丘陵地區(qū)“三生空間”功能識別與分析
——以仁壽縣為例

鐘詩怡, 楊青娟

西南交通大學(xué)建筑學(xué)院, 四川 成都611756

自改革開放以來，中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會面貌日新月異，城鎮(zhèn)化率從1978 年的17.9%經(jīng)45 年發(fā)展已提升至2023 年的63.8%。然而由城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速推進(jìn)引發(fā)的一系列人口膨脹、城鎮(zhèn)用地?zé)o序擴(kuò)張、土地利用效率低下、環(huán)境污染日益加劇的“城市病”以及農(nóng)村空心化、老弱化、污損化、非農(nóng)化的“鄉(xiāng)村病”[1]日益突出，中國未來可持續(xù)發(fā)展面臨困境。在此背景下，“三生”理念在國家政策導(dǎo)向下不斷發(fā)展與更新，倡導(dǎo)“三生”共融理念、科學(xué)識別和分析“三生空間”以協(xié)調(diào)城鄉(xiāng)空間布局及改善人居環(huán)境，成為建設(shè)國家生態(tài)文明、優(yōu)化國土空間開發(fā)的重要內(nèi)容。

中國作為典型的山地國家，山區(qū)面積約占全國面積的三分之二，合理開發(fā)利用山區(qū)土地資源，是優(yōu)化國土空間布局的重要途徑之一[2]。我國西南丘陵地區(qū)山地多、平地少、土地資源匱乏、城鎮(zhèn)發(fā)展增量空間有限，隨著城鄉(xiāng)建設(shè)用地不斷擴(kuò)張，農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間受到擠壓、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化[3]等資源環(huán)境問題愈來愈不容忽視，相比于平原沃野千里，丘陵地區(qū)在發(fā)展過程中需要更加關(guān)注土地的高效利用。

“三生”空間是土地綜合利用的風(fēng)向標(biāo)，當(dāng)前國外學(xué)者對于空間功能分區(qū)的理論與研究在城市規(guī)劃方面應(yīng)用廣泛[4-7]，且在土地多功能性[8-9]方面的研究內(nèi)核與“三生”空間理念息息相關(guān)。國內(nèi)學(xué)者在“三生”空間識別與分類方面的研究成果較為豐富，主要分為定性分類和定量識別兩種主流方法[10]，其中土地利用類型歸并法將三生空間體系與具體的土地利用類型相銜接，便于后續(xù)進(jìn)行“三生”空間格局的優(yōu)化。通過結(jié)合已有分類方法并進(jìn)一步疊加地形因子分析，有利于反映丘陵地區(qū)在國家發(fā)展政策下“三生”空間布局尚存的問題，為區(qū)域格局優(yōu)化提供建議。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

仁壽縣位于四川省眉山市，屬都江堰黑龍灘灌區(qū)（丘陵灌區(qū)），位處北緯29°51′16″，東經(jīng)104°12′42″。據(jù)最新行政規(guī)劃，全縣共轄4 個街道、26 個鎮(zhèn)、2 個鄉(xiāng)，因國土空間利用與鄉(xiāng)鎮(zhèn)政策與定位息息相關(guān)，為更科學(xué)分析其2020 年“三生”空間布局狀況，仍采用2020 年前舊版行政區(qū)劃，即轄60 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。全縣面積2 608 km2；地貌以丘陵為主，地勢自西北向東南傾斜；屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。境內(nèi)有省內(nèi)第一座大型引蓄灌溉工程黑龍灘水庫，控灌仁壽、井研、簡陽三縣田土。2020 年仁壽全縣生產(chǎn)總值457.38 億元，三產(chǎn)結(jié)構(gòu)為20.8:35.5:43.7。近年來，仁壽縣城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展迅速，耕地保護(hù)壓力加劇、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型面臨瓶頸、自然生態(tài)屏障脆弱等問題頻繁出現(xiàn)，“三生”空間的協(xié)調(diào)與共融是仁壽縣可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的問題。

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

以仁壽縣2020 年landsat8 遙感影像及中科院LUCC 數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源?；谳椛涠?biāo)、大氣校正等預(yù)處理基礎(chǔ)，采用ENVI 監(jiān)督分類提取水域、林地、耕地、建設(shè)用地及未利用地，分類后結(jié)果通過編輯分類圖像、合并、結(jié)果聚合等工具處理，經(jīng)真實(shí)roi 驗(yàn)證Kappa 系數(shù)為0.92，滿足研究精度要求；進(jìn)一步通過GIS 目視解譯及地類拆解細(xì)化監(jiān)督分類結(jié)果，最終得到仁壽縣土地利用數(shù)據(jù)。

1.3 土地利用分類體系

參考2017 版《土地利用現(xiàn)狀分類》和中科院CNLUCC 數(shù)據(jù)分類體系在仁壽縣所涵蓋的地類，結(jié)合丘陵地區(qū)土地利用特征，得仁壽縣土地利用分類體系，如表1 所示。

表1 仁壽縣土地利用分類體系Tab. 1 Land use classification system of Renshou County

1.4 仁壽縣“三生”空間功能分類體系

空間是功能的載體，“三生”空間實(shí)質(zhì)是以土地利用功能為基礎(chǔ)，根據(jù)地域空間為人類提供的各類產(chǎn)品和服務(wù)劃分的功能空間[11]。不同的功能分布和使用強(qiáng)度可使土地利用效能表現(xiàn)出“三生”功能的主次高低且具有復(fù)合性，基于此對仁壽縣各類用地所發(fā)揮的“三生”空間功能強(qiáng)度進(jìn)行評分[1,12]。進(jìn)而參考城市“三生”空間功能組合模式[13]，依據(jù)表中各地類的“三生”功能強(qiáng)弱得出相應(yīng)“三生”空間復(fù)合類型，如表2 所示。

表2 仁壽縣“三生”空間類型表Tab. 2 Types of “production, living and ecological spaces” in Renshou County

將所得“三生”空間類型按其主導(dǎo)“三生”功能進(jìn)行劃分，可得到仁壽縣“三生”空間功能分類體系（圖2）。

圖1 仁壽縣區(qū)位圖Fig. 1 Location map of Renshou County

圖2 仁壽縣“三生”空間功能分類體系Fig. 2 Spatial functional classification system of “production, living and ecological spaces” in Renshou County

1.5 仁壽縣“三生”空間格局分析方法

為進(jìn)一步分析仁壽縣“三生”空間結(jié)構(gòu)布局，研究聚焦縣域和鄉(xiāng)鎮(zhèn)兩種尺度：縣域?qū)用娌捎寐鍌惼澢€和基尼系數(shù)全面反映出仁壽縣整體“三生”用地分布均衡狀況；鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面采用均衡度、優(yōu)勢度及專門化程度反映局部地區(qū)“三生”用地的均衡程度與區(qū)域優(yōu)勢，并與地區(qū)高程因子疊加分析。具體研究方法闡釋如表3 所示。

表3 “三生”空間格局分析方法Tab. 3 Pattern analysis methods of "production, living and ecological spaces"

2 結(jié)果與分析

2.1 縣域“三生”空間布局均勻度分析

基于洛倫茲曲線的圖形規(guī)律，曲線下凹離絕對平均線越遠(yuǎn)，分配越不平均。經(jīng)計(jì)算，仁壽縣各類“三生”用地洛倫茲曲線如圖3 所示，可直觀得出四條曲線的下凹程度為主生產(chǎn)空間＜主生態(tài)空間＜均衡空間＜主生活空間，四類“三生”空間在布局均勻度上存在較為明顯的差異，其中主生產(chǎn)空間在仁壽各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布相最均衡，而主生活空間的分布最不均衡。

圖3 仁壽縣“三生”空間洛倫茲曲線Fig. 3 Lorentz curve of “production, living and ecological spaces”in Renshou County

表4 為仁壽縣“三生”空間基尼系數(shù)，可定量分析研究區(qū)各“三生”用地類型分布的均衡程度與等級。由表中數(shù)據(jù)可得，仁壽縣“三生”用地分布的均衡程度共存在四個等級，主生產(chǎn)空間（0.12）分布絕對均勻，主生態(tài)空間（0.22）分布較為均勻，均衡空間（0.32）分布相對合理，而主生活空間（0.49）在鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的分布差距較大。

表4 仁壽縣2020 年“三生”空間基尼系數(shù)Tab. 4 Gini coefficient of “production, living and ecological spaces” in Renshou County

2.2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)“三生”空間布局均勻度分析

圖4 為仁壽縣“三生”空間均衡度與優(yōu)勢度直方圖與分布圖。全縣均衡度均值為0.57，優(yōu)勢度均值為0.43，其中均衡度最高的五個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為縣域西北部的視高（0.86）、文林（0.78）、清水（0.66）、龍正（0.65）和南部的汪洋（0.71），主要位于縣重點(diǎn)建設(shè)發(fā)展區(qū)域，地區(qū)的政策背景和行政地位決定了該類區(qū)域較為重視社會生產(chǎn)生活功能建設(shè)，相較于其他區(qū)域彌補(bǔ)了主生活空間的不足，因此“三生”均衡度較高。優(yōu)勢度最高的五個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中農(nóng)（0.38）、新店（0.42）、里仁（0.45）、青崗（0.45）、謝安（0.47），主要位于縣域中部地勢較低且平緩、地面水系豐富的區(qū)域，其優(yōu)勢均屬于農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，主生產(chǎn)空間對于地區(qū)具有支配地位。

圖4 仁壽縣“三生”空間均衡度與優(yōu)勢度直方圖與分布圖Fig. 4 Balance and dominance of “production, living and ecological spaces” in Renshou County

2.3 “三生”用地專門化分析

區(qū)位熵（Q）表示的是某鄉(xiāng)鎮(zhèn)的某類“三生用地”的比例與該鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地總面積占全縣總面積的比例的比值，即洛倫茲曲線的斜率。當(dāng)Q＞1 時，則認(rèn)為該類“三生”空間在該地區(qū)的專門化程度較高，具有一定區(qū)域優(yōu)勢，Q 值越大優(yōu)勢越顯著。各類“三生”用地在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布情況如下（圖5）：

圖5 仁壽縣各類“三生”空間區(qū)位熵分布圖Fig. 5 Locational entropy of “production, living and ecological spaces” in Renshou County

（1）主生產(chǎn)空間：仁壽縣為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大縣，該類空間在全縣分布最為均衡，因此大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Q值大于或接近于1，體現(xiàn)出主生產(chǎn)空間在仁壽縣占據(jù)整體區(qū)域優(yōu)勢，其中中農(nóng)（1.41）、里仁（1.38）、新店（1.32）Q 值最高。經(jīng)與地形因子疊加后分析，具有主生產(chǎn)空間優(yōu)勢的地區(qū)明顯集中分布于縣域中部地勢較低且平緩處，地表水資源豐富，自然地理?xiàng)l件有利于大面積農(nóng)田分布。

（2）主生活空間：該類空間的Q 值存在較大差異。視高（5.89）、文林（4.57）汪洋（2.10）、朱嘉（2.04）總面積僅占全縣面積的11%，但分布有全縣41%的主生活空間，表明城鎮(zhèn)化進(jìn)程快，主生活空間占據(jù)區(qū)域優(yōu)勢。鄉(xiāng)鎮(zhèn)間不同的區(qū)域定位與發(fā)展政策是主生活空間發(fā)展懸殊的主要原因，而與地形因子的直接關(guān)聯(lián)性較弱。

（3）主生態(tài)空間：仁壽縣林業(yè)資源豐富，且該類空間在全縣分布較為均衡，有近50%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)Q值大于1。其中識經(jīng)（1.79）、松峰（1.78）、高家（1.78）、景賢（1.73）專門化優(yōu)勢較為明顯。經(jīng)與地形因子疊加后分析，具有主生態(tài)空間優(yōu)勢的鄉(xiāng)鎮(zhèn)明顯集中于地勢較高的山區(qū)，城鎮(zhèn)開發(fā)程度低，森林資源廣泛分布，與主生產(chǎn)空間區(qū)位熵分布呈現(xiàn)出相反趨勢。

（4）均衡空間：該類空間在全縣分布相對合理，因此各鄉(xiāng)鎮(zhèn)Q 值存在一定差異，有近30%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)Q 值大于1。其中始建（2.86）、方加（2.19）、鐘祥（2.12）的專門化程度最為突出。經(jīng)與地形因子疊加后分析，具有均衡空間優(yōu)勢的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要集中于地勢較平坦地帶且為縣重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。

3 討論

研究以土地利用的“三生”功能為著眼點(diǎn)，結(jié)合分級賦分制與土地利用歸并法構(gòu)建仁壽縣“三生”功能識別分類體系，并通過空間洛倫茲曲線、基尼系數(shù)、均衡度及優(yōu)勢度等方法及疊加地形因子分析仁壽縣2020 年“三生”空間結(jié)構(gòu)布局。研究結(jié)果表明：仁壽縣主生產(chǎn)空間在全縣分布最為平均，且面積上占據(jù)絕對優(yōu)勢，以滿足全縣最基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，地表水源豐富且地勢較低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)表現(xiàn)出更顯著的農(nóng)業(yè)優(yōu)勢；主生活空間在鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布差異明顯，中心城區(qū)城鎮(zhèn)生活用地面積大而集中，其他地區(qū)農(nóng)村聚居點(diǎn)面積小而分散，進(jìn)一步體現(xiàn)出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)城鎮(zhèn)化建設(shè)差異較大；仁壽縣森林資源豐富，主生態(tài)空間在全縣分布較為均勻，其中地形起伏較大建設(shè)難度較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其主生態(tài)空間優(yōu)勢更為明顯。仁壽縣均衡空間在全縣分布相對合理，以縣域建設(shè)發(fā)展中心和中部地勢平緩地區(qū)專門化程度更為突出。

基于上述研究結(jié)果，對仁壽縣未來“三生”空間規(guī)劃提出如下建議：

維持主生產(chǎn)空間在仁壽縣均衡的分布態(tài)勢，嚴(yán)格落實(shí)基本農(nóng)田紅線，打造“天府糧倉”丘區(qū)示范區(qū)；進(jìn)一步完善仁壽縣作為丘陵灌區(qū)控灌關(guān)鍵點(diǎn)的渠系灌溉體系，以保障全縣及鄰縣的農(nóng)業(yè)用水；積極引導(dǎo)農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)與主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，深化平壩淺丘地區(qū)的既有農(nóng)業(yè)優(yōu)勢，探索深丘地區(qū)的潛在農(nóng)業(yè)資源，以柑橘、糧油等為特色形成集中連片、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)空間。

不同的地理環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平使得仁壽縣主生活空間與均衡空間在全縣分布存在明顯差異，還需進(jìn)一步構(gòu)建梯度合理的城鎮(zhèn)體系，統(tǒng)籌布局高效的產(chǎn)業(yè)空間，同時加強(qiáng)公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、完善公服體系覆蓋度，逐步縮小各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的差距。

進(jìn)一步平衡主生態(tài)空間在全縣的分布，嚴(yán)格遵守生態(tài)保護(hù)紅線，為仁壽縣社會的持續(xù)發(fā)展建立堅(jiān)實(shí)生態(tài)屏障；對于具有生態(tài)功能的灌區(qū)大型水庫還需建立健全水質(zhì)保護(hù)機(jī)制；保護(hù)現(xiàn)有河流及渠系廊道，加強(qiáng)綠色生態(tài)帶建設(shè)，促進(jìn)該類空間生態(tài)效益及附屬功能效益的提升。

不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)在自然地理與社會經(jīng)濟(jì)上的稟賦差異使其存在不同的土地職能，應(yīng)考慮深入發(fā)展各鄉(xiāng)鎮(zhèn)具有優(yōu)勢的“三生”用地同時保障基本“三生”功能的均衡，因地制宜地調(diào)整和平衡“三生”用地布局。