基于MSS模型的“三生空間”識別與優(yōu)化

趙強(qiáng)　李家會　李小云

摘? ?要：為科學(xué)研究生產(chǎn)、生活和生態(tài)三者之間的關(guān)系，助力市級國土空間規(guī)劃編制，以衡陽市為研究對象，借助遙感和GIS等技術(shù)，采用多源數(shù)據(jù)并構(gòu)建MSS模型對衡陽市三生空間進(jìn)行識別與優(yōu)化，結(jié)果表明：（1）整體而言，衡陽市中部地區(qū)比周邊地區(qū)生態(tài)重要性低，南岳山區(qū)與中心城區(qū)農(nóng)業(yè)適宜性相對更低，中部地區(qū)比周邊地區(qū)建設(shè)適宜性高;（2）衡陽市三生空間整體呈現(xiàn)“中心-外圍”擴(kuò)散分布格局，生活空間集中分布于中心地區(qū)，農(nóng)業(yè)空間主要分布于中部地區(qū)，生態(tài)空間主要分布于外圍特別是北部地區(qū)。本研究可為相關(guān)國土空間規(guī)劃管理與政府決策提供一定參考建議。

關(guān)鍵詞：國土空間規(guī)劃;三生空間;MSS模型;識別與優(yōu)化;衡陽市

中圖分類號： F127? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ：A? ? ? ? ?文章編號：1672-5603（2022）03-70-06

Spatial Identification and Optimization of Production， Living and Ecological Space on MSS Model

—Take Hengyang Profecture as an Example

Zhao Qiang Li Jiahui Li Xiaoyun

（1. The Third Surveying And Mapping Institute of Hunan Province，Changsha Hunan 410001; 2. Hunan key Lab of Land & Resources Evaluation & Utilization， Changsha Hunan 410007; 3. Hengyang Bureau of Natural Resources and planning， Hengyang Hunan 421001）

Abstract： In order to improve the land and space planning of Hengyang Perfecture， coordinating the relationship among life， production and ecology. With the help of technologies such as remote sensing and GIS， multi-source data are used and an MSS model is built to identify and optimize the Production， Living and Ecological Space in Hengyang prefcture， and finally the following main conclusions are drawn： （1） Generally speaking， the central region is less ecologically important than the surrounding regions. The Nanyue Mountain and the central urban area have relatively lower agricultural suitability， and the central area is more suitable for construction than the surrounding areas; （2）Production， Living and Ecological Space， production and ecolodyoverall presents a "center-periphery" diffusion pattern， with concentrated living spaces.In the central area， the agricultural space is mainly distributed in the central region， and the ecological space is mainly distributed in the periphery， especially the northern region. Through this research， it provides certain reference suggestions for related land use planning management and government decision-making.

Keywords： territorial and spatial planning; production， living and ecological space; MSS model; identification and optimization; Hengyang profecture

隨著我國城鎮(zhèn)化日益發(fā)展，資源、環(huán)境和人口之間的矛盾不斷凸顯，生產(chǎn)空間、生態(tài)空間與生活空間三者的協(xié)調(diào)布局則顯得尤為必要。

近年來，我國不少學(xué)者針對國土空間開發(fā)“三生空間”（生產(chǎn)-生活-生態(tài)）空間進(jìn)行了相關(guān)研究。其中，朱媛媛（2015年）[1]等人主要利用NPP生態(tài)空間評估模型對 “三生”空間區(qū)劃指標(biāo)體系進(jìn)行了構(gòu)建，李廣東（2016年）[2]從土地利用的功能、景觀功能綜合以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的多視角出發(fā)來研究城市內(nèi)部生態(tài)、生產(chǎn)、生活空間功能關(guān)系，劉繼來、劉彥隨等人（2017年）[3]從宏觀尺度上揭示了1990-2010年間中國“三生空間”格局及其變化特征，王成（2018年）[4]利用耦合模型探究了鄉(xiāng)村“三生空間”功能，李家會（2018年）[5]采用土地利用轉(zhuǎn)換指數(shù)對廣州市大都市區(qū)“三生空間”進(jìn)行了時空特征分異研究，崔家興（2018年）[6]運(yùn)用格網(wǎng)分析、空間自相關(guān)分析和三角圖分析法剖析了湖北省“三生空間”分布格局和演化特征，李曉青（2019年）[7]針對村域“三生空間”進(jìn)行了相關(guān)實(shí)證研究，曾毅（2019）[8]以湖南省為例來研究生態(tài)重要性、生態(tài)敏感性、建設(shè)開發(fā)適宜性、農(nóng)業(yè)開發(fā)適宜性的劃分。

本研究利用最大空間適宜性MSS（Maximum Spatial Suitability）模型對衡陽市“三生空間”進(jìn)行識別與優(yōu)化研究，一定程度上可以拓展“三生空間”研究的技術(shù)手段與思路，為衡陽市乃至其它地區(qū)“三生空間”識別與優(yōu)化提供一定參考與建議。

1 MSS模型構(gòu)建

1.1 MSS模型

首先，根據(jù)自然資源評價情況，初步識別生態(tài)重要性、生態(tài)敏感性、建設(shè)開發(fā)適宜性、農(nóng)業(yè)開發(fā)適宜性;通過模型識別計算城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間適宜性分值;

F_{城鎮(zhèn)空間}=2*[建設(shè)開發(fā)適宜性]-[農(nóng)業(yè)開發(fā)適宜性]-MAX（[生態(tài)重要性]，[生態(tài)敏感性]）（1）

F_{農(nóng)業(yè)空間}=2*[農(nóng)業(yè)開發(fā)適宜性]-[建設(shè)開發(fā)適宜性]-MAX（[生態(tài)重要性]，[生態(tài)敏感性]）（2）

F_{生態(tài)空間}=2*MAX（[生態(tài)重要性]，[生態(tài)敏感性]）-[建設(shè)開發(fā)適宜性]-[農(nóng)業(yè)開發(fā)適宜性]（3）

最后，識別城鎮(zhèn)空間、生態(tài)空間、農(nóng)業(yè)空間。

MSST = MAX（[F_{城鎮(zhèn)空間}]，[F_{農(nóng)業(yè)空間}]，[F_{生態(tài)空間}]）（4）

式中，表示T類最大空間適宜性得分，T表示“三生空間”類型。

1.2 MSS模型完善與調(diào)整

當(dāng)[F城鎮(zhèn)空間]、[F農(nóng)業(yè)空間]、[F生態(tài)空間]存在兩兩相等時，則對比生態(tài)重要性、生態(tài)敏感性、建設(shè)開發(fā)適宜性與農(nóng)業(yè)開發(fā)適宜性指標(biāo)，按照“生態(tài)優(yōu)先”原則進(jìn)行劃分。

根據(jù)土地資源、水資源、生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境承載能力評價結(jié)果，并結(jié)合第三次國土調(diào)查成果，調(diào)整優(yōu)化城鎮(zhèn)空間、生態(tài)空間與農(nóng)業(yè)空間布局。建設(shè)用地承載力臨界或超載的區(qū)域需要嚴(yán)格控制新增建設(shè)用地;耕地承載能力超載的區(qū)域需要適當(dāng)增加耕地面積，調(diào)整農(nóng)業(yè)開發(fā)高適宜區(qū)為耕地;水資源承載能力臨界或超載的區(qū)域，需要嚴(yán)格控制農(nóng)業(yè)開發(fā)，適當(dāng)控制建設(shè)開發(fā);生態(tài)環(huán)境承載能力臨界或超載的區(qū)域，需要嚴(yán)格控制建設(shè)開發(fā)和農(nóng)業(yè)開發(fā);地質(zhì)環(huán)境承載能力超載的區(qū)域，城鎮(zhèn)空間布局時要適當(dāng)避開。

根據(jù)現(xiàn)狀對城鎮(zhèn)空間、生態(tài)空間和農(nóng)業(yè)空間進(jìn)行微調(diào)，優(yōu)化“三區(qū)”布局結(jié)構(gòu)。城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間與生態(tài)空間布局位置以適當(dāng)集中為原則做優(yōu)化。

1.3 基于MSS模型技術(shù)路線

通過對自然資源本底數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，初步得到“三生空間”適宜性評價結(jié)果，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建MSS模型對評價結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，得到優(yōu)化后的適宜性評價結(jié)果，詳細(xì)技術(shù)路線見圖1。

2 實(shí)例分析研究

2.1 研究區(qū)基本情況

衡陽市，東經(jīng)111°32′16″ ～113°16′32″，

北緯26°07′05″ ～27°28′24″，下轄5區(qū)、5縣及2縣級市。位于湖南省中南部，是湖南省副中心城市和長江中下游的重要城市。地形復(fù)雜，以山地、丘陵、崗地為主，屬于典型 “六山半水三分田，半分道路和莊園”空間格局。

2.2 多源數(shù)據(jù)來源

為了對衡陽市“三生空間”進(jìn)行全面綜合、科學(xué)合理識別與優(yōu)化，本研究主要使用基礎(chǔ)底圖土地資源、水資源、生態(tài)環(huán)境以及自然災(zāi)害等多源數(shù)據(jù)，資料內(nèi)容和來源如表1所示。

2.3 “三生空間”識別

2.3.1 生態(tài)重要性

生態(tài)斑塊集中度可以從一定程度上反映出生態(tài)重要和敏感區(qū)域以及識別三類空間的分異特征。通過對生態(tài)斑塊集中度、生態(tài)保護(hù)等級的分析可以初步判定識別區(qū)域的生態(tài)保護(hù)重要性等級，并將鄰近或生態(tài)保護(hù)等級相同（Ⅴ級、Ⅳ級、Ⅲ級、Ⅱ級、Ⅰ級）零碎的圖斑集聚成為相對集中連片圖斑（集聚距離建議以一個評價單元為參考），通過集聚后面積判斷生態(tài)斑塊集中度等級，初步劃分生態(tài)保護(hù)重要性等級，等級判別見表2和表3。

根據(jù)生態(tài)廊道重要性以及現(xiàn)狀情況來修正生態(tài)保護(hù)重要性等級。參考生態(tài)廊道重要程度、地表特征及其生態(tài)服務(wù)功能的重要程度等影響因素，結(jié)合植被覆蓋、山體所構(gòu)成的生態(tài)廊道、水域以及重要濕地節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的廊道，將所識別出來的生態(tài)廊道等級調(diào)整為高度重要，見圖2。

通過分析，可得衡陽市生態(tài)空間分布較廣，極重要與高度重要區(qū)域面積為781 850.07 hm²，占全域51.08%，大部分位于以南岳風(fēng)景名勝區(qū)山體為主導(dǎo)的天然生態(tài)屏障范圍內(nèi)，在生態(tài)核心區(qū)依然存在部分人為活動，因此在重點(diǎn)核心生態(tài)區(qū)域應(yīng)嚴(yán)格控制人類活動，加強(qiáng)管理力度，嚴(yán)格控制非農(nóng)建設(shè)和漁獵活動，提高生物多樣性，維持區(qū)域生態(tài)平衡，除保護(hù)需要的相關(guān)的建筑外，禁止其他各類開發(fā)利用和建設(shè)等破壞生態(tài)資源的活動。

2.3.2 農(nóng)業(yè)發(fā)展適宜性

參照《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》（GB/T 28407-2012）分級評價標(biāo)準(zhǔn)賦予適宜性分值，劃分為高適宜、較高適宜、中適宜、低適宜和不適宜五類。

衡陽市農(nóng)業(yè)開發(fā)適應(yīng)性評價結(jié)果顯示不適宜農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)域面積約為705 879.54 hm²，占衡陽市域總面積46.14%，主要分布于中部崗地平原地區(qū)與南岳山地區(qū)，包括中心城區(qū)、南岳區(qū)等中部區(qū)域，適宜農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)域主要分布在西南部、中北山地崗平原地區(qū)。

農(nóng)業(yè)開發(fā)適宜區(qū)，多位于坡度較小，土壤基礎(chǔ)條件佳區(qū)域。主要為衡陽市西南部山地崗平原、中北部丘崗和東北部丘崗地區(qū)，且該地區(qū)耕地相對集中連片，破碎度較小，非耕地區(qū)開墾為耕地潛力更加巨大;高適宜與中適宜區(qū)位于地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)，地質(zhì)條件優(yōu)越，更適宜人類進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)開發(fā)。

不適宜農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)多處于生態(tài)環(huán)境較為脆弱的區(qū)域，地形以山地為主且植被覆蓋度高，大多坡度普遍較高，農(nóng)業(yè)開發(fā)難度較大，不適宜做農(nóng)業(yè)開發(fā)。

2.3.3 建設(shè)開發(fā)適宜性

參考《資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價技術(shù)指南（試行）》評價因子，將適宜性等別劃分為不適宜、低適宜、中適宜、高適宜四類。

衡陽市建設(shè)開發(fā)適應(yīng)性等級為中適宜與高適宜的土地面積為690 624.32 hm²，占市域總面積45.12%。建設(shè)適應(yīng)性高的區(qū)域普遍位于坡度較小的低山谷地和平原區(qū)域，平原地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定且交通相對方便、開發(fā)難度相對容易。

衡陽市建設(shè)開發(fā)不適宜及低適宜的土地面積為839 108.19 hm²，占比54.88%，多為生態(tài)高度重要或敏感的區(qū)域，主要分布在山地坡度大、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險較強(qiáng)，生態(tài)相對脆弱的區(qū)域，缺乏建設(shè)所需的地質(zhì)和區(qū)位條件，開發(fā)成本較高、風(fēng)險較大。主要位于耒陽、常寧南部、衡山縣西部、南岳區(qū)、祁東縣北部的山林，包括南岳風(fēng)景名勝區(qū)、衡東錫巖洞—洣水省級風(fēng)景名勝區(qū)等區(qū)域，但可以采用格構(gòu)護(hù)坡工程、擋土墻工程等建筑技術(shù)對其加固后進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)開發(fā)，以提高人民生活質(zhì)量的保障生活水平。

2.4 “三生空間”優(yōu)化

通過模型識別分析并對結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，生態(tài)空間主要集中在濕地、林地、草地、水域以及其他未利用地等類型。農(nóng)業(yè)空間則識別為主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村生活為主的功能空間，包括基本農(nóng)田、一般耕地、園地、牧草地、零散農(nóng)村居民點(diǎn)以及其他以從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的農(nóng)業(yè)空間。城鎮(zhèn)空間主要是城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)、社會、政治、文化等活動的空間載體，包括其他服務(wù)于人類生活功能區(qū)域。通過MSS模型與一系列優(yōu)化調(diào)整，最終得到衡陽市“三生空間”識別與優(yōu)化，見圖3。

生態(tài)空間是以改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心，以保障和維護(hù)生態(tài)和生產(chǎn)功能為主的區(qū)域。包括具有重要生態(tài)價值的山地、森林、林地、河流、湖泊、水源保護(hù)區(qū)等具有生態(tài)功能的用地和自然保護(hù)地、風(fēng)景名勝區(qū)、國家森林公園、濕地公園等法定保護(hù)空間，以及其他未建設(shè)但具有生態(tài)功能的生態(tài)用地

農(nóng)業(yè)空間主要指以從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動、承載農(nóng)村人口生活為主的功能空間，農(nóng)業(yè)空間可劃分為永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)與一般農(nóng)業(yè)空間，包括基本農(nóng)田、一般農(nóng)田、園地、牧草地、零散歷史文化保護(hù)村落、零散農(nóng)村居民點(diǎn)以及其他農(nóng)業(yè)空間。

城鎮(zhèn)空間作為承載城鎮(zhèn)化發(fā)展的空間，其土地利用要求緊湊集約，城鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)應(yīng)優(yōu)先利用現(xiàn)有低效用地、空心房、閑置地和未利用地等，提高土地利用效率，體現(xiàn)城市生態(tài)性和人文性。

3 結(jié)束語

“三生空間”的合理劃定承載著人們對未來美好生活向往的美好愿景，在國家大政策生態(tài)文明建設(shè)的大戰(zhàn)略背景下，以及“主體功能區(qū)”到“國土空間規(guī)劃”重大規(guī)劃思路的調(diào)整，再到研究“三生空間”布局如何運(yùn)用到實(shí)際生活中，諸多問題尚待明晰。通過構(gòu)建MSS模型識別“三生空間”，研究結(jié)果表明：衡陽市生態(tài)重要性、農(nóng)業(yè)適宜性以及建設(shè)適宜性存在空間分布差異。其中，建設(shè)適宜性與農(nóng)業(yè)適宜性較高區(qū)域集中分布于中部地區(qū)，生態(tài)適宜性高的區(qū)域主要集中于外圍區(qū)域。生活空間呈現(xiàn)“一核多心”模式即中心城區(qū)為一核、各城鎮(zhèn)區(qū)為多心，農(nóng)業(yè)空間圍繞生活空間呈環(huán)形分布格局，生態(tài)空間處于最外層，形成天然生態(tài)屏障。

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