“三生空間”分類及其功能評價

孫瀅悅 黃茹月 陳鵬 張立峰

摘要：為促進(jìn)區(qū)域生產(chǎn)、生活、生態(tài)3種空間的合理性布局，提出一種新的“三生空間”功能評價方法，以探究3種空間發(fā)展的不足。以吉林省為例，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析技術(shù)，得到吉林省“三生空間”土地利用圖;在地理國情普查內(nèi)容的基礎(chǔ)上，篩選到22個“三生空間”功能評價指標(biāo)因子，并構(gòu)建其指標(biāo)體系;以新型木桶理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建“三個空間”功能評價模型，進(jìn)而實現(xiàn)“三生空間”功能評價。結(jié)果表明，生態(tài)空間功能值為0.09，是3種空間發(fā)展過程中的短板，亟待解決未來的發(fā)展問題;生活空間功能值為0.24，處于居中狀態(tài)，雖不是發(fā)展的短板，但相比生產(chǎn)空間發(fā)展速度差距較大，因此，須要及時進(jìn)行調(diào)整;生產(chǎn)空間功能值為0.74，說明吉林省的生產(chǎn)空間比其他2個空間發(fā)展快，體現(xiàn)出三者間發(fā)展的差距。未來吉林省的發(fā)展重點除了要發(fā)展生產(chǎn)空間之外，還應(yīng)重點關(guān)注發(fā)展生態(tài)空間和生活空間，達(dá)到“三生空間”的平衡發(fā)展，為吉林省未來“三生空間”可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：“三生空間”;木桶理論;吉林省;功能評價;歸一化;權(quán)重

中圖分類號：F323.2?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）14-0298-07

十八大報告指出，促進(jìn)生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀，明確提出五位一體發(fā)展總布局，全面推進(jìn)文明建設(shè)。隨著時代的快速發(fā)展，建設(shè)用地不斷擴(kuò)張，導(dǎo)致空間上發(fā)展無序、人地關(guān)系緊張、空間結(jié)構(gòu)失衡等，這在一定程度上制約了我國的可持續(xù)發(fā)展。為了有效控制這類問題，許多學(xué)者在“三生空間”方面進(jìn)行了許多研究。國外學(xué)者目前在“三生空間”的空間規(guī)劃理念方面研究較多，貫穿于西方現(xiàn)代城市規(guī)劃的理論研究和具體實踐中[1]，尤其在國土分區(qū)方面研究較深，學(xué)者們主要從土地利用多功能識別、國土空間的開發(fā)優(yōu)化等[2]角度對“三生空間”進(jìn)行分析研究，并提出了很多關(guān)于“三生空間”的理論框架。Kates等認(rèn)為，土地生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能之間有一定的相互作用，在協(xié)調(diào)人地關(guān)系和實現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展方面起重要作用[3-6]。在“三生空間”的功能分類中，從土地利用視角看，可根據(jù)人們對不同土地覆蓋類型的生產(chǎn)投入、活動維持能力進(jìn)行功能的劃分[7]。從生態(tài)系統(tǒng)角度看，Costanza等將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值細(xì)分為17類[8];Groot等從生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、棲息、生產(chǎn)、信息等功能出發(fā)，構(gòu)建分類框架體系，然后在生態(tài)系統(tǒng)4種功能的基礎(chǔ)上補(bǔ)充承載功能，并將其定義為土地的景觀價值[9]。國外學(xué)者對于不同類型的住宅、商業(yè)、工業(yè)等用地的適宜性評價較多[10-11]。國內(nèi)學(xué)者在“三生空間”評價方面的研究方法主要有功能空間分類法和量化識別三生功能分類法。金貴主要結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行多要素疊置評價[12];陶慧等主要利用空間相互作用的方法進(jìn)行評價[13];王成等對重慶市鄉(xiāng)村“三生空間”功能耦合協(xié)調(diào)的時空特征與格局演化進(jìn)行研究[14];劉繼來等以中國“三生空間”分類評價與時空格局研究為基礎(chǔ)，分析其分類評價與時空格局的現(xiàn)狀[15];對于新型木桶理論，國內(nèi)學(xué)者在教育管理方面的研究較多，目前在“三生空間”評價方面的研究較少，王明旭等在對綠色礦山建設(shè)水平評價中應(yīng)用到新型木桶理論[16]。采用新型木桶理論評價“三生空間”，可以直觀地了解“三生空間”發(fā)展的短板和發(fā)展是否平衡，并根據(jù)短板提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，這是目前在評價方面較新穎的方法?！叭臻g”的研究是國土空間規(guī)劃的重要組成部分，是跨生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、規(guī)劃學(xué)等多學(xué)科的交叉研究。“三生空間”包括生活空間、生產(chǎn)空間和生態(tài)空間。生活空間是人們?nèi)粘Ｉ罨顒铀褂玫目臻g，為人們的生活提供必要的空間條件;生產(chǎn)空間具有專門化特征，是人們從事生產(chǎn)活動在一定區(qū)域內(nèi)形成的特定功能區(qū);生態(tài)空間是具有生態(tài)防護(hù)功能，對于維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境健康具有重要作用，能夠提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)的地域空間。本研究以吉林省為例，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）平臺根據(jù)其“三生空間”現(xiàn)狀進(jìn)行土地分類，同時基于地理國情普查內(nèi)容，構(gòu)建“三生空間”功能評價指標(biāo)體系，運用層次分析法計算各評價指標(biāo)的權(quán)重，采用新型木桶理論方法，實現(xiàn)吉林省“三生空間”的功能評價，以期更好地評價“三生空間”，找出生產(chǎn)、生活、生態(tài)三者間的平衡點和短板，并依據(jù)其短板提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，進(jìn)而讓研究區(qū)的發(fā)展更加平衡。該研究成果將服務(wù)于當(dāng)?shù)卣块T土地利用規(guī)劃的編制和相關(guān)政策的執(zhí)行，同時也可為未來區(qū)域可持續(xù)發(fā)展起到非常重要的作用。

1 研究區(qū)概況

吉林省位于我國東北地區(qū)（40°52′～46°18′N，121°38′～131°17′E），東西最長約750 km，南北最寬約600 km，總面積為18.7萬km2，約占全國總面積的2%，居全國第14位。人口數(shù)為2 704.6萬人。轄1個自治州、8個地級市、57個縣（市、區(qū)）、3個自治縣。吉林省土地資源在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為以農(nóng)用地為主體，“三多一少” 的特點，即農(nóng)用地多、耕地多、耕地后備資源多、建設(shè)用地少。布局上表現(xiàn)為區(qū)域差異顯著，大致呈現(xiàn)東林、中農(nóng)、西牧的格局，即東部以林地為主，占東部總面積的81%;中部以耕地為主，占中部總面積的61.7%;西部草地、濕地和荒地較多，占西部總面積的36.6%。吉林省還是世界聞名的黑土帶，黑土面積約110萬hm2，黑土耕地面積約83.2萬hm2，占全省耕地面積的15%，黑土區(qū)糧食產(chǎn)量占全省糧食產(chǎn)量的50%以上。

2 研究方法與數(shù)據(jù)

2.1 研究方法

2.1.1 新型木桶理論 木桶原理是由美國管理學(xué)家彼得·德魯克提出的，別稱木桶理論、水桶原理或短板理論、水桶短板管理理論，其內(nèi)容是由很多塊長短不一的木板組成的木桶，木桶的盛水量不是取決于最長的那一塊木板，而是取決于最短的那一塊木板[17-18]，傳統(tǒng)木桶理論的焦點在最短的木板上，是因為它決定了木桶的盛水量。在傳統(tǒng)木桶理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合對“三生空間”的評價需求，本研究采用新型木桶理論。新型木桶理論將傳統(tǒng)木桶理論單一的補(bǔ)短思維轉(zhuǎn)變?yōu)榧汝P(guān)注最短木板又重視最長木板，同時注重長短木板的差值大小。最短木板影響木桶是否達(dá)到盛水量，最長木板決定木桶可能達(dá)到的最大盛水潛力，標(biāo)志著木桶自身的特色，同時也提供了其他各木板的發(fā)展參照，最長木板和最短木板的差值又表明木桶盛水的增量空間大小。新型木桶理論是一個新的、互補(bǔ)的、相互協(xié)作的整體，從而可達(dá)到一個更加平衡的狀態(tài)。

為了更好地對研究區(qū)“三生空間”進(jìn)行評價，本研究采用新型木桶理論的評價模型，該模型可以直觀地反映吉林省“三生空間”狀態(tài)是否平衡。把“三生空間”比作一個木桶，那么組成這個木桶的木板就包括生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間[19]（圖1）。只有切實找到它們之間的短板，才能對研究區(qū)提出合理的改進(jìn)建議，進(jìn)而較好地促進(jìn)吉林省的可持續(xù)發(fā)展。

2.1.2 指標(biāo)歸一化處理 研究區(qū)“三生空間”功能的評價指標(biāo)值是根據(jù)《吉林統(tǒng)計年鑒》、第一次全國地理國情普查、影像提取和各項規(guī)劃資料進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計計算得到的，不同的指標(biāo)具有不同的量綱和數(shù)量級。因此，為了確保評價結(jié)果的可靠性，須要對各個指標(biāo)體系的原始值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，避免單位和數(shù)量級給評價結(jié)果帶來影響。歸一化公式如下：

式中：yij表示第i個評價單元的j指標(biāo)經(jīng)過歸一化處理后的指標(biāo)數(shù)值;xij表示第i個評價單元的j指標(biāo)的原始值。

2.1.3 指標(biāo)權(quán)重確定 層次分析法是一種功能較強(qiáng)的系統(tǒng)分析方法，土地是一個多層次、多指標(biāo)的復(fù)雜評價體系，采用專家打分法來確定指標(biāo)權(quán)重，可操作性不強(qiáng)，所以本研究采用主觀賦權(quán)法中的層次分析法來確定指標(biāo)權(quán)重。

2.1.3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型 分析具體問題時，將有關(guān)的各個評價因子按照不同的屬性分解成最高層、中間層和最底層及目標(biāo)、準(zhǔn)則和方案等層次，某一層的因素對于上一層的因素有一定的影響，同時也會對下一層的因素起到相關(guān)作用（圖2）。

2.1.3.2 構(gòu)建判斷矩陣 通過各因素之間的兩兩比較確定合適的標(biāo)度。在建立層次結(jié)構(gòu)后，須要比較因子及下屬指標(biāo)的各個比重，要實現(xiàn)定性向定量轉(zhuǎn)化，需要有定量的標(biāo)度，結(jié)合專家打分最終得到判斷矩陣表格。以A表示目標(biāo);ui、uj（i，j=1，2，…，n）表示因素;uij表示ui對uj的相對重要性數(shù)值，并由uij組成A-U判斷矩陣。

2.1.3.3 權(quán)重計算 根據(jù)各個評價指標(biāo)相對于上一層評價指標(biāo)的重要性確定其在評價中的比例，即權(quán)重值。

2.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源包括全國土地利用圖[來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn）]、吉林省土地利用數(shù)據(jù)（根據(jù)全國土地利用數(shù)據(jù)獲得）、《2018年吉林統(tǒng)計年鑒》、吉林省社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、吉林省規(guī)劃戰(zhàn)略中的數(shù)據(jù)、地理國情普查數(shù)據(jù)。

3 “三生空間”分類方法

3.1 分類原則

土地是一個綜合的自然地理概念，其生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能相互聯(lián)系和統(tǒng)一，由于不同地域空間的土地利用具有獨特性、復(fù)雜性、交叉性、綜合性等特點，土地資源所表現(xiàn)出的功能主次高低不同。因此，為了滿足當(dāng)?shù)卣恋毓芾淼男枨螅狙芯恳罁?jù)土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)，遵循科學(xué)性、實用性、綜合性、主導(dǎo)性等原則，以土地的生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能為主導(dǎo)[20]，根據(jù)其多功能性，對研究區(qū)各地類進(jìn)行“三生空間”歸并，分為4個一級類、13個二級類和25個三級類，并構(gòu)建“三生空間”用地分類體系（表1）。

依據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)土地體系分為3級，第1級分類為生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地、生活生產(chǎn)用地和生產(chǎn)生態(tài)用地，主要體現(xiàn)主體功能;第2級分類是第1級的細(xì)化，主要明確土地的具體服務(wù)功能;第3級分類則是第2級分類的土地利用類型[21]。

在研究區(qū)內(nèi)，生態(tài)用地主要包括重點調(diào)節(jié)生態(tài)用地、一般調(diào)節(jié)生態(tài)用地、生態(tài)容納用地，其中重點調(diào)節(jié)生態(tài)用地包括土壤保持用地、防風(fēng)固沙用地、河岸防護(hù)用地和生物多樣性保護(hù)用地[22];一般調(diào)節(jié)生態(tài)用地人類開發(fā)較少，且主要以生態(tài)功能為主，包括林地、草地和濕地;生態(tài)容納用地包括沙地、鹽堿地和裸巖石礫地，由于重點調(diào)節(jié)生態(tài)用地、一般調(diào)節(jié)生態(tài)用地和生態(tài)容納用地人類利用較少，但其具有重要的生態(tài)價值，所以將其劃分為生態(tài)用地。

生態(tài)生產(chǎn)用地包括牧草地、用材林地和漁業(yè)養(yǎng)殖池，由于這類地物既具有生產(chǎn)功能又具有生態(tài)功能，但生態(tài)功能高于生產(chǎn)功能，所以稱之為生態(tài)生產(chǎn)用地。

生活生產(chǎn)用地主要包括城鎮(zhèn)建成區(qū)用地、農(nóng)村生活用地和工商生產(chǎn)用地。由于這類地物既有生產(chǎn)功能又具生活功能，所以將其歸并為生活生產(chǎn)用地。

生產(chǎn)生態(tài)用地主要包括耕地。糧食是人們生活的基石，而耕地具有較強(qiáng)的生產(chǎn)功能，同時也具有部分生態(tài)功能，所以將其劃分為生產(chǎn)生態(tài)用地。為了方便提取，本研究將生態(tài)用地和生態(tài)生產(chǎn)用地歸并為生態(tài)空間，生產(chǎn)生態(tài)用地歸并為生產(chǎn)空間，生活生產(chǎn)用地歸并為生活空間。

3.2 分類提取

根據(jù)“3.1”節(jié)中的分類原則和分類體系，采用先區(qū)分再分類的方法，同時借助ArcGIS平臺，在全國土地利用圖的基礎(chǔ)上提取吉林省“三生空間”分布范圍，將全省土地分為生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間（圖3）。再利用ArcGIS平臺對各類空間進(jìn)行屬性查詢、提取，將研究區(qū)土地按生態(tài)空間、生產(chǎn)空間、生活空間分別提取，提取結(jié)果分別見圖4、圖5、圖6。

4 “三生空間”功能評價

4.1 功能評價指標(biāo)體系構(gòu)建

“三生空間”功能評價指標(biāo)體系應(yīng)遵循綜合性、科學(xué)性、實用性、目的性等原則構(gòu)建，為了更好地對研究區(qū)“三生空間”進(jìn)行評價，以生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能為基礎(chǔ)，根據(jù)建立指標(biāo)體系的原則，結(jié)合吉林省“三生空間”的實際發(fā)展情況，并借鑒國內(nèi)外有關(guān)“三生空間”的研究成果，構(gòu)建研究區(qū)“三生空間”功能評價指標(biāo)體系，共包括22個評價因子（表2）。

4.2 權(quán)重計算

利用層次分析法，根據(jù)各評價指標(biāo)相對于上一層評價指標(biāo)的重要性確定其在評價中的比例，即權(quán)重值，進(jìn)而得出“三生空間”功能評價的各指標(biāo)權(quán)重（表3）。

4.3 模型構(gòu)建

本研究基于新型木桶理論對吉林省“三生空間”功能進(jìn)行量化評價，以反映研究區(qū)在空間上的發(fā)展情況。“三生空間”建設(shè)的3種空間中最大的參量總值和最小的參量總值之差可反映出的“三生空

間”的發(fā)展?jié)摿16]。通過“三生空間”功能評價指標(biāo)的評判，可以直觀地看出“三生空間”當(dāng)前的發(fā)展水平，更好地對研究區(qū)建設(shè)進(jìn)行指導(dǎo)。亦可對研究區(qū)自身進(jìn)行評判，尋找出其短板，還可以作為評判三生空間建設(shè)水平的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

4.3.1 “三生空間”建設(shè)水平量化

式中：X表示總量值，反映各參量影響下的總量化值;ζi表示A、B、C 3種參量值，其中A表示生產(chǎn)空間所得參量值，B表示生活空間所得參量值，C表示生態(tài)空間所得參量值。

為了反映研究區(qū)“三生空間”建設(shè)的總體水平，采用新型木桶理論模型進(jìn)行分析。公式（1）即應(yīng)用了新型木桶理論最短木板效應(yīng)。由模型可知，任何一個參量沒有達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)以上，不僅不能貢獻(xiàn)量化值， 還會因為某個空間建設(shè)沒有達(dá)到合格要求而使量化值為負(fù)，從而拉低總得分值，進(jìn)而給研究區(qū)整體建設(shè)帶來影響。

4.3.2 三生空間的發(fā)展空間量化

式中：L表示取3種空間量化值中的最大值;M表示取3種空間量化值中的最小值;Y表示發(fā)展空間量化值，反映最小參量值的發(fā)展空間，其值越大，說明研究區(qū)的發(fā)展?jié)摿υ酱蟆?/p>

4.4 評價結(jié)果

為了了解研究區(qū)“三生空間”中各空間之間的差距，對比得出最差的空間建設(shè)相較最好的空間建設(shè)有多大的發(fā)展?jié)摿Γx取“三生空間”最高的參量值與最低的參量值進(jìn)行分析，得出“三生空間”的發(fā)展空間量化值。該量化數(shù)學(xué)模型應(yīng)用的是新型木桶理論最長木板和最短木板的差值。只要“三生空間”中任何一個空間正在推動整體發(fā)展，不管其最短木板多短，最長木板所代表參量的量化值和最短木板所代表參量的量化值之間的差值越大，說明整個研究區(qū)越能夠從最長木板所代表的參量建設(shè)中勻出時間和精力投入到最短木板所代表參量的建設(shè)中，那么最短木板所代表參量的建設(shè)就可以得到加強(qiáng)，其提升空間逐漸減小。

利用“三生空間”功能評價指標(biāo)體系與模型計算出的研究區(qū)“三生空間”建設(shè)水平量化值為0.36，如以1為平衡點，則可以看出，吉林省“三生空間”發(fā)展并不平衡。從表4可以看出，首先，生態(tài)空間（0.09）是3種空間發(fā)展過程中的短板，說明吉林省生態(tài)空間在未來亟待調(diào)整，其發(fā)展?jié)摿σ沧畲?其次，依據(jù)新型木桶理論發(fā)現(xiàn)，吉林省生活空間（024）處于三者的居中狀態(tài)，并不是發(fā)展的短板，但相比生產(chǎn)空間差距也較大，因此，也須要進(jìn)行調(diào)整;最后，生產(chǎn)空間值為0.74，說明吉林省的生產(chǎn)空間相比其他2個空間發(fā)展最快，體現(xiàn)出三者間發(fā)展的差距。在未來吉林省的發(fā)展重點除了發(fā)展生產(chǎn)空間之外，還應(yīng)重點關(guān)注發(fā)展生態(tài)空間和生活空間，以求達(dá)到“三生空間”的平衡發(fā)展。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

本研究依據(jù)地理國情普查內(nèi)容，考慮到土地的多功能性，構(gòu)建“三生空間”分類體系，將研究區(qū)土地分為4個一級類，13個二級類。同時，從土地的生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能出發(fā)構(gòu)建“三生空間”評價體系，共包含22個評價因子。以吉林省作為研究區(qū)，采用新型木桶理論研究方法，并依據(jù)該理論建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)了對吉林省“三生空間”的分類及功能評價，通過對比證明，該方法具有科學(xué)性、可行性，另外可通過生產(chǎn)、生活、生態(tài)3個空間的量化值為吉林省平衡建設(shè)的具體實施提供指導(dǎo)。

5.2 討論

本研究采用新型木桶理論研究方法，實現(xiàn)了對吉林省“三生空間”的功能評價，可以直觀了解到研究區(qū)的短板，根據(jù)其短板實施相應(yīng)的改進(jìn)措施，從而使研究區(qū)的發(fā)展達(dá)到平衡狀態(tài)，這也是較新穎的評價方法。但目前對新型木桶理論的研究還不是很透徹，存在一定的誤差。另外，本研究在利用層次分析法計算權(quán)重時，主觀因素較多，與客觀賦值聯(lián)系較少，因此對結(jié)果的呈現(xiàn)具有一定誤差，有待于在今后研究與實踐中進(jìn)一步完善。

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收稿日期：2019-09-05

基金項目：吉林省社會科學(xué)院規(guī)劃項目（編號：201903）。

作者簡介：孫瀅悅（1980—），女，吉林四平人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，從事旅游資源規(guī)劃與災(zāi)害風(fēng)險管控研究。Tel：（0434）3292077;E-mail：syy800201@126.com。

通信作者：陳 鵬，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，從事自然災(zāi)害風(fēng)險評估與應(yīng)急管理研究。Tel：（0434）3292077;E-mail：pp11290@163.com。