陜西省“三生空間”土地利用結(jié)構(gòu)分析

賀曉暉

(陜西地建土地勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，西安 710075)

0 引言

土地是人類賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，土地利用方式在很大程度上能夠直接影響區(qū)域的生態(tài)環(huán)境變化。近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，建設(shè)用地的需求急劇增加，土地利用結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。陜西省地處我國內(nèi)陸腹地，地貌類型復(fù)雜，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略和“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，陜西省邁入迅速發(fā)展的時(shí)代，城鎮(zhèn)建設(shè)用地急劇擴(kuò)張，隨之而來的是大量生態(tài)和農(nóng)業(yè)用地不斷被侵占，導(dǎo)致出現(xiàn)了環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)紊亂、土地集約利用效率低下等一系列問題，嚴(yán)重影響了人類的生存和發(fā)展。因此，迫切需要完善陜西省的土地利用空間結(jié)構(gòu)，促進(jìn)三生空間的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)陜西省經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

自中共十八大初次提出“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”的總體要求[1]，三生用地成為了土地利用研究的熱點(diǎn)[2-10]，但目前仍處于研究探索階段，尚未形成完整的理論體系。本文通過對(duì)陜西省第二次土地調(diào)查分類體系重新歸類整理，建立了陜西省三生空間與土地調(diào)查分類之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從市級(jí)層面分析研究陜西省三生空間功能結(jié)構(gòu)的分布特征，以期為陜西省土地利用相關(guān)政策的制定和國土空間功能的優(yōu)化提供參考。

1 研究區(qū)概況

陜西，簡稱“陜”或“秦”，省會(huì)為古都西安，位于我國西北地區(qū)內(nèi)陸腹地，橫跨黃河和長江兩大流域中部，是連接中國東、中部地區(qū)和西北、西南的重要樞紐。地處105°29′E～111°15′E， 31°42′N～39°35′N之間，地勢南北高、中間低，南北最長878.0 km，東西最寬517.3 km，周邊與山西、河南、湖北、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、重慶接壤，全省總面積20.56×104km2，占全國土地面積的2.14%，2019年年末常住人口3 876.21 萬人，全省下轄西安、寶雞、榆林、漢中等十個(gè)市及楊凌農(nóng)業(yè)示范區(qū)。北山和秦嶺把陜西分為三大自然區(qū)，北部是黃土高原區(qū)，中部是關(guān)中平原區(qū)，南部是秦巴山地。全省縱跨三個(gè)氣候帶，南北氣候差異較大，陜南屬北亞熱帶氣候，關(guān)中及陜北大部屬暖溫帶氣候，陜北北部長城沿線屬中溫帶氣候，全省年平均氣溫9～16 ℃，自南向北、自東向西遞減。全省多年平均降水量676 mm，降水南多北少。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文基于陜西省第二次土地調(diào)查分類體系[11]，以土地利用的主導(dǎo)功能作為劃分依據(jù)，結(jié)合陜西省的實(shí)際情況，借鑒文獻(xiàn)[12-17]關(guān)于三生空間的分類方法，對(duì)陜西省第二次土地調(diào)查體系進(jìn)行重新歸類，建立了陜西省三生空間分類體系(表1)，按照其分類體系將陜西省2018年度土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，得到了三生空間數(shù)據(jù)。

表1 陜西省三生空間分類體系

2.2 三生空間結(jié)構(gòu)分析方法

景觀格局分析法常用來研究景觀結(jié)構(gòu)的組成特征及其空間配置關(guān)系，區(qū)位熵是由哈蓋特提出的一種衡量某區(qū)域要素空間分布情況的指標(biāo)[18]。本文引入了景觀格局指標(biāo)中的多樣性指數(shù)、集中化指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)等計(jì)量模型及區(qū)位熵，分析研究陜西省三生空間功能結(jié)構(gòu)的分布特征。

1)多樣化指數(shù)。本文采用吉布斯-馬丁的多樣化指數(shù)來分析研究陜西省各市級(jí)三生空間功能類型的多樣化情況，其表達(dá)如式(1)所示。

(1)

式中：GM表示某地區(qū)三生空間功能多樣化指數(shù)；fi表示的是第i種類型空間功能的面積；n表示的是三生空間二級(jí)分類的數(shù)目。GM數(shù)值越高，表示該地區(qū)土地空間功能多樣化的程度越高。

2)集中化指數(shù)。集中化指數(shù)是用來衡量三生空間功能類型集中化程度的參數(shù)，其表達(dá)如式(2)所示。

I=(Ai-R)/(M-R)

(2)

式中：I表示某地區(qū)三生空間功能的集中化指數(shù)；Ai表示該地區(qū)各空間功能類型累計(jì)百分比之和；M表示集中分布于某一空間功能類型時(shí)的累計(jì)百分比之和；R表示高一層次區(qū)域各空間功能類型的累計(jì)百分比之和。I值越大，表示該地區(qū)空間功能類型的集中化程度越高。

3)優(yōu)勢度指數(shù)。優(yōu)勢度指數(shù)是衡量某地區(qū)由少數(shù)幾種空間功能類型控制程度的參數(shù)，與多樣化指數(shù)相反，某地區(qū)優(yōu)勢度指數(shù)越高，其多樣性指數(shù)就越低，其表達(dá)如式(3)所示。

(3)

式中：D表示某地區(qū)三生空間功能的優(yōu)勢度指數(shù)；S表示某地區(qū)各空間功能類型的總面積；Si表示第i種類型空間功能的面積；n表示三生空間二級(jí)分類的數(shù)目。

4)均勻度指數(shù)。均勻度指數(shù)是衡量三生空間功能類型均勻分配程度的參數(shù)，其表達(dá)如式(4)所示。

(4)

式中：E表示的是某地區(qū)三生空間功能的均勻度指數(shù)；S表示某地區(qū)各空間功能類型的總面積；Si表示第i種類型空間功能的面積；n表示三生空間二級(jí)分類的數(shù)目。E值越大，表示該地區(qū)各種空間功能類型分配越均勻。

5)區(qū)位熵，表達(dá)如式(5)所示。

Qi=(fi/∑fi)/(Fi/∑Fi)

(5)

式中：Qi表示某地區(qū)三生空間功能區(qū)位熵；fi表示第i種類型空間功能的面積；Fi表示高一層次區(qū)域第i種類型空間功能的面積。Qi<1，表示第i種功能類型不具備區(qū)位意義，反正，該功能類型具有區(qū)位意義。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)陜西省各市級(jí)2018年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合三生空間分類體系，計(jì)算出陜西省各市級(jí)三生空間二級(jí)分類功能結(jié)構(gòu)，如表2所示。

表2 陜西省各市級(jí)三生空間二級(jí)分類功能結(jié)構(gòu) %

根據(jù)式(1)至式(5)計(jì)算出陜西省各市級(jí)三生空間功能多樣化指數(shù)、集中化指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)、區(qū)位熵，并利用ArcGIS軟件對(duì)陜西省三生空間功能分布特征進(jìn)行分析研究。

表3 陜西省各市級(jí)三生空間功能多樣化指數(shù)、集中化指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)

由表3可以看出：①陜西省三生空間功能多樣化指數(shù)呈現(xiàn)出南低北高的分布格局，其中榆林市、咸陽市、西安市多樣化指數(shù)較高，說明這些地區(qū)土地功能類型較為齊全，主要原因是西安市作為省會(huì)城市，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，土地功能比較齊全，而榆林市、咸陽市各種土地利用類型均有分布。漢中市、安康市、商洛市三生空間功能多樣化指數(shù)較低，主要是因?yàn)檫@三個(gè)地區(qū)位于陜南秦巴山地，林地面積占地區(qū)總面積的比例較大，林地生態(tài)空間占比均大于77%，但其他土地利用空間功能類型占比較小。②陜西省三生空間功能集中化指數(shù)大致呈現(xiàn)南北高中間低的分布格局，其中漢中市、安康市、商洛市三生空間功能集中化程度較高，渭南市、咸陽市三生空間功能集中化程度較低，主要是因?yàn)殛兡锨匕蜕降赝恋仡愋鸵粤值貫橹?，土地利用類型較為集中。③陜西省三生空間功能優(yōu)勢度指數(shù)大致呈現(xiàn)南高北低分布格局，與多樣性指數(shù)分布格局相反，陜南秦巴山地的三生空間功能優(yōu)勢度指數(shù)最高。④陜西省三生空間功能均勻度指數(shù)呈現(xiàn)南低北高的分布格局，其中榆林市、西安市、咸陽市的均勻度指數(shù)較高，說明這三個(gè)地區(qū)三生空間功能分布較為均勻，漢中市、安康市、商洛市的均勻度指數(shù)較低，主要是因?yàn)檫@三個(gè)地區(qū)的林地生態(tài)空間占比較大，分布較為集中。

表4 陜西省各市級(jí)三生空間功能區(qū)位熵指數(shù)

由表4可以看出，陜西省林地生態(tài)空間在延安市、寶雞市、安康市、漢中市、商洛市的區(qū)位指數(shù)均大于1，具有區(qū)位意義，主要是因?yàn)檫@些地區(qū)林地分布廣泛，林地生態(tài)空間占比均在50%以上，林地總面積約占全省林地面積的80%；牧草地生態(tài)空間在延安市、榆林市的區(qū)位指數(shù)大于1，具有區(qū)位意義，主要是因?yàn)殛兾魇√烊荒敛莸刂饕植荚谶@兩個(gè)地區(qū)，牧草地生態(tài)空間占比相當(dāng)較大，草地總面積占全省草地面積的81.66%；除延安市、銅川市外，其余八個(gè)地區(qū)水域生態(tài)空間的區(qū)位指數(shù)相差不大，具有區(qū)位意義，主要是由于河流水面、水庫水面、內(nèi)陸灘涂在陜西省各市級(jí)均有分布，但銅川市、延安市水域生態(tài)空間占比較小，均小于1%；其他生態(tài)空間在渭南市、榆林市的區(qū)位指數(shù)大于1，具有區(qū)位意義，其中榆林市最為突出，主要是因?yàn)殛兾魇【硟?nèi)的自然保留地如鹽堿地、沼澤地、沙地主要分布在這兩個(gè)地區(qū)，總面積占全省自然保留地面積的99.76%；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間在榆林市、西安市、銅川市、咸陽市、渭南市的區(qū)位指數(shù)均大于1，具有區(qū)位意義。其中咸陽市、渭南市兩個(gè)地區(qū)最為突出，主要是因?yàn)檫@兩個(gè)地區(qū)地勢平坦，光、熱、水、土等自然條件優(yōu)越，是陜西省的重點(diǎn)糧食生產(chǎn)區(qū)，耕地、園地分布廣泛，占地區(qū)總面積的比例均在50%以上；工礦生產(chǎn)空間在榆林市、銅川市、咸陽市、渭南市、西安市的區(qū)位指數(shù)均大于1，具有區(qū)位意義；城鎮(zhèn)生活空間寶雞市、銅川市、渭南市、咸陽市、西安市的區(qū)位指數(shù)均大于1，具有區(qū)位意義。其中西安市最為突出，主要是因?yàn)槲靼沧鳛槭?huì)城市，城市用地占比較大，占全省城市用地總面積的51%；農(nóng)村生活空間在寶雞市、銅川市、渭南市、西安市、咸陽市的區(qū)位指數(shù)均大于1，具有區(qū)位意義，主要是因?yàn)檫@些地區(qū)位于關(guān)中平原，人口占比較大，因此村莊用地分布廣泛；其他生活空間在寶雞市、榆林市、銅川市、西安市、渭南市、咸陽市的區(qū)位指數(shù)均大于1，具有區(qū)位意義。綜合上述分析，除其他生態(tài)空間外，其余八個(gè)空間類型在各地區(qū)均有分布，區(qū)位意義顯著。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)陜西省土地利用情況，構(gòu)建了陜西省三生空間分類與土地利用調(diào)查分類的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以2018年度土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從多樣性指數(shù)、集中化程度、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、區(qū)位熵等方面對(duì)陜西省三生空間功能分布特征進(jìn)行分析研究，最終得出以下結(jié)論。

陜西省三生空間功能結(jié)構(gòu)的分布差異比較顯著。多樣化指數(shù)呈現(xiàn)出南低北高的分布格局，陜南三地區(qū)多樣化指數(shù)較低，其他各地區(qū)多樣化指數(shù)相差不大；集中化指數(shù)大致呈現(xiàn)南北高中間低的分布格局，其中陜南三地區(qū)集中化指數(shù)較高，渭南市集中化指數(shù)最低；優(yōu)勢度指數(shù)大致呈現(xiàn)南高北低分布格局，與多樣性指數(shù)分布格局相反，多樣性指數(shù)越高，其優(yōu)勢度指數(shù)越低；均勻度指數(shù)呈現(xiàn)南低北高的分布格局，其中榆林市均勻度指數(shù)最高，陜南三地區(qū)均勻度指數(shù)最低。除其他生態(tài)空間外，其余八個(gè)空間類型在各地區(qū)的區(qū)位意義顯著。

本文借鑒眾多學(xué)者的三生空間分類方法，依據(jù)土地利用調(diào)查分類，建立了三生空間分類體系。但實(shí)際上有些土地類型存在多種空間功能，如坑塘水面不僅有生產(chǎn)功能，某種程度上也存在生態(tài)功能，如何更加合理的劃分生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間需要進(jìn)一步研究。

基于數(shù)據(jù)獲取的局限性，本研究僅從市級(jí)層面對(duì)陜西省三生空間功能的分布情況進(jìn)行了研究，未來可以從縣級(jí)層面進(jìn)行更加深入的研究，為陜西省土地相關(guān)政策的制定及國土空間規(guī)劃的優(yōu)化提供參考，促進(jìn)陜西省土地利用的可持續(xù)發(fā)展。