發(fā)的《中共中央、國務院關于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施的若干意見》強調(diào)要科學布局生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間，強化國土空間規(guī)劃的指導約束作用[9]。如何科學合理劃定生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間，促進生產(chǎn)、生活、生態(tài)用地的協(xié)調(diào)發(fā)展，逐步優(yōu)化國土空間開發(fā)與保護格局，提高國土空間開發(fā)質(zhì)量與土地利用效率[10-11]，已成為目前土地科學的重大命題?！厩叭搜芯窟M展】三生空間的概念是著眼于土地功能視角提出的[12]，目前，學術界對三生空間的內(nèi)涵詮釋各有見解，尚未統(tǒng)一。部分學者從土地利用角度詮釋了“三生”空間的內(nèi)涵，認為“生產(chǎn)空間即為生產(chǎn)用地，為人類提供物質(zhì)、商品、文化與公共服務等生產(chǎn)經(jīng)營服務；生活空間即生活用地，為人類提供居住、消費、娛樂等分類場所；生態(tài)空間即為生態(tài)用地，為人類發(fā)展和物種生存繁衍提供環(huán)境基質(zhì)”[13-14]。更多學者從土地功能視角對其定義，認為“生產(chǎn)空間是以主要提供工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品為主導功能的區(qū)域，生活空間是以提供人類居住、消費、休閑和娛樂等為主導功能的區(qū)域，生態(tài)空間是以提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)服務為主導功能的區(qū)域”[15-17]。還有學者從特定的旅游地區(qū)空間重構與分區(qū)研究視角對“三生”空間進行定義[18-19]。盡管其概念不一，但多數(shù)學者認為：（1）“三生”空間是一種功能空間，以土地功能為基礎。（2）三生空間的劃分不是完全相互排斥的，具有功能融合性，但主導功能是唯一的。（3）不同空間尺度下，三生空間的劃分結果是不一致的，它具有尺度依賴性、范圍動態(tài)性及用地的異質(zhì)性等特征[20]?！颈狙芯壳腥朦c】尺度是指空間或時間的幅度和粒度，空間粒度表示研究區(qū)空間最小可辨識單元所代表的特征長度、面積或者體積，比如研究區(qū)影像的柵格像元、樣本樣方等，通過改變其像元大小，研究結果也隨之改變[21]。以往的研究大多集中國家、省域、市域、縣域和村域等[11-12,22-24]單一尺度下三生空間定性與定量劃分研究，很少對同一區(qū)域三生空間進行多尺度劃定的空間研究分析，三生空間的尺度依賴性研究尚未得到重視，且研究區(qū)域多以平原、山地地區(qū)為主，地形地類較為單一，針對南方丘陵沿江沿湖地區(qū)為基礎就三生空間多尺度劃定的研究涉及較少?！緮M解決的關鍵問題】本研究基于多尺度格網(wǎng)分析，選取位于鄱陽湖入長江口、生態(tài)敏感性很強的江西省湖口縣為研究對象，從土地功能角度出發(fā)，構建三生空間的評價指標體系，探索縣域三生空間尺度依賴性與功能主導性特征，為縣域國土空間規(guī)劃科學編制，國土空間可持續(xù)利用提供一定依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

湖口縣地處江西省北部、長江南岸、鄱陽湖北畔、贛皖鄂三省交界處，是江西“水上北大門”和長江中下游的分界點，鄱陽湖與長江在湖口交匯，是環(huán)鄱陽湖水運進入長江的必經(jīng)之地，是長江中下游天然的深水良港。境內(nèi)有長江岸線24 km、鄱陽湖岸線30 km，地跨東經(jīng)116°8'～116°25'、北緯29°30'～29°51'，全縣面積673.66 km2。地形結構大致為東南環(huán)山，中部丘陵起伏，西北江湖環(huán)繞，總的地勢為東南向西北傾斜。

隨著《長江經(jīng)濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》中新發(fā)展格局的提出，堅持習總書記對長江經(jīng)濟帶提出的“不搞大開發(fā)，共抓大保護”的發(fā)展理念下，對怎樣破解長江經(jīng)濟帶縣域國土空間工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)化擴張、生態(tài)保護之間日漸凸顯的矛盾，科學布局生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間顯得極其重要。開展縣域三生空間多尺度劃定評價與主導功能研究，可為促進長江中下游地區(qū)沿江沿湖典型縣域高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展提供建議參考，具有較強的現(xiàn)實指導意義。

圖1 湖口縣區(qū)位圖Fig.1 Location of Hukou County

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文選取湖口縣2018 年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、湖口縣行政區(qū)劃和湖口縣生態(tài)紅線數(shù)據(jù)均由湖口縣自然資源局收集而來，坡度數(shù)據(jù)基于地理空間數(shù)據(jù)云平臺30 m 分辨率DEM 數(shù)字高程數(shù)據(jù)，通過Arc-GIS10.4計算得出，土壤類型空間分布數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺。其它指標數(shù)據(jù)來自湖口縣統(tǒng)計年鑒和相關政府網(wǎng)站官方數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)均采用統(tǒng)一投影方式和坐標系統(tǒng)，投影為高斯克里格投影，西安80坐標。數(shù)據(jù)處理和分析使用ArcGIS10.4軟件平臺。

2.2 研究思路

考慮到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響因素的不同，將國土空間劃分為生態(tài)空間、生產(chǎn)空間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和生活空間四類。研究思路具體為：1）基于土地功能的角度，構建以土地利用類型為基礎，綜合地形、土壤、區(qū)位等影響因素的評價指標體系，確定指標權重，采取分等賦分法對各評價因子進行分等劃級。2）分別創(chuàng)建不同尺度格網(wǎng)，并與地類圖斑進行疊加分析，將各因子分值賦予每個格網(wǎng)，計算每一個格網(wǎng)的四類空間分值，根據(jù)主導功能原則，依據(jù)分值最高確定其格網(wǎng)空間類型，并將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間與非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間最終合并為生產(chǎn)空間，得出不同尺度下縣域三生空間劃分結果。3）分析三生空間的面積占比、地類構成和尺度依賴性特征。4）以100 m×100 m 格網(wǎng)劃分結果為例，計算每一個格網(wǎng)四類空間分值方差，以自然斷點法將研究區(qū)域的主導功能程度劃分為5 個等級：不明顯、一般明顯、較為明顯、明顯和極明顯，分析三生空間的功能主導性特征及其差異，明確未來空間優(yōu)化范圍及方向。

2.3 三生空間評價指標與權重確定

土地具有生態(tài)、生產(chǎn)和生活等多功能性特征，考慮到土地利用類型是土地功能的重要表現(xiàn)，三生空間的劃定首先要考慮土地利用因素。除土地利用類型，參考研究成果[25-27]，根據(jù)指標的科學性和可獲取性，基于土地的生態(tài)服務功能生態(tài)空間選取生態(tài)紅線、坡度、與水域距離3 個因素；基于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與提供工業(yè)制造品為主的非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有本質(zhì)不同，其影響因素也不同，所以在構建劃分“三生”空間的評價指標體系時，分別選取不同的指標將生產(chǎn)空間分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間。基于土地的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間分別選取了土壤類型、坡度和與農(nóng)村居民點距離3 個因素以及坡度、與城鎮(zhèn)距離和與交通干線距離3 個因素；基于土地的生活承載功能生活空間選取了坡度、與交通干線距離、與城鎮(zhèn)距離和與農(nóng)村居民點距離4 個因素進行評價。邀請農(nóng)業(yè)、城市規(guī)劃、土地利用、生態(tài)等方面的專家7 人，采用層次分析法確定各因素的權重，計算一致性比例CR 分別為0.014 3、0.060 7、0.051 6、0.031 2，均小于0.1，通過一致性檢驗。依據(jù)已有研究成果[12,14,28]，對三生空間土地利用類型和其它評價因子采取分等賦分法進行分等劃級（表1），各評價因素的空間分布如圖2 所示。

圖2 評價因素空間分布Fig.2 The spatial distribution of evaluation factors

表1 湖口縣三生空間評價權重及指標體系Tab.1 Evaluation weight and index system of Hukou county PLES

3 多尺度劃分與結果分析

3.1 三生空間的多尺度劃分與主導功能判別

利用ArcGIS10.4創(chuàng)建100 m×100 m格網(wǎng)，將格網(wǎng)與地類圖斑相交，將相交后的圖斑作為評價單元，將各評價指標分值賦予每個評價單元之后，將多因子加權疊置，利用下式通過加權指數(shù)法計算各評價單元的四類空間分值，再對格網(wǎng)內(nèi)所有圖斑四類空間分值相加求和，最終得出格網(wǎng)的四類空間分值：

式（1）中：m為評價指標數(shù)量；i為評價指標；j為評價單元；C（i，j）為評價單元j的評價指標i的得分；Wi為評價指標i的權重；Yj為評價單元面積占格網(wǎng)面積比例。

式（2）中：n為評價單元數(shù)量；Sj為評價單元j的四類空間分值；Q為格網(wǎng)內(nèi)四類空間分值。

以生態(tài)空間評價為例，評價單元A土地利用類型分值為0.6，生態(tài)紅線分值為0.2，與水域距離分值為1，坡度分值為0.2 分，評價單元A 面積所占格網(wǎng)面積比例為4.29%，根據(jù)上述評價指標權重和公式，計算出評價單元A 生態(tài)空間分值為0.019 3。同樣方法可計算出評價單元B 生態(tài)空間分值為0.281 8，評價單元C生態(tài)空間分值為0.195 0，相加求和得出此格網(wǎng)生態(tài)空間分值為0.496 1，同理可得此格網(wǎng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間分值為0.859 3，非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間分值為0.536 9，生活空間分值為0.596 4，根據(jù)分值最高為主導功能空間，確定此格網(wǎng)為生產(chǎn)空間。具體步驟見表2。

表2 單個格網(wǎng)空間類型劃分步驟Tab.2 Steps to divide a single grid space type

依次構建100 m×100 m、200 m×200 m、400 m×400 m格網(wǎng)，劃定不同尺度下縣域三生空間。不同尺度劃分結果見圖3。

以三生空間評價結果的方差作為衡量功能主導性的依據(jù)。方差越大說明評價結果差異大，某一類空間的主導性越明顯。以100 m×100 m 格網(wǎng)劃分結果為例，100 m×100 m 格網(wǎng)劃分共有66 217個方差計算單元，方差數(shù)值區(qū)間為[0.000 7，0.122 2]，平均值為0.036 5，自然斷點法生成的區(qū)間為（0.000 7，0.018 1]，（0.018 1，0.034 1]，（0.034 1，0.048 0]，（0.048 0，0.064 8]，（0.064 8，0.122 2]，分別定義為主導功能程度不明顯、一般明顯、較為明顯、明顯和極明顯。部分格網(wǎng)主導功能等級劃分結果見表3。

表3 部分格網(wǎng)主導功能等級劃分Tab.3 Part of grid leading function grade division

3.2 “三生空間”劃分結果與尺度依賴性分析

通過對不同尺度劃分三生空間面積與占比進行統(tǒng)計（表4），表明同一尺度下湖口縣三生空間面積呈現(xiàn)明顯的差異，生產(chǎn)空間面積最大，生態(tài)空間其次，生活空間面積最?。徊煌叨认潞诳h三生空間面積變化較小，總體穩(wěn)定，三生空間面積尺度依賴性較小。隨著尺度的增大，生態(tài)空間和生產(chǎn)空間受尺度變化影響較小，生態(tài)空間面積有小幅減少，但是面積占比基本不變；生產(chǎn)空間面積變化微小，單個評價單元面積隨尺度的增大而增大，多數(shù)區(qū)域在同一格網(wǎng)中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間分值高于其他空間分值，依據(jù)格網(wǎng)空間類型劃分原則，生產(chǎn)空間面積占比小幅增加。相對而言，生活空間受尺度變化影響較大，隨著尺度的增大，生活空間面積和面積占比均逐漸減少，且減少較為明顯。

表4 不同尺度劃分三生空間面積與占比分析Tab.4 Analysis of area and proportion of PLES divided by different scales

不同尺度下各類空間內(nèi)部地類面積占比大體趨為一致，但各類空間的地類構成呈明顯差異，生態(tài)空間地類構成較為統(tǒng)一集中，生產(chǎn)空間和生活空間地類構成更為分散多樣，說明各類用地在三生空間上呈現(xiàn)出功能復合型特征。根據(jù)地類分區(qū)統(tǒng)計結果，湖口縣生態(tài)空間地類主要由湖泊水面和有林地構成，面積占比達到90%以上，其他由耕地、園地、內(nèi)陸灘涂、村莊、建制鎮(zhèn)和風景名勝及特殊用地等地類構成，占比很小。生產(chǎn)空間主要由耕地構成，面積占比接近60%，林地、園地、交通運輸用地、坑塘水面和采礦用地面積占比也較大，其他由村莊、建制鎮(zhèn)、溝渠和水工建筑用地等地類構成。生活空間主要由村莊和建制鎮(zhèn)構成，面積占比接近50%，林地、水域及水利設施用地、耕地和交通運輸用地面積占比也較大，其他由風景名勝及特殊用地、其他土地和園地等其它地類構成。

3.3 三生空間功能主導性分析

根據(jù)主導功能等級劃分統(tǒng)計結果（表5），從整體上看，湖口縣三生空間主導功能各等級在面積上較為均勻分布，一般明顯及以下程度區(qū)域面積占44.41%，極明顯區(qū)域面積最小，表明大多數(shù)國土空間功能主導性不強。

表5 湖口縣三生空間主導功能等級分析Tab.5 Analysis on the dominant function level of PLES in Hukou County

在空間分布上（圖4），主導功能等級不明顯區(qū)域集中分布在縣域西部的均橋鎮(zhèn)、舜德鄉(xiāng)、流泗鎮(zhèn)、凰村鄉(xiāng)和縣域東部的付垅鄉(xiāng)。一般明顯區(qū)域集中分布在城山鎮(zhèn)、舜德鄉(xiāng)、均橋鎮(zhèn)和流芳鄉(xiāng)。較為明顯和明顯區(qū)域分布最為廣泛，縣域均有分布，其中明顯區(qū)域主導功能以生產(chǎn)功能為主。極明顯區(qū)域分布特征與湖口縣生態(tài)空間和生活空間兩者分值的高值區(qū)分布格局十分契合，其中城山鎮(zhèn)、武山鎮(zhèn)瀕臨鄱陽湖核心區(qū)域和自然保護地，主導功能為生態(tài)功能；雙鐘鎮(zhèn)為縣城主城區(qū)，經(jīng)濟發(fā)達，成為全縣生活空間最為集聚的區(qū)域，主導功能為生活功能。

總體而言，湖口縣主導功能一般明顯及以下區(qū)域面積占44.41%，而主導功能明顯與極明顯區(qū)域占27.58%，比例較小。這與湖口縣目前正處于社會經(jīng)濟發(fā)展上升期，國土空間還未形成穩(wěn)定的格局有關，多數(shù)國土空間功主導不夠明確，需要加強規(guī)劃引導，主導功能不明顯和一般明顯的區(qū)域（如圖4）可以根據(jù)未來湖口縣社會經(jīng)濟發(fā)展目標，在空間規(guī)劃的引導下進行有序調(diào)整優(yōu)化。

圖4 湖口縣三生空間主導功能等級分布Fig.4 Distribution of dominant function of PLES in Hukou County

4 結論與討論

4.1 結論

本文通過選取長江中下游臨湖臨江典型縣域作為研究區(qū)域，多尺度劃分研究區(qū)域三生空間，揭示其不同尺度下三生空間的面積、地類構成和空間分布特征，分析縣域三生空間的尺度依賴性與功能主導性特征。研究結果表明：

（1）湖口縣三生空間呈現(xiàn)明顯的差異。生產(chǎn)空間面積占比最大，占比均超過58%。生態(tài)空間面積占比均在28%左右，生活空間面積占比最小。生態(tài)空間主要分布于湖口縣西部的鄱陽湖水域、長江和東部的低山森林，生產(chǎn)空間呈片狀分布于縣域中部大部分區(qū)域，此地區(qū)承擔著高度集聚的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，生活空間主要分布于縣域北部縣城主城區(qū)和散布于零散的集鎮(zhèn)中。

（2）湖口縣三生空間劃分總體上對尺度依賴性較低。相對而言，生態(tài)空間和生產(chǎn)空間的劃分尺度依賴性較小，生活空間的劃分尺度依賴性較大。不同尺度下各類空間內(nèi)部地類面積占比大體趨為一致，但各類空間的地類構成呈明顯差異，生態(tài)空間地類構成較為統(tǒng)一集中，生產(chǎn)空間和生活空間地類構成更為分散多樣，呈現(xiàn)出復合性特征。

（3）湖口縣國土空間主導功能還不夠顯著，有較大優(yōu)化空間。主導功能不明顯的區(qū)域可以根據(jù)未來湖口縣社會經(jīng)濟發(fā)展的需要進行功能調(diào)整，在國土空間規(guī)劃的引導下進行有序調(diào)整優(yōu)化，實現(xiàn)湖口縣社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展目標。

4.2 討論

現(xiàn)有三生空間的劃分方法主要分為土地利用類型歸并法和綜合指標體系評價法，且主要從單一尺度進行劃定分析，較少對同一研究區(qū)域的多尺度劃定與尺度依賴性、功能主導性探究分析。本研究基于土地功能，選取江西省湖口縣為研究對象，通過網(wǎng)格分析與多因素綜合評價法，多尺度劃定縣域三生空間，揭示其尺度依賴性、功能主導性特征，為縣域國土空間優(yōu)化提供了一定的理論基礎。此外，本研究聚焦三生空間的多尺度、多功能辨析，對于構建的三生空間評價指標體系的科學性、合理性有待進一步研究；且對于劃分結果如何結合社會經(jīng)濟發(fā)展的需求，在國土空間規(guī)劃的引導下進行優(yōu)化，實現(xiàn)縣域可持續(xù)發(fā)展，還需開展進一步探索與研究，也是本研究深入的一個方向。