繪制空間藍(lán)圖，服務(wù)國家治理
——記南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院副研究員姜朋輝

張錦玉

中國人都以祖國“地大物博”而倍感自豪，但也時(shí)常伴有“人多地（可利用）少”的憂慮。資源環(huán)境緊約束背景下，有限的土地資源與巨大的需求缺口形成了激烈的人地關(guān)系沖突。因此，如何協(xié)調(diào)土地資源開發(fā)利用與生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，成為人類生存與發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

古語有云：“倉廩實(shí)，天下安”，作為人類賴以生存的基礎(chǔ)和保障，如何最大程度發(fā)揮土地資源價(jià)值，科學(xué)的管理方式是關(guān)鍵。自1991年起，國務(wù)院常務(wù)會(huì)議將每年的6月25日，即《土地管理法》頒布紀(jì)念日，確定為全國土地日。2021年6月25日是第31個(gè)全國土地日，其宣傳主題是：“節(jié)約集約用地，嚴(yán)守耕地紅線”，以倡導(dǎo)優(yōu)化土地資源用途管制，構(gòu)建合理的耕地保護(hù)、生態(tài)修復(fù)、城鎮(zhèn)空間管控制度，助力可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施，服務(wù)國土空間治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設(shè)。

立足國家需求，南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院副研究員姜朋輝選擇了數(shù)字空間治理研究?！耙粔K土地可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也可以用來建工廠，還可以用于交通和城鎮(zhèn)建設(shè)等，然而何種利用方式才能使有限的土地資源發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益呢？”這是他長期以來思考的問題。為此，他從土地資源空間優(yōu)化配置角度出發(fā)，集成各類時(shí)空信息技術(shù)，通過進(jìn)一步探索多尺度地理格局變化機(jī)理，創(chuàng)新地理信息技術(shù)支撐的數(shù)字空間治理技術(shù)，以期為國土空間治理與空間布局優(yōu)化提供綜合決策支持，貢獻(xiàn)自己的一份力量。

誤打誤撞的機(jī)緣

南京是姜朋輝科研人生中極為重要的一站。2017年6月，姜朋輝以優(yōu)異的成績順利獲得了南京大學(xué)地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)的博士學(xué)位，在這4年的時(shí)間里，他徜徉在地理信息科學(xué)的知識(shí)海洋、奮斗在城鄉(xiāng)土地資源管理研究一線，奠定了堅(jiān)實(shí)的理論、技術(shù)、方法基礎(chǔ)，也堅(jiān)定了今后繼續(xù)從事數(shù)字空間治理研究的理想和決心。但回望最開始的求學(xué)之路，姜朋輝坦言這一切都是從誤打誤撞開始的。

“最初高考填志愿的時(shí)候，我是誤打誤撞選了地理科學(xué)專業(yè)，后來準(zhǔn)備考研，本來想選經(jīng)濟(jì)地理專業(yè)，又誤打誤撞從事了濕地科學(xué)。碩士畢業(yè)之后，進(jìn)入博士階段，本想開展資源環(huán)境遙感研究，最后還是選擇了地理信息技術(shù)與土地利用資源管理交叉研究?！甭L而曲折的許多機(jī)緣巧合，讓姜朋輝最終在數(shù)字空間治理研究上站穩(wěn)了腳跟，他嘴上調(diào)侃說著“坎坷”，但事實(shí)上，他也在各種專業(yè)的不斷轉(zhuǎn)換中，積累了從事交叉研究必備的科學(xué)素養(yǎng)，成為當(dāng)前研究領(lǐng)域內(nèi)的中堅(jiān)力量。

姜朋輝

雖然從南京大學(xué)畢業(yè)，再到留校成為一名專職科研人員和教師的時(shí)間不長，但科研探索、服務(wù)國家一直是姜朋輝心中不變的初心。經(jīng)過5年的快速成長與蛻變，如今的姜朋輝已入選江蘇省高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才計(jì)劃，主持國家自然科學(xué)基金面上和青年項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目子課題、江蘇省自然科學(xué)基金等各類科研項(xiàng)目12項(xiàng)，成為“國土與生態(tài)安全遙感”全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)、“地理信息新技術(shù)及其全球變化應(yīng)用”教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的骨干成員。他依托于南京大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、江蘇省地理信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科教平臺(tái)，施展自己的抱負(fù)，發(fā)揮自己的光與熱。

耕地保護(hù)迫在眉睫

國以民為本，民以食為天，土為糧之母。華夏文明以農(nóng)立國，傳承千年，農(nóng)業(yè)對于國家的重要性不言而喻，而耕地作為農(nóng)業(yè)最基本的生產(chǎn)資料，是我國最寶貴的土地資源。千百年來，農(nóng)業(yè)空間與城鎮(zhèn)布局交互作用，促成了我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)中心區(qū)域與優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)高度重疊的空間格局，如長江三角洲、珠江三角洲、關(guān)中平原、華北平原、長江中下游平原等地區(qū)，既是中國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，也是我國經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的地區(qū)。但由此也帶來了很大的問題，自改革開放以來，經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展驅(qū)動(dòng)上述地區(qū)城市擴(kuò)張，占用了大片優(yōu)質(zhì)耕地資源，導(dǎo)致城鎮(zhèn)發(fā)展與耕地保護(hù)之間的矛盾日趨激烈。

姜朋輝敏銳地意識(shí)到了這些問題，并著手展開了研究。而在解決問題之前，第一步是摸清楚國土空間格局演變規(guī)律。他很清楚，只有完全了解我們的生活、生產(chǎn)、生態(tài)空間，才能找到一條經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展道路。姜朋輝選擇了具有代表性的區(qū)域開展典型示范研究，探索城市發(fā)展與優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間高度重疊地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展之路。在研究過程中，他提出了像元水平景觀結(jié)構(gòu)分類模型，并以農(nóng)業(yè)景觀為例，驗(yàn)證了模型在刻畫景觀結(jié)構(gòu)演變及其生態(tài)影響方面的科學(xué)性和實(shí)用性，系統(tǒng)分析了多情景驅(qū)動(dòng)的多尺度國土空間演變機(jī)理，該項(xiàng)成果被國際著作

Innovations in Landscape Research

整體收錄，并榮獲江蘇省優(yōu)秀博士學(xué)位論文和中國土地學(xué)會(huì)青年優(yōu)秀論文獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

姜朋輝（前排左四）榮獲2021年度地理信息科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)

根據(jù)不同尺度國土空間發(fā)展演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，姜朋輝立足農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)整體保護(hù)思想，協(xié)調(diào)耕地?cái)?shù)量保護(hù)、生態(tài)修復(fù)、質(zhì)量提升之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系，形成農(nóng)田綜合生產(chǎn)力評價(jià)模型。進(jìn)而，他從耕地空間連續(xù)性和高效生產(chǎn)力的角度出發(fā)，提出了永久基本農(nóng)田的劃定模型，劃定了城市周圍優(yōu)質(zhì)農(nóng)田的永久保護(hù)和利用邊界。對此，姜朋輝坦言：“關(guān)于城市周圍優(yōu)質(zhì)農(nóng)田的永久保護(hù)和利用邊界，這些底線性的劃定思維，其實(shí)最初是源自我們國家十八大以來一系列關(guān)于區(qū)域空間發(fā)展的戰(zhàn)略布局，這既是我國空間治理亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題，也是地理學(xué)空間優(yōu)化研究的核心科學(xué)問題之一?！?/p>然而，正如前面說到的城市發(fā)展與耕地保護(hù)沖突矛盾，單一的保護(hù)或者缺乏底線思想的管理，均無法實(shí)現(xiàn)空間矛盾的有效調(diào)和。對此，在確立耕地保護(hù)方法的基礎(chǔ)上，姜朋輝和他的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索了城市空間治理技術(shù)?！八麄儺?dāng)時(shí)叫城市增長邊界，也就是對城市增長做一個(gè)階段性的規(guī)劃和控制。但是這種方法如果直接移植到我國的話，那么對于許多城市來說是不太現(xiàn)實(shí)的，比如說西部的城市，它還處于發(fā)展中的階段，你現(xiàn)在就劃定了它的最大規(guī)模，就很難規(guī)劃準(zhǔn)確，所以我們結(jié)合我國的基本國情，構(gòu)建了涵蓋歷史和現(xiàn)狀分析、邊界模擬和預(yù)測等內(nèi)容的城鎮(zhèn)邊界識(shí)別技術(shù)，提出了資源環(huán)境承載與空間管制雙約束的城鎮(zhèn)開發(fā)邊界調(diào)控技術(shù)和劃定方法”。基于以上的研究內(nèi)容和成果，姜朋輝在國際地理學(xué)旗艦期刊

AAAG

上發(fā)表了首篇關(guān)于城鎮(zhèn)開發(fā)邊界的學(xué)術(shù)論文，這是

AAAG

建刊110年以來，中國內(nèi)地學(xué)者以第一作者身份發(fā)表的第三十篇學(xué)術(shù)論文。他的研究成果一經(jīng)發(fā)表，就被印度尼赫魯大學(xué)社會(huì)學(xué)院院長Nath Das教授等引評為“姜朋輝等<2016>提出的UGB模型是少有的優(yōu)質(zhì)模型之一”（There are a few well developed UGB models proposed by Jiang et al. 2016）。

另辟蹊徑繼續(xù)前行

在姜朋輝看來，地理學(xué)最大的特性是經(jīng)世致用，這個(gè)學(xué)科既要發(fā)掘規(guī)律、拓展理論，也要為人們的生產(chǎn)生活提供積極的指導(dǎo)和決策。在完成國家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目“市域尺度耕地景觀格局演變時(shí)空過程模型研究”的基礎(chǔ)上，姜朋輝后續(xù)又主持了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“地理過程耦合的流域農(nóng)業(yè)空間優(yōu)化配置模型研究”和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專題——“一帶一路”重點(diǎn)廊道國土空間利用質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)研究，聚焦國土空間數(shù)字化治理。

“我和團(tuán)隊(duì)通過這兩個(gè)項(xiàng)目，將農(nóng)業(yè)空間和耕地景觀格局結(jié)合在一起，形成了我們獨(dú)特的科學(xué)研究思路?！睋?jù)姜朋輝介紹，他們形成的獨(dú)特思路是：每一塊耕地，它在整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，扮演的角色是不同的。他舉了一個(gè)簡單的例子：在道路旁邊的耕地和在良田中間的核心耕地，它們在生產(chǎn)力上、對整個(gè)耕地生態(tài)系統(tǒng)的功能上，扮演著不同的角色。在道路旁邊的耕地，如果它被非農(nóng)化了，基本不會(huì)影響到其他耕地的生產(chǎn)，但如果是良田核心區(qū)域的耕地被非農(nóng)化了，就會(huì)形成破窗效應(yīng)。“核心耕地如果變成一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的區(qū)域，它的污染會(huì)從耕地系統(tǒng)中間向外擴(kuò)散，對整個(gè)區(qū)域的糧食生產(chǎn)造成毀滅性的打擊?！?/p>

以此為基本思路，姜朋輝提出了以全要素優(yōu)化配置和景觀結(jié)構(gòu)調(diào)整為核心的國土空間景觀設(shè)計(jì)方法，開展了國土空間規(guī)劃視角下的多尺度景觀設(shè)計(jì)實(shí)踐。他基于地理學(xué)與景觀生態(tài)學(xué)空間格局-過程-尺度理論，通過優(yōu)化景觀要素配置技術(shù)，合理確定區(qū)域異質(zhì)景觀干擾強(qiáng)度，維持景觀格局的整體穩(wěn)定性，形成了以全要素統(tǒng)籌配置實(shí)現(xiàn)景觀格局優(yōu)化，以景觀結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)現(xiàn)空間布局協(xié)調(diào)的國土空間景觀設(shè)計(jì)方法，并據(jù)此研發(fā)了國土空間利用質(zhì)量評價(jià)與輔助決策軟件系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)空間精準(zhǔn)管控與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策支持。

姜朋輝和團(tuán)隊(duì)?wèi){借國土空間優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究榮獲2019年度國土資源科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和2021年地理信息科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。在獎(jiǎng)項(xiàng)的背后，他們以如何合理布局自然資源的空間分布作為國土空間優(yōu)化的目標(biāo)導(dǎo)向，開展了以下兩方面的探索：一是自然資源和規(guī)劃“一張圖”管理。姜朋輝和團(tuán)隊(duì)把一個(gè)區(qū)域的自然資源和規(guī)劃管理以數(shù)字化的方式，積極展現(xiàn)在管理者和決策者的面前，“我們把具體一塊土地應(yīng)該怎么管，應(yīng)該做什么，未來適用于哪些用途類型，把這些東西以一張圖的形式展現(xiàn)給決策者和管理者，讓他們清晰地知道應(yīng)該怎么科學(xué)地管理，怎么準(zhǔn)確地管理”。二是空間邊界的底線探索。“一個(gè)城市的開發(fā)邊界應(yīng)該如何劃定，如何去適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及一個(gè)區(qū)域的耕地應(yīng)該保護(hù)多少，保護(hù)哪些，怎么保護(hù)，耕地紅線應(yīng)該如何確定等，我們都提供了參考的意見和決策。”談到這些獎(jiǎng)，姜朋輝顯得頗為清醒?！皹s譽(yù)和獎(jiǎng)勵(lì)雖然是對我們過去成果的認(rèn)可，但是它不代表我們的水平有多高，只是認(rèn)可了我們過去的一些貢獻(xiàn)?！?/p>

姜朋輝回憶起自己過去幾年的研究與探索工作，他深入農(nóng)田和耕地一線、在實(shí)驗(yàn)室日夜不停地處理數(shù)據(jù)，秉持著一分耕耘一分收獲的信念，取得了可觀的研究成果。但他也不會(huì)滿足于這些研究成果，科學(xué)研究永無止境，新的研究還在等待著他去探索。

回望過去開啟未來

過往十余年的科研經(jīng)歷，如果有什么讓姜朋輝印象深刻，他首先想到的是他的兩位導(dǎo)師——碩士導(dǎo)師趙銳鋒教授和博士導(dǎo)師李滿春教授。“趙銳鋒教授告訴了我什么是地理學(xué)研究——是野外考察結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的研究，這是他教給我的最重要的科研思維?！壁w銳鋒教授非常強(qiáng)調(diào)野外考察，因?yàn)閮H僅依靠遙感技術(shù)，而沒有第一手的野外考察資料，研究的結(jié)果依然是不可信的。

而李滿春教授給姜朋輝的影響則是，告訴他研究一定要和應(yīng)用結(jié)合起來，一定要和國家重大戰(zhàn)略目標(biāo)結(jié)合起來。“我們的研究既要有技術(shù)上的創(chuàng)新，更要將這些創(chuàng)新服務(wù)于國家的需求?！苯筝x堅(jiān)信，最偉大的研究一定是理論結(jié)合實(shí)際、理論服務(wù)應(yīng)用的研究?！白鳛榭蒲腥藛T最開心的一件事情，就是我的研究落地了，我的研究成果服務(wù)于社會(huì)發(fā)展，服務(wù)于廣大人民群眾?！?/p>

目前，姜朋輝和團(tuán)隊(duì)正在做一項(xiàng)具有重大意義的工作，他們聯(lián)合高校和地方的自然資源規(guī)劃管理部門，開展土地類型圖的科研攻關(guān)工作?！拔覀儸F(xiàn)在做的是全國性土地類型圖的繪圖工作，從土地的形成原理出發(fā)，把土地的各種屬性清晰地在一張圖上展示出來?！痹诮筝x的設(shè)想里，通過一張圖的信息就可以判斷出一塊土地適合做什么用地，如有機(jī)碳含量高的土地通過該圖的判斷適合做耕地，就可以將這塊土地保護(hù)起來，成為永久基本農(nóng)田。

未來，姜朋輝將以前期研究的成果作為基礎(chǔ)，希望形成一張科學(xué)準(zhǔn)確的全國性土地類型圖，推動(dòng)數(shù)字國土空間治理再上一個(gè)臺(tái)階，繼續(xù)在保護(hù)耕地資源、生態(tài)環(huán)境，優(yōu)化耕地空間方面貢獻(xiàn)力量。自然資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，它承載著人類的歷史、現(xiàn)實(shí)、未來。管子曾說：“人與天調(diào)，然后天地之美生?！苯筝x希望能與團(tuán)隊(duì)成員一道努力，讓每一片國土因他們的優(yōu)化而更加美麗，讓每一個(gè)城市因他們的研究而更加美好！