基于“三生空間”的農(nóng)村居民點空間布局優(yōu)化研究
——以重慶市長壽區(qū)為例

焦 歡，肖 禾*，丁 憶，段松江，高 麗

(1.重慶市地理信息和遙感應(yīng)用中心，重慶 401147； 2.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 402260)

0 引言

“三農(nóng)”一直以來都是國家關(guān)注的重點領(lǐng)域，脫貧攻堅取得勝利后，國家進一步推動鄉(xiāng)村振興工作。優(yōu)化國土空間格局提升土地資源保護利用水平，是鄉(xiāng)村振興工作有力實施的重要保障。加強國土空間規(guī)劃和用途管控，科學(xué)編制國土空間規(guī)劃，實施建設(shè)用地減量化行動，統(tǒng)籌控制總量、優(yōu)化增量、盤活存量，是節(jié)約集約農(nóng)村用地的重要途徑。農(nóng)村居民點的合理布局則是農(nóng)村土地用地優(yōu)化的重要基石。國內(nèi)外學(xué)者對于農(nóng)村居民點的研究和探討一直在深化，節(jié)約集約化用地，優(yōu)化生活空間一直是其研究的重點[1-3]。

“生態(tài)、生活、生產(chǎn)”空間規(guī)劃工作實質(zhì)上是城市規(guī)劃更加全面、協(xié)調(diào)的一種表現(xiàn)形式。“三生空間”的研究傾向于大尺度區(qū)域，隨著研究的深入，縣區(qū)、鎮(zhèn)村也逐漸成為了研究的熱點[4-6]。目前，研究內(nèi)容主要集中于“三生空間”的內(nèi)涵、分類、演變、模擬等領(lǐng)域[7-11]，研究方法逐漸趨于量化，如鄭洋等[7]基于MCR模型對村域“三生空間”的劃分、董建紅等[8]在“三生”空間視角下土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及驅(qū)動力分析等。最小累積阻力模型(Minimal cumulative resistance，MCR)能夠反映各要素的空間轉(zhuǎn)移趨勢，目前廣泛應(yīng)用于農(nóng)村居民點布局適宜性分區(qū)、生態(tài)安全格局的構(gòu)建及優(yōu)化及土地適宜性評價等方面[12-16]，如史鐵丑等[14]基于MCR模型的農(nóng)村居民點空間布局優(yōu)化研究、趙良飛等[16]基于MCR模型的礦區(qū)生態(tài)安全格局構(gòu)建等?？傮w來看，基于“三生空間”研究縣域生態(tài)功能顯著區(qū)域的農(nóng)村居民點布局優(yōu)化成果則相對較少。

長壽區(qū)是重慶市重要經(jīng)濟區(qū)，同時也屬于三峽庫區(qū)腹地，長江經(jīng)濟帶重要工業(yè)、生態(tài)城市?；凇叭臻g”，采用MCR模型從實踐上分析研究長壽區(qū)土地資源優(yōu)化配置和農(nóng)村居民點空間布局優(yōu)化，對于庫區(qū)生態(tài)功能區(qū)、長江經(jīng)濟帶、低山丘陵區(qū)的空間規(guī)劃布局有著重要借鑒意義，以期為長江經(jīng)濟帶的城鄉(xiāng)融合發(fā)展和土地資源集約化提供參考。

1 研究區(qū)概況

長壽區(qū)，地處重慶市腹心，于重慶市主城區(qū)東北隅，屬于三峽庫區(qū)生態(tài)經(jīng)濟區(qū)、長江經(jīng)濟帶上重要化工業(yè)基地，區(qū)位顯著，幅員面積1 424 km2，轄7個街道、12個鎮(zhèn)[17]，根據(jù)第七次人口普查數(shù)據(jù)，截至2020年11月1日零時，長壽區(qū)常住人口692 960人[18]。同時，長壽區(qū)地處交通要道，距重慶江北國際機場和重慶北站60 km，萬噸級船隊常年可通江達海，渝懷、渝利、渝萬鐵路和渝宜、長涪、三環(huán)高速交織交匯，是重慶水陸交通的重要樞紐[17]。

長壽區(qū)屬典型的低山丘陵區(qū)，地勢綿延起伏，東側(cè)有黃草山，中偏西側(cè)有明月山，西部邊緣位于銅鑼山，南端有五堡山，截止2019年底，存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險點約200個[17]。長壽區(qū)江河縱橫、水網(wǎng)密布；有一江、二湖、三河、十三溪，黃金水道長江穿流南部，流經(jīng)20.9 km。全區(qū)森林資源豐富，面積達到64 232.1 hm2，森林覆蓋率達到45.1%[17]。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)主要包括：一是2020年度研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，本文采用“高分二號”遙感影像解譯成果，采用八大類分類體系，將交通運輸用地算入建設(shè)用地；二是DEM數(shù)據(jù)，采用地理空間數(shù)據(jù)云30 m×30 m的DEM數(shù)據(jù)；三是NDVI數(shù)據(jù)，采用中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心國際科學(xué)數(shù)據(jù)鏡像網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn)的2020年度MODIS月合成產(chǎn)品；四是人口數(shù)據(jù)，采用重慶市統(tǒng)計局公布的各區(qū)縣第七次全國人口普查數(shù)據(jù)[18]。

2.2 研究方法

2.2.1 最小累積阻力模型

最小累積阻力模型最初于1992年由荷蘭生態(tài)學(xué)家knaapen等[19]所提出，最小累積阻力模型其本質(zhì)在于由源點抵達目標(biāo)所在地所需克服的阻力的最小值，體現(xiàn)的是一種可達性[12]。最小累積阻力模型可以確定起始源和目標(biāo)源之間的最短路徑，表示生態(tài)流從一個生態(tài)源地到另一個生態(tài)源地克服生態(tài)阻力面的最小累積距離[13]。國內(nèi)學(xué)者修正后多用于農(nóng)村居民點布局適宜性[14-15]及生態(tài)安全格局構(gòu)建等[16]研究中，計算公式為：

(1)

通過計算生產(chǎn)擴張最小累積阻力與生態(tài)擴張最小累積阻力的差值，確定閾值劃分空間適宜區(qū)，進而優(yōu)化“三生空間”布局[20]。

MCR差值=MCR生態(tài)-MCR生產(chǎn)

(2)

式中：MCR差值為生態(tài)擴張最小累積阻力與生產(chǎn)擴張最小累積阻力的差值；MCR生態(tài)為生態(tài)擴張最小累積阻力值；MCR生活為生產(chǎn)擴張最小累積阻力值。當(dāng)MCR差值<0，表示生產(chǎn)用地較生態(tài)用地更易擴張，該范圍內(nèi)用于生產(chǎn)空間適宜性較好；當(dāng)MCR差值>0，表示生態(tài)用地較建設(shè)用地更易擴張，該范圍內(nèi)用于生態(tài)空間適宜性較好；當(dāng)MCR差值=0時，表示生產(chǎn)與生態(tài)適宜性相當(dāng)，即生態(tài)與生產(chǎn)的分界線。對生產(chǎn)用地擴張最小累計阻力面與生態(tài)用地擴張最小累計阻力面作差，計算結(jié)果按自然斷點分類的方式進行空間適宜性分區(qū)劃定，分別為生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)優(yōu)化區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)、限制開發(fā)區(qū)和適宜開發(fā)區(qū)。

2.2.2 源的選取

MCR模型中的“源”具有內(nèi)部均一性和外部擴張能力相似性、要素吸引能力突出性、相對目標(biāo)重要性等特征，是模型應(yīng)用的關(guān)鍵[20]。研究擬通過生產(chǎn)擴張和生態(tài)擴張來計算最小累計阻力值，因此需建立生產(chǎn)擴張“源”和生態(tài)擴張“源”。由于研究區(qū)地處三峽庫區(qū)生態(tài)功能區(qū)、是長江經(jīng)濟帶重要節(jié)點，同時也是重慶市重要的經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，還擁有大洪湖和長壽湖兩大重要生態(tài)水體。依據(jù)研究區(qū)典型特點，選取城區(qū)、建制鎮(zhèn)、集中連片居民點為生產(chǎn)空間擴張源；重要水源保護地、林區(qū)為生態(tài)空間擴展源，“源”地分布情況如圖1所示。

注：該圖基于審圖號為渝S(2021)004號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。圖1 “源”地分布圖Fig.1 “Source”distribution map

2.2.3 阻力面的構(gòu)建

從生態(tài)效益角度分析，生活用地與生態(tài)用地之間存在著競爭關(guān)系[7]，這種競爭關(guān)系呈現(xiàn)相互抑制、此消彼長的態(tài)勢。不同要素對生活與生態(tài)用地擴張阻力不同，構(gòu)建同一阻力評價體系并對2個擴張過程賦予相反分值，可以強化生活與生態(tài)用地擴張阻力間的銜接性。本研究從生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間3個類型上選取13個阻力因子，參照相關(guān)資料文獻[21-27]確定各阻力因子的分級及分值，并采用層次分析法確定權(quán)重，詳見表1。

情緒化的地域書寫，具有濃烈的即時性、個人化或個性化色彩，究竟能有多少可信度，令人生疑，但實際上，在陸游筆下，不同地域的景致本身的“巨細丑妍”是客觀不變的，變化的只是他自己的情緒而已，所以我們盡可以相信其地域書寫的真實可靠性，也被他揮灑于其中變化萬端的各種情緒而感染。

表1 阻力因子的分級表Tab.1 Classification table of resistance factor

續(xù)表1

運用ArcGIS柵格計算器計算得到生產(chǎn)與生態(tài)的最小累積阻力面，見圖2和圖3。

3 結(jié)果與分析

3.1 適宜性評價分區(qū)

基于MCR模型對長壽區(qū)用地適宜性評價分區(qū)結(jié)果如表2和圖4所示，其中限制開發(fā)區(qū)面積最大，為672.84 km2，占全區(qū)面積的47.59 %；禁止開發(fā)區(qū)面積次之，為324.38 km2，占全區(qū)面積的22.94%；適宜開發(fā)區(qū)面積居中，為269.27 km2，占全區(qū)面積的19.04 %；生態(tài)優(yōu)化區(qū)面積較小，為110.79 km2，占全區(qū)面積的7.84%；生態(tài)保護區(qū)面積最小，僅為36.63 km2，占全區(qū)面積的2.59%。

表2 長壽區(qū)用地適宜性分區(qū)表Tab.2 Land suitability zoning table for Changshou District

注：該圖基于審圖號為渝S(2021)004號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。圖4 長壽區(qū)用地適宜性評價分區(qū)圖Fig.4 Land suitability evaluation zoning map of Changshou District

從空間分布上看，生態(tài)保護區(qū)主要集中分布在長壽區(qū)東部，其中云集鎮(zhèn)為16.47 km2、長壽湖鎮(zhèn)為12.21 km2，占全區(qū)生態(tài)保護區(qū)的78.34%；生態(tài)優(yōu)化區(qū)主要分布在云集鎮(zhèn)、江南街道、長壽湖鎮(zhèn)，分別為37.49 km2、14.31 km2、13.2 km2；禁止開發(fā)區(qū)主要分布在長壽湖鎮(zhèn)、洪湖鎮(zhèn)、云集鎮(zhèn)、石堰鎮(zhèn)，分別為36.12 km2、31.51 km2、31.23 km2、30.66 km2；限制開發(fā)區(qū)和適宜開發(fā)區(qū)主要分布在長壽區(qū)中部的城區(qū)、主要交通廊道附近，其中鳳城街道、菩提街道、晏家街道、渡舟街道的分布比例較高。

3.2 “三生空間”劃分

為進一步分析長壽區(qū)“三生空間”現(xiàn)狀居民點分布情況，按照空間適宜性、功能主導(dǎo)性重要性及生態(tài)敏感性原則，根據(jù)MCR模型模擬結(jié)果結(jié)合適宜性分區(qū)統(tǒng)計，如表3所示，對長壽區(qū)“三生空間”進行劃分。其中，耕地分布占比中，適宜性開發(fā)區(qū)和限制開發(fā)區(qū)占比較大，分別為44.17%、41.80%，生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)優(yōu)化區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)均占比較小，分別為22.1%、21.75%、26.02%；林地分布占比存在明顯差異，其中生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)優(yōu)化區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)占比較大，分別為57.34%、59.16%、49.66%，限制開發(fā)區(qū)占比居中為30.69%，適宜性開發(fā)區(qū)最小，僅為5.03%；建設(shè)用地占比表現(xiàn)為明顯的三級分化，生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)優(yōu)化區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)占比分別為3.53%、3.86%、4.72%，限制開發(fā)區(qū)占比稍高為10.13%，適宜開發(fā)區(qū)占比最大為33.81%；園地、草地、水域、其他土地的分布占比差異較小，較為平均。

表3 長壽區(qū)適宜性分區(qū)土地利用現(xiàn)狀占比統(tǒng)計表(%)Tab.3 Statisitcs of land use strtus in suitability distribution of Changshou District(%)

依據(jù)適宜性評價分區(qū)成果和土地利用現(xiàn)狀分布特征，由于生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)優(yōu)化區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)林地占比較高，耕地、建設(shè)用地分布占比較低，區(qū)域生態(tài)涵養(yǎng)作用明顯，故劃分為生態(tài)空間；限制開發(fā)區(qū)的耕地、林地、建設(shè)用地占比均處于中間水平，存在一定的生產(chǎn)建設(shè)行為，但總體活動開展受限，因此宜劃入生產(chǎn)空間；適宜開發(fā)區(qū)林地占比較小，耕地、建設(shè)用地占比均較大，生活建設(shè)行為明顯，各類基礎(chǔ)設(shè)施良好，是生活主要集聚地，建設(shè)適宜性強，故劃入生活空間。

3.3 現(xiàn)狀居民點分布

將“三生空間”劃定成果與現(xiàn)狀居民點疊加，結(jié)果如表4所示。長壽區(qū)現(xiàn)狀居民點位于生產(chǎn)空間面積面積最大，為31.62 km2，占全區(qū)居民點面積的49.05%；位于生活空間面積次之，為21.66 km2，占全區(qū)居民點面積的33.6%；位于生態(tài)空間的面積最小，為11.18 km2，占全區(qū)居民點面積的17.35%?？傮w上，長壽區(qū)的現(xiàn)狀居民點的用地適宜性匹配度較高，規(guī)劃較為合理。

表4 長壽區(qū)現(xiàn)狀居民點分布表Tab.4 Distribution table of present residential areas in Changshou District

由表5可知，長壽區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點分區(qū)分布特征較為顯著，總體上表現(xiàn)為生產(chǎn)空間、生活空間分布比例較大，生態(tài)空間分布比例較小。長壽區(qū)全區(qū)19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)中，居民點分布在生態(tài)空間比例最大的數(shù)量最少，僅有2個，分別為云集和江南街道，位于長壽區(qū)最東部和最西部，占比均大于50%，均屬于植被覆蓋較好，地形坡度起伏較大，生態(tài)園地集中分布的區(qū)域；居民點分布在生活空間比例最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)有4個，分別為八顆街道、海棠鎮(zhèn)、葛蘭鎮(zhèn)、新市街道，分布在長壽區(qū)中部地區(qū)和最北部，該區(qū)域地勢平坦，交通便利，水資源豐富，人居環(huán)境適宜性高；其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)的居民點分布在生產(chǎn)空間比例最大，共計13個，主要分布在長壽區(qū)城區(qū)腹心周邊地區(qū)，其中鳳城街道和晏家街道占比最高，分別為67.93%、67.89%，這兩個街道分別為長壽區(qū)城市中心地區(qū)和工業(yè)園區(qū)。

表5 長壽區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)狀居民點分區(qū)分布表Tab.5 Regional distribution table of current residential areas in Changshou District

3.4 居民點布局優(yōu)化

依據(jù)長壽區(qū)居民點適宜性評價和現(xiàn)狀居民點分布特點，結(jié)合鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，不搞大拆大建，切實保護好生態(tài)環(huán)境，堅定城鄉(xiāng)融合發(fā)展之路的政策，本文將農(nóng)村居民點用地劃分為集中建設(shè)型、控制發(fā)展型和遷移優(yōu)化型3種布局優(yōu)化方式。

1)集中建設(shè)型。該區(qū)域的農(nóng)村居民點用位于生活空間，人居環(huán)境適宜，其用地優(yōu)化方式為集中建設(shè)。此類型農(nóng)村居民點占全區(qū)農(nóng)村居民點規(guī)模的33.6%，面積為21.66 km2，這些區(qū)域地勢平坦、農(nóng)業(yè)種植基礎(chǔ)條件較好、交通便利、水資源豐富，離城鎮(zhèn)中心距離適中，適合人類的生活生產(chǎn)活動，因而可作為農(nóng)村居民點布局的重點建設(shè)區(qū)域。該區(qū)域可豐富基礎(chǔ)公共服務(wù)設(shè)施，充分發(fā)揮節(jié)約集約用地優(yōu)勢，提升人居環(huán)境適宜度，提升人民生活幸福指數(shù)，推動農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化。

2)控制發(fā)展型。該區(qū)域的農(nóng)村居民點位于生產(chǎn)空間，生產(chǎn)建設(shè)行為較為明顯，其中還存在大型工業(yè)園區(qū)等，其用地優(yōu)化方向為控制發(fā)展型。此類型農(nóng)村居民點占全區(qū)農(nóng)村居民點的49.05%，面積為31.62 km2，主要集中在城區(qū)腹心周邊區(qū)域，這些區(qū)域人居活動頻繁，多條高速公路、鐵路穿越，存在一定的環(huán)境污染問題。這類農(nóng)村居民點建議控制其發(fā)展規(guī)模，需要提升生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保護生態(tài)環(huán)境，控制其向外擴展趨勢。

3)遷移優(yōu)化型。該區(qū)域的農(nóng)村居民點位于生態(tài)空間，此類型農(nóng)村居民點此類型農(nóng)村居民點占全區(qū)農(nóng)村居民點的17.34%，面積為11.18 km2，主要分布在地勢陡峭、林區(qū)范圍較大的區(qū)域，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境較好，人居活動較少，但是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率較高，遠離城鎮(zhèn)中心、公共服務(wù)設(shè)施區(qū)域，交通較為不便。該區(qū)域人居環(huán)境較差，生活不太便利，建議通過遷移優(yōu)化等方式，集中于交通便利、人居環(huán)境較好的生活空間，同時通過集中優(yōu)化農(nóng)村居民點的方式，也更有利于生態(tài)環(huán)境保護。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

本文基于“三生空間”采用MCR模型對長壽區(qū)農(nóng)村居民點適宜性評價，并依據(jù)評價結(jié)果提出布局優(yōu)化建議，以期對生態(tài)功能區(qū)農(nóng)村居民點因地制宜的發(fā)展和優(yōu)化提供理論依據(jù)和實踐價值。其主要結(jié)論如下：

1)本文從生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間3方面建立評價體系，共計選取13個阻力因子，通過MCR模型的評價方法對長壽區(qū)農(nóng)村居民點適宜性評價，結(jié)果表明長壽區(qū)的現(xiàn)狀居民點的用地適宜性匹配度較高，規(guī)劃較為合理。

2)長壽區(qū)“三生空間”農(nóng)村居民點主要呈現(xiàn)如下特征：生活空間的居民點主要集中在區(qū)域地勢平坦、農(nóng)業(yè)種植基礎(chǔ)條件較好、交通便利、水資源豐富，離城鎮(zhèn)中心距離適中；生產(chǎn)空間的居民點主要集中在城區(qū)腹心周邊區(qū)域，這些區(qū)域人居活動頻繁，多條高速公路、鐵路穿越，工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施較為集中的區(qū)域；生態(tài)空間的居民點主要分布在生態(tài)環(huán)境較好，人居活動較少，但是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率較高，遠離城鎮(zhèn)中心、公共服務(wù)設(shè)施區(qū)域，交通較為不便的地區(qū)。

3)結(jié)合地區(qū)特色和鄉(xiāng)村振興等政策，將長壽區(qū)優(yōu)化方式歸結(jié)于集中建設(shè)型、控制發(fā)展型和遷移優(yōu)化型3種類型。其中集中建設(shè)型以豐富基礎(chǔ)公共服務(wù)設(shè)施，充分發(fā)揮節(jié)約集約用地優(yōu)勢，提升城鎮(zhèn)化率為主；控制發(fā)展型以控制其發(fā)展規(guī)模，需要提升生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保護生態(tài)環(huán)境，控制其向外擴展趨勢為主；遷移優(yōu)化型以通過移居方式為主，集中于交通便利、人居環(huán)境較好的生活空間居住。

4.2 展望

本文基于“三生空間”采用MCR模型，在前人的研究基礎(chǔ)上擴充了阻力因子，評價結(jié)果貼切實際情況，對于生態(tài)功能區(qū)農(nóng)村居民點因地制宜的發(fā)展和優(yōu)化發(fā)展有一定的參考意義。然而，一方面本研究選取的阻力因子較為普遍，缺乏一些體現(xiàn)農(nóng)村居民點獨特的影響因子；另一方面本研究只采用了一年期數(shù)據(jù)進行了分析，對于現(xiàn)狀居民點的變遷考慮不足。豐富評價方法體系、優(yōu)化影響因子、增加研究本底數(shù)據(jù)，應(yīng)是未來農(nóng)村居民點空間布局優(yōu)化理論研究及實際應(yīng)用的主要發(fā)展方向。