基于“三生空間”的玉州區(qū)國土空間優(yōu)化方法探索

馮瑛

華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司 廣西 南寧 530001

近年來，為響應(yīng)中共十八大的戰(zhàn)略目標(biāo)，“三生空間”相關(guān)研究逐漸成熟。而“多規(guī)合一”目標(biāo)下的國土空間規(guī)劃正處于嘗試階段，廣西區(qū)內(nèi)僅在賀州市開通試點(diǎn)。如何采用“三生空間”研究成果來指導(dǎo)“多規(guī)合一”背景下的國土空間規(guī)劃是本次研究內(nèi)容。李廣東等以理論和實(shí)踐相結(jié)合定量識別了“三生空間”主導(dǎo)功能[1]；黃金川等對“三生空間”相關(guān)研究進(jìn)行梳理，提出“三生空間”研究的框架體系[2]；徐磊等統(tǒng)籌國土空間均衡發(fā)展，定量與定性相結(jié)合對國土空間發(fā)展格局進(jìn)行重構(gòu)[3]。

2017年1月中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《省級空間規(guī)劃試點(diǎn)方案》提出以主題功能區(qū)劃為基礎(chǔ)，科學(xué)劃定“三區(qū)三線”。王穎等總結(jié)分析了“三生空間”和“三區(qū)三線”的內(nèi)涵和適用性，并對區(qū)域空間規(guī)劃的方法進(jìn)行初步的探索[4]；張駿杰等在“多規(guī)合一”的基礎(chǔ)上采用遺傳算法對國土空間進(jìn)行優(yōu)化[5]；陳紅等運(yùn)用LANDSCAPE模型對鄭州市2020年土地利用空間布局進(jìn)行預(yù)測，欲尋找既能保護(hù)生態(tài)又能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國土空間優(yōu)化方法[6]；袁勇利用現(xiàn)有的“多規(guī)合一”成果來指導(dǎo)國土空間規(guī)劃[7]。

“三生空間”的研究方法相對成熟，而“三區(qū)三線”的國土空間規(guī)劃仍處于探索階段。國土空間優(yōu)化缺乏從空間的發(fā)展目標(biāo)與其價(jià)值的屬性出發(fā)，長遠(yuǎn)發(fā)展的角度來綜合考慮空間布局的協(xié)調(diào)性和合理性。因此，本文嘗試采用“三生空間”功能服務(wù)價(jià)值評估和國土空間規(guī)劃成果來優(yōu)化空間布局，多種發(fā)展目標(biāo)的情景下，對城市總體規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃沖突區(qū)域進(jìn)行空間優(yōu)化，以期利用現(xiàn)有研究成果指導(dǎo)“多規(guī)合一”背景下的玉林中心城區(qū)國土空間規(guī)劃。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

玉州區(qū)位于廣西的東南側(cè)，是玉林市的中心城區(qū)。全區(qū)常住人口40萬。該區(qū)域有入選2017年中國500強(qiáng)企業(yè)的玉柴集團(tuán)，公司總資產(chǎn)344億元。還有以南方黑芝麻為代表大型民營集團(tuán)，是國內(nèi)最大的糊類健康產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)。玉州區(qū)有28座中小型水庫，以國家一級保護(hù)區(qū)的蘇煙水庫為代表，總庫容5189.53萬m3。西北部是玉林的名山佛子山，群山環(huán)抱，山清水秀，擁有豐富的自然資源。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的土地利用數(shù)據(jù)來源于遙感解譯成果；本文選定的農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格系中國農(nóng)業(yè)信息部官方網(wǎng)站公布數(shù)據(jù)；人口、經(jīng)濟(jì)等相關(guān)數(shù)據(jù)來自廣西統(tǒng)計(jì)局和玉林市統(tǒng)計(jì)局；基準(zhǔn)地價(jià)以及征地拆遷補(bǔ)償標(biāo)注來源于玉林市自然資源局；TEEB（生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性）數(shù)據(jù)來源于de Groot等的研究數(shù)據(jù)集[8]；玉林市土地利用總體規(guī)劃、玉林市城市總體規(guī)劃等相關(guān)數(shù)據(jù)來源于生產(chǎn)項(xiàng)目成果。

2 “三生空間”功能價(jià)值評估

2.1 “三生空間”分類

參考謝高地等的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類體系和李廣東等的“三生空間”功能分類體系，對研究區(qū)“三生空間”功能進(jìn)行分類[8-9]，生態(tài)功能劃分為氣候調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)等10種具體功能；生產(chǎn)功能包含：食物、原料等農(nóng)作物生產(chǎn)，以及維持生物多樣性的生態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)，以及商品與服務(wù)產(chǎn)品的加工服務(wù)型生產(chǎn)等4種具體功能；生活功能具體為居住、交通、公服、生活保障等5種為人類生活衍生的多種具體功能。詳見表1所示。

表1 生態(tài)-生產(chǎn)-生活空間功能分類表

表2 生態(tài)-生產(chǎn)-生活功能單位價(jià)值表（元/hm2）

2.2 評估方法

根據(jù)謝高地等研究成果提出的當(dāng)量表，采用區(qū)域自然條件修正的方法，選用生物、物理過程法及價(jià)值替代法計(jì)量玉州區(qū)功能價(jià)值。

2.2.1 區(qū)域修正

當(dāng)量表測算結(jié)果為全國平均水平，需經(jīng)過區(qū)域自然條件的修正。自然差異表現(xiàn)為凈初級生產(chǎn)力、植被覆蓋度、降水和土壤等，對當(dāng)量表進(jìn)行區(qū)域自然條件修正。公式如下：

2.2.2 緩和突發(fā)事件

具備抵抗自然突發(fā)的重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)能力，根據(jù)de Groot等人公開的TEEB數(shù)據(jù)集[8]。計(jì)算方法如下：

2.2.3 授粉

以劉鵬飛等研究的蜜蜂授粉對農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)效益作評估為基準(zhǔn)，公式如下：

2.2.4 初級生產(chǎn)力

初級生產(chǎn)力是自然有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)作用的重要價(jià)值，生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力為NPP和單位有機(jī)質(zhì)功能價(jià)值的乘積，也就是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)有機(jī)物質(zhì)的價(jià)值[12]。公式如下：

2.2.5 商品與服務(wù)產(chǎn)品生產(chǎn)功能

商品與服務(wù)產(chǎn)品功能是人類活動進(jìn)化衍生的產(chǎn)物，包括工業(yè)、金融、服務(wù)等生產(chǎn)價(jià)值。公式如下：

2.2.6 居住承載功能

居住承載功能是人類賴以生存的空間承載，居住承載功能是評估人類住宅及其附屬的公共設(shè)施的價(jià)值評估，可根據(jù)研究區(qū)的基準(zhǔn)地價(jià)來確定住宅承載功能價(jià)值。公式如下：

2.2.7 交通與公共服務(wù)承載功能

交通運(yùn)輸、公共服務(wù)承載功能采用替代法來測算，根據(jù)地區(qū)公布的征地拆遷補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)來核算該項(xiàng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。公式如下：

2.2.8 基本生活保障功能

根據(jù)地區(qū)平均壽命統(tǒng)計(jì)，保障生存時(shí)間內(nèi)的基本生活條件，遵循土地利用的可持續(xù)發(fā)展原則，測算區(qū)域的人口承載能力[13]，計(jì)算公式如下：

2.2.9 就業(yè)保障功能

隨著社會的不斷發(fā)展，適齡勞動者需面臨隨著市場調(diào)整引來的挑戰(zhàn)，適齡勞動者需面對相應(yīng)的壓力和生存困難。土地承載力與人口產(chǎn)生沖突的時(shí)候，部分勞動人口即將面臨失業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。失業(yè)保險(xiǎn)價(jià)值計(jì)算公式如下：

2.3 評估結(jié)果

運(yùn)用以上“三生空間”功能價(jià)值測度方法，結(jié)合前人的生態(tài)服務(wù)價(jià)值測算方法，測算玉州區(qū)各地類的空間功能價(jià)值。

3 國土空間優(yōu)化方法

本文采用的國土空間優(yōu)化方法參考張駿杰等采用的3類目標(biāo)函數(shù)模型，綜合考慮國土空間沖突區(qū)域的空間功能價(jià)值和國土空間布局的合理性，欲使城市總體規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃沖突區(qū)域的價(jià)值最大化與布局最優(yōu)化。首先需要明晰土地利用總體規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)紅線規(guī)劃的主要內(nèi)容，其次通過疊加確定3類規(guī)劃下農(nóng)業(yè)空間、城鎮(zhèn)空間和生態(tài)空間（表3）的沖突區(qū)域。由于缺少生態(tài)保護(hù)紅線的相關(guān)數(shù)據(jù)，本文將土地利用總體規(guī)劃和城市總體規(guī)劃沖突的以生態(tài)服務(wù)為主的區(qū)域歸為生態(tài)空間。農(nóng)業(yè)空間分為基本農(nóng)田和一般耕地，基本農(nóng)田按照國家相關(guān)法律法規(guī)不能改變；城鎮(zhèn)空間分為建成區(qū)和拓展區(qū)，其中建成區(qū)一般難以改變其現(xiàn)狀；生態(tài)空間分為禁止開發(fā)區(qū)和二級管控區(qū)，禁止開發(fā)區(qū)也受相關(guān)法律法規(guī)限制無法改變。因此，與永久基本農(nóng)田、建成區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)沖突的區(qū)域全部調(diào)整為以上3類，其他沖突類型采用本文方法進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 國土空間價(jià)值

空間價(jià)值反映不同國土空間類型多種功能價(jià)值的高低，空間價(jià)值越高越能體現(xiàn)其在以經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目標(biāo)的城鎮(zhèn)的重要性，反之越不利于城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。基于“三生空間”功能價(jià)值測算結(jié)果，結(jié)合農(nóng)業(yè)空間、城鎮(zhèn)空間和生態(tài)空間的劃定，以空間功能價(jià)值最大化為導(dǎo)向，采用相應(yīng)的空間功能對其空間價(jià)值進(jìn)行度量：

3.2 國土空間布局緊湊度

緊湊度表征單位空間的聚合程度，為避免土地利用過于破碎，加入空間布局緊湊度的調(diào)控顯得很有必要，計(jì)算方法如下：

3.3 國土空間協(xié)調(diào)度

單位空間的調(diào)整還需考慮其自身與周圍的協(xié)調(diào)度，協(xié)調(diào)度描述不同過空間之間的耦合度，耦合度越高表明國土空間之間關(guān)聯(lián)性越好。因此，在國土空間優(yōu)化的過程中將生產(chǎn)與生活共同作用產(chǎn)生的舒適度納入此次優(yōu)化方法中，用協(xié)調(diào)度表征單位空間與相鄰環(huán)境的協(xié)調(diào)性：

3.4 總目標(biāo)函數(shù)

為尋求空間價(jià)值與空間布局的最優(yōu)解，對以上3類目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)一：

4 結(jié)果與分析

根據(jù)疊加統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，城市總體規(guī)劃與土地利用總體規(guī)劃沖突斑塊有30個(gè)，根據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)可直接將其中28塊圖斑確定優(yōu)化結(jié)果，其余2塊圖斑利用以上優(yōu)化模型對玉州區(qū)進(jìn)行國土空間優(yōu)化。通過計(jì)算可得2塊圖斑三大指標(biāo)具體數(shù)據(jù)對比，從表4中看出圖斑1城市總體規(guī)劃與土地利用規(guī)劃分別將其劃定為拓展區(qū)與二級管控區(qū)，相比之下土規(guī)劃定的二級管控區(qū)的空間價(jià)值與緊湊度更優(yōu)于城市總體規(guī)劃的拓展區(qū)，其協(xié)調(diào)度一樣的條件下最終優(yōu)化為二極管控區(qū)；圖斑2通過數(shù)據(jù)對比可得，城市總體規(guī)劃的拓展區(qū)空間價(jià)值相對比較高，但是緊湊度為0，協(xié)調(diào)度一樣，根據(jù)現(xiàn)有研究成果確定權(quán)重，通過加權(quán)計(jì)算結(jié)果顯示土規(guī)的二級管控區(qū)為最優(yōu)解。最終得到價(jià)值與布局最優(yōu)的國土空間優(yōu)化結(jié)果。

表4 斑塊相關(guān)數(shù)據(jù)對比

借助ArcGIS平臺將優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行可視化處理，與優(yōu)化前進(jìn)行對比。從圖1和圖2中可以看出，城市規(guī)劃與土地規(guī)劃的非沖突區(qū)域相較于優(yōu)化前分布更為集中連片，而城市總體規(guī)劃與土地利用總體規(guī)劃的沖突區(qū)域大部分屬于拓展區(qū)。

圖1 優(yōu)化前國土空間

圖2 優(yōu)化后國土空間

采用單位空間價(jià)值、緊湊度和協(xié)調(diào)度3個(gè)指標(biāo)來評價(jià)單位空間變更前后的差異。通過優(yōu)化結(jié)果統(tǒng)計(jì)表（表5）可知，優(yōu)化后的國土空間價(jià)值為8.2億元，比城市總體規(guī)劃高42%，比土地利用總體規(guī)劃高41%，滿足了城鎮(zhèn)以經(jīng)濟(jì)發(fā)展為主要目標(biāo)的需求；優(yōu)化后的國土空間平均緊湊度為2.65，比城市總體規(guī)劃高33%，比土地利用總體規(guī)劃高35%，空間聚合度相比優(yōu)化前更高，有效的解決了區(qū)域空間破碎化的問題，逐漸向以“雙核、一帶、多軸”的景觀格局發(fā)展；優(yōu)化后的國土空間平均協(xié)調(diào)度為1.73，比城市總體規(guī)劃高6%，比土地利用總體規(guī)劃高12%，保證了單位空間與相鄰空間協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)空間結(jié)構(gòu)趨向更優(yōu)融合度發(fā)展。

表5 國土空間優(yōu)化結(jié)果

5 結(jié)論與討論

本文利用“三生空間”的相關(guān)研究成果來指導(dǎo)“多規(guī)合一”背景下的國土空間優(yōu)化。選定空間價(jià)值、緊湊度和協(xié)調(diào)度3個(gè)目標(biāo)函數(shù)。首先對研究區(qū)“三生空間”功能進(jìn)行分類，生態(tài)功能劃分10種具體功能，生產(chǎn)功能劃分4種具體功能，生活功能劃分為5種具體功能。測算各空間相對應(yīng)的功能價(jià)值。其次結(jié)合緊湊度和協(xié)調(diào)度模型構(gòu)成國土空間優(yōu)化模型。通過3個(gè)目標(biāo)函數(shù)計(jì)算得到國土空間優(yōu)化結(jié)果，并對其結(jié)果進(jìn)行分析。得到以下結(jié)論：

（1）雖然本次研究缺少生態(tài)保護(hù)紅線規(guī)劃的數(shù)據(jù)，但是本文構(gòu)建的國土空間優(yōu)化方法能有效的解決“多規(guī)合一”背景下國土空間沖突問題。國土空間優(yōu)化后空間空間價(jià)值優(yōu)化后比城市總體規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃分別提升42%、41%；緊湊度優(yōu)化后比城市總體規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃分別提升33%、35%；協(xié)調(diào)度優(yōu)化后比城市總體規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃分別提升6%、12%。從沖突的區(qū)域來看，大部分是城市為發(fā)展不斷向外擴(kuò)張導(dǎo)致的，其中城鎮(zhèn)空間中的拓展區(qū)比較多，說明玉州區(qū)正在積極推動新型城鎮(zhèn)化建設(shè)。

（2）從管理層面來考慮，不管是新型城鎮(zhèn)化發(fā)展還是生態(tài)文明建設(shè)的需求下，實(shí)施一套適用性較強(qiáng)的國土空間優(yōu)化方法能有效解決不同行政區(qū)國土空間規(guī)劃的難題。從行政管理等級來看，市級的國土空間規(guī)劃更容易實(shí)施，從數(shù)據(jù)可獲取性來說，也是市級的國土空間規(guī)劃更容易操作。探索國土空間優(yōu)化的方法不僅能提升空間價(jià)值和布局合理性，而且也是追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展為主要目標(biāo)的時(shí)代所急需的。

本文為解決“多規(guī)合一”背景下的國土空間規(guī)劃提供了技術(shù)支撐，該方法合理地調(diào)控區(qū)域發(fā)展方向上的土地變更范圍，促進(jìn)國土空間從空間價(jià)值和空間布局方面綜合考慮選定最優(yōu)的配置。但是采用“三生空間”功能價(jià)值指導(dǎo)“三區(qū)三線”的國土空間規(guī)劃的處于初步探索階段，研究方法存在一些明顯不足之處：

（1）“三生空間”和“三區(qū)三線”的內(nèi)涵有相似之處，同時(shí)也存在部分內(nèi)容不相匹配，如何科學(xué)完善的對國土空間分類促進(jìn)兩類空間分類關(guān)聯(lián)性是后續(xù)研究的一大難題。

（2）本文部分參數(shù)的設(shè)定參考了其他研究區(qū)的研究成果，然而從地理的空間特征來看，本文的研究結(jié)果并不是最理想的，因此科學(xué)的修正地理因素成為今后進(jìn)一步研究的內(nèi)容。