長江經濟帶“三生”空間時空格局演變分析

■梁 甜 楊 霏 羅胤晨 文傳浩

一、引言

長江經濟帶既是我國經濟密度最大的流域經濟地帶，也是我國生態(tài)文明建設的先行示范帶。推動長江經濟帶發(fā)展是黨中央做出的重大決策，是關系國家發(fā)展全局的重大戰(zhàn)略，對實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標、實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢具有重要意義[1]。然而，由于過去的無序利用和過度開發(fā)，長江經濟帶生態(tài)環(huán)境惡化，生態(tài)功能一度不堪重負，“生產—生活—生態(tài)”空間結構比例也曾嚴重失衡。2016年以來，習近平總書記連續(xù)前往長江上、中、下游調研，三次主持召開專題座談會，深刻闡釋長江經濟帶“共抓大保護、不搞大開發(fā)”的辯證關系和戰(zhàn)略考量，并就新形勢下加強我國生態(tài)文明建設，明確指出要走出一條生產發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路[2]?！笆奈濉币?guī)劃和2035年遠景目標綱要也明確提出要逐步形成城市化地區(qū)、農產品主產區(qū)、生態(tài)功能區(qū)三大空間格局?；诖耍疚囊蚤L江經濟帶為典型研究區(qū)，研究其“三生”空間的時空格局演變，以期為長江經濟帶國土空間優(yōu)化和生態(tài)文明建設提供決策參考。

二、文獻綜述

作為生態(tài)文明建設理念下國土空間規(guī)劃最直接、最重要的目標載體，“三生”空間的相關理論研究和地方實踐已成為學術研究前沿和國土空間規(guī)劃亟須解決的問題。當前研究者在“三生”空間內涵定義、識別和分類方法、空間優(yōu)化發(fā)展等方面進行了探索研究，為本文開展相關研究奠定了堅實的理論基礎、方法指導和實踐經驗。一是對“三生”空間內涵定義的研究，主要有“空間功能論”“空間用地論”“空間實踐論”，如黃金川、黃安等認為，以某一功能主導的空間可以確定為這一類型空間，以空間所承載或表現(xiàn)出的某種特定功能為依據(jù)來界定“三生空間”的內涵[3-4]；朱媛媛、扈萬泰等認為“三生”空間可以用不同用地性質來界定，這樣具有很強的可操作性，有利于實踐中的空間識別操作[5-6]；劉燕以實踐活動為依據(jù)界定“三生”空間，將空間理解為人類實踐活動的場所和結果，如“生產空間是勞動活動的空間存在形式”，是“生產什么，如何生產的空間場域和空間結果”[7]。二是對“三生”空間識別和分類方法研究，從土地利用角度目前有幾種具有代表性的識別和分類體系（表1）：扈萬泰等基于不同土地的單一功能，以城鄉(xiāng)規(guī)劃用地分類為基礎，分別從城鄉(xiāng)全域、城鎮(zhèn)區(qū)域、鄉(xiāng)村區(qū)域探討了不同空間區(qū)域視角下的生產、生活、生態(tài)空間的對象內容，建立了不同空間區(qū)域視角下的“三生”空間分類體系[8]；張紅旗等將生態(tài)用地的概念融入土地的主體功能，構建了“三生”用地分類體系[9]；劉繼來等辯證分析了土地利用功能與類型的關系，結合國家土地利用分類標準，構建了“三生”用地評分分類體系，該分類方法在一定程度上反映了“三生”空間本質上是人地關系地域系統(tǒng)演進和分異的結果[10]；李廣東等從土地功能、生態(tài)系統(tǒng)服務和景觀功能綜合的視角構建城市生態(tài)—生產—生活空間功能分類體系，并以生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估為基礎系統(tǒng)整合空間功能價值量核算函數(shù)群[11]；鄒利林等以土地利用的產業(yè)、社會和管理屬性為依據(jù)，將縣域土地劃分為17個類型，提出了“三生”用地的數(shù)量和組合結構[12]。三是對“三生”空間優(yōu)化發(fā)展研究，理論基礎主要有區(qū)域可持續(xù)發(fā)展理論、人地系統(tǒng)耦合理論、系統(tǒng)科學理論、空間均衡理論和共同體理論等，著眼點主要是基于國土空間利用質量的優(yōu)化[13-15]，基于適宜性評價和承載力的優(yōu)化[16-17]，基于比較優(yōu)勢的優(yōu)化[18-19]。

表1 “三生”空間分類和識別方法的相關研究

經梳理發(fā)現(xiàn)，“三生”空間識別和分類方法是研究“三生”空間的關鍵，其判別標準具有一定的尺度依賴性，微、宏觀研究適用不同的體系。目前研究尺度偏重于全國、城域或縣域、鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元，較少關注特殊尺度或特殊地理單元的空間分析。本研究以長江經濟帶為研究區(qū)，屬中觀尺度，時間維度橫跨2000—2020年，利用地理信息技術以及標準差橢圓等方法，探討長江經濟帶“三生”空間的格局演化特征。

三、研究區(qū)概況

長江經濟帶西起云南，東至上海，橫跨11個省市，總面積205.23萬km2，占我國國土面積的21.4%（圖1）。長江經濟帶是橫跨我國東中西三大地理板塊的核心流域地區(qū)，是中央重點實施的“三大戰(zhàn)略”區(qū)域之一，也是我國生態(tài)文明建設的示范帶。根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒2021》數(shù)據(jù)，2020年，長江經濟帶常住人口達6.06億人，占全國人口總數(shù)的42.98%，GDP為471579.6億元，占全國GDP總量的46.42%。長江經濟帶土地利用類型多樣，以耕地、林地、草地為主。

圖1 長江經濟帶區(qū)位圖

四、數(shù)據(jù)來源與研究方法

（一）數(shù)據(jù)來源

本文所使用的土地利用數(shù)據(jù)分辨率為1km×1km的柵格數(shù)據(jù)，來源于中國科學院地理科學與資源研究所資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/），其他社會經濟數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局（http://www.stats.gov.cn/）。

（二）研究方法

標準差橢圓（Standard Deviational Ellipse，SDE）最早由Lefever提出[20]，現(xiàn)被廣泛應用于自然、社會、經濟領域空間發(fā)展格局研究。該方法是分析要素空間運動方向的一種分析方法，可識別研究區(qū)域地理要素中心位置變化及遷移趨勢，通過對比同一要素前后年份的幾何中心坐標，長、短軸，方位角，橢圓面積以及扁率變化情況，可以解釋長江經濟帶“三生”空間分布的中心性、方向性、展布性、空間集聚性等特征。

（三）“三生”空間識別評價體系

“三生”空間分為生產空間、生態(tài)空間和生活空間，合理地構建“三生”空間識別評價體系是分析“三生”空間時空格局的前提。由于目前暫無統(tǒng)一的識別和評價標準體系，研究者根據(jù)自己的研究區(qū)域和內容，會構建不同的識別和評價體系。本文以土地利用功能為出發(fā)點，依據(jù)不同土地類型對應的“三生”功能的強弱，從而劃分“三生”空間的格局，主要參考劉繼來等建立的分類系統(tǒng)和國家土地利用分類方法，將研究區(qū)土地利用類型分為7個一級類和26個二級類[21]。其中7個一級類分別為耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地、未利用地和其他用地，并按對應地類的“三生”功能分進行賦值。若某地類生態(tài)功能占主導，則生態(tài)功能賦值為最高分5分，相反賦值最低分0分，以主導功能作為識別空間類型的依據(jù)?；谕恋乩妙愋偷摹叭笨臻g識別體系如表2所示。

表2 基于“三生”空間的長江經濟帶土地利用分類賦值表

再利用ArcGIS的重分類空間分析方法，將原始1km分辨率柵格影像按表2的標準進行重分類賦值，以長江經濟帶十一省市為研究區(qū)，制作1km×1km矢量格網作為識別單元。通過分區(qū)統(tǒng)計每個格網中的“三生”功能分值，并采取樣方比例法識別長江經濟帶“三生”空間?！叭笨臻g功能分值格局圖根據(jù)數(shù)據(jù)自身特點，采用“自然斷點法”調整節(jié)點值后劃分三個層級。

五、結果分析

（一）生產空間分布格局

生產空間是創(chuàng)造物質資料的根本力量，是“三生”空間發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)[22]。從2000—2020年長江經濟帶生產空間格局圖來看（圖2），長江經濟帶生產空間主要分布在下游地區(qū)、中游地區(qū)北部和上游地區(qū)東北部，這與這些地區(qū)發(fā)展程度較高、糧食生產較多基本一致。上游地區(qū)生產空間主要集中在重慶市中西部地區(qū)以及成都平原周圍地區(qū)，弱生產空間主要分布在四川省西部、云南省和貴州省大部分地區(qū)；中游地區(qū)生產空間主要分布在湖北省中東部、湖南省洞庭湖地區(qū)，即江漢平原地區(qū)，以及江西省鄱陽湖地區(qū)；下游地區(qū)是長江經濟帶生產空間分布最為廣泛的地區(qū)，其生產空間主要分布在上海市和江蘇省大部分地區(qū)、安徽省北部和浙江省東北部地區(qū)。

圖2 2000—2020年長江經濟帶生產空間格局圖

通過分析2000—2020年長江經濟帶生產空間的標準差橢圓（表3和圖3）可知，總體來看，生產空間分布格局上游地區(qū)呈東北—西南走向，中游地區(qū)無明顯走向分布，離散程度較大，下游地區(qū)呈西北—東南走向，而且扁率最大，生產空間的集聚明顯。從具體數(shù)據(jù)上分析，長江經濟帶上游地區(qū)橢圓面積由2000年51.25萬km2擴大至2020年52.15萬km2；中游地區(qū)橢圓面積由2000年28.02萬km2擴大至2020年28.66萬km2；下游地區(qū)橢圓面積由2000年17.52萬km2縮減至2020年17.31萬km2，面積變化不大，但生產空間重心向東南浙江省移動。數(shù)據(jù)上的變化也表明近年來我國加快推動生產空間集約高效，促進生產力的內涵式高質量發(fā)展頗具成效，即以較少生產空間對生態(tài)空間的擠壓和侵占，仍能滿足不斷增長的人口對物質資料的需求。

表3 2000—2020年長江經濟帶生產空間SDE表

圖3 2000—2020年長江經濟帶生產空間標準差橢圓

（二）生活空間分布格局

生活空間是人們吃穿住用行以及日常交往的空間存在形式，是連接生產空間和生態(tài)空間的橋梁，是協(xié)調“三生”空間和諧發(fā)展的重要紐帶。從2000—2020年長江經濟帶生活空間格局圖來看（圖4），長江經濟帶生活空間范圍下游地區(qū)>中游地區(qū)>上游地區(qū)，其變動大多以原有生活空間為核心，向其周邊輻射發(fā)展。上游地區(qū)以成渝為核心，并在其毗鄰地區(qū)不斷新增生活空間；中游地區(qū)以湘、鄂、贛各自省會為核心向外延伸，但毗鄰地區(qū)未見明顯生活空間集聚現(xiàn)象；下游地區(qū)的生活空間集聚明顯要強很多，在長三角城市群呈現(xiàn)高密度集聚，并且集聚效應在不斷增強。

圖4 2000—2020年長江經濟帶生活空間格局變動圖

通過分析2000—2020年長江經濟帶生活空間的標準差橢圓表可知（表4），上中下游地區(qū)2000—2020年橢圓面積分別增加2.73萬km2、0.9萬km2、0.5萬km2，上游地區(qū)增加明顯。為進一步分析其變動，從標準差橢圓圖形（圖5）可以清晰地看出，上游地區(qū)橢圓的變動幅度和變動方向，明顯在向重慶和貴州方向轉移，且整個扁率最大，生活空間集聚明顯；中游地區(qū)生活空間略有變動，但是變動幅度不大；下游地區(qū)生活空間重心明顯偏北，江蘇省生活空間拉動力強勁。長江經濟帶生活空間擴張主要是城鎮(zhèn)化帶來的建設用地擴張所致，根據(jù)本文數(shù)據(jù)源分類統(tǒng)計可知，長江經濟帶城鄉(xiāng)工礦居民用地從2000年的4.71萬km2增加至2020年的8.3萬km2，土地利用動態(tài)度為3.81%，其中上中下游土地利用動態(tài)度分別為8%、3.98%、2.91%。由此可見，下游地區(qū)生活空間總量大但擴張慢，中游和上游地區(qū)由于中部崛起和西部大開發(fā)政策影響，其擴張速度明顯快于下游地區(qū)。

表4 2000—2020年長江經濟帶生活空間SDE表

圖5 2000—2020年長江經濟帶生活空間標準差橢圓

（三）生態(tài)空間分布格局

生態(tài)空間為生產空間、生活空間提供生態(tài)前提，并規(guī)定生產空間、生活空間的發(fā)展方向，是“三生”空間協(xié)調發(fā)展的先決條件。從2000—2020年長江經濟帶生態(tài)空間格局圖來看（圖6），長江經濟帶生態(tài)空間主要分布在上游和中游地區(qū)，下游地區(qū)生態(tài)空間分布較少。上游地區(qū)的生態(tài)空間集中在川西地區(qū)、云南省中北部，弱生態(tài)空間則分布在成都平原和重慶市中西部地區(qū)；中游地區(qū)的生態(tài)空間主要分布在湘鄂西部山區(qū)，弱生態(tài)空間主要分布在湖北省中東部、湖南省東北部、江西省中部鄱陽湖地區(qū)；下游地區(qū)的生態(tài)空間主要分布在安徽省南部、浙江省西南部。

圖6 2000—2020年長江經濟帶生態(tài)空間格局變動圖

通過分析2000—2020年長江經濟帶生態(tài)空間的標準差橢圓（表5和圖7）可知，整體來看，長江經濟帶生態(tài)空間這20年變化不大，下游地區(qū)略有縮減，上游和中游地區(qū)基本整體上沒有變化；從生態(tài)空間標準差橢圓圖形可以看出，隨著長江經濟帶從上游到下游的海拔遞減，生態(tài)空間的標準差橢圓的扁率依次遞增，表明其生態(tài)空間的集聚性是逐步增強的。上游和中游地區(qū)的扁率較小，表明生態(tài)空間分布集聚小，即生態(tài)空間在上游和中游地區(qū)分布較平均，無明顯方向性。

表5 2000—2020年長江經濟帶生態(tài)空間SDE表

圖7 2000—2020年長江經濟帶生態(tài)空間標準差橢圓

六、研究結論

當前，我國正在努力推動長江經濟帶高質量發(fā)展，譜寫生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展新篇章。推進高質量和綠色發(fā)展，關鍵在于構建集約高效的生產空間、宜居適度的生活空間、山清水秀的生態(tài)空間。本文構建了長江經濟帶“三生”空間土地利用分類及評價體系，揭示了2000—2020年長江經濟帶“三生”空間的時空格局演變特征，可得以下主要結論：

一是在生產空間格局上，受耕地影響較大，長江經濟帶生產空間主要分布在平原地區(qū)，即集中分布在長江經濟帶上游的成都平原，以及長江中下游平原地區(qū)。

二是在生活空間格局上，長江經濟帶生活空間格局差異較大，下游長三角城市群地區(qū)生活空間明顯大于中游和上游地區(qū)；而且分布格局明顯以各省會城市為核心、點狀式擴張，整體上表現(xiàn)出“大分散、小集聚”的空間特征。

三是在生態(tài)空間格局上，長江經濟帶生態(tài)空間主要分布在長江經濟帶西部地區(qū)，以及長江以南地區(qū)；整體表現(xiàn)為“西高東低，南高北低”的格局。

四是長江經濟帶生產空間總體保持平穩(wěn)，整體略有小幅縮減；生活空間重心在長江經濟帶上游地區(qū)表現(xiàn)為整體向重慶和貴州地區(qū)移動；生態(tài)空間整體變動趨勢較為緩和。

本文采用土地利用多功能評分方法，對長江經濟帶“三生”空間進行識別分類，其結果能夠客觀體現(xiàn)長江經濟帶“三生”空間的分布格局，便于區(qū)域主導功能的界定與識別。利用標準差橢圓的空間分析方法能反映長江經濟帶“三生”空間的時空演變，能清晰對比上中下游各分區(qū)各空間的集聚效力，可以為區(qū)域未來空間優(yōu)化布局提供實踐指導，以實現(xiàn)區(qū)域國土空間有效管控與科學治理。然而，“三生”空間本質上是人地關系地域系統(tǒng)演進和分異的結果，受地區(qū)的自然因素、經濟因素、政策因素等諸多因素影響。在以土地利用為主導的識別評價體系中，主要考慮的是自然因素的影響。在“三生”空間分析中加入經濟和政策因素，以及空間演進的成因、機制與效應問題仍需要進一步開展系統(tǒng)的綜合研究。