郴州市“三生”空間適宜性評價及其特征分析

韋志飛,黃輝

摘 要：“生產(chǎn)—生活—生態(tài)”空間（“三生”空間）適宜性評價是國土空間規(guī)劃和管理的基礎(chǔ)，對于協(xié)調(diào)國土空間開發(fā)與保護、平衡區(qū)域發(fā)展具有重要意義。以湖南省郴州市為研究對象，首先基于空間適宜性構(gòu)建評價指標體系，開展“三生”空間適宜性評價，定量劃分“三生”空間；然后依據(jù)適宜性評價結(jié)果，對“三生”空間的空間分布特征、“三生”空間適宜性耦合協(xié)調(diào)特征及其空間自相關(guān)性進行分析。結(jié)果表明：（1）生產(chǎn)空間和生活空間適宜性具有相似的空間分布特征，生態(tài)空間適宜性分布格局則呈相反空間分布特征；（2）生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間總體呈現(xiàn)顯著的空間異質(zhì)性分布格局，分別占國土面積的21.91%、5.97%和72.12%；（3）“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度等級及其冷熱點空間分布與“三生”空間分布格局具有較強的一致性，高、較高、中等、較低、低度協(xié)調(diào)區(qū)域面積分別占國土面積的10.33%、20.89%、23.73%、20.15%、24.90%。

關(guān)鍵詞：“三生”空間；適宜性評價；耦合協(xié)調(diào)度；空間自相關(guān)；郴州市

中圖分類號：F301.2? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1672-5603（2023）03-61-08

Evaluation and Characteristics Analysis of the Production-living-ecological Space Suitability in Chenzhou Prefecture

Wei Zhifei1，2， Huang Hui1，2

（1.Hunan Key Laboratory of Land Resources Evaluation and Utilization，Changsha Hunan 410119;

2.Hunan Land and Resources Planning Institute，Changsha Hunan 410119）

Abstract：Evaluating production-life-ecology space （PLES） suitability is the basis of territorial spatial planning and management and is essential for coordinating territorial spatial development and protection and balancing regional development. Taking Chenzhou City， Hunan Province， as the research object， firstly， the evaluation index system was constructed based on spatial suitability. Then， PLES suitability evaluation was carried out， and PLES was quantitatively classified. Finally， according to the results of the PLES suitability evaluation， the spatial distribution characteristics of the PLES， the coupling and coordination characteristics of the PLES suitability， and its spatial autocorrelation were analyzed. Results indicated that： （1） The suitability of production space and living space had similar spatial distribution characteristics， while the ecological spatial suitability distribution pattern had the opposite spatial distribution characteristics; （2） Production space， living space， and ecological space， in general， showed a significant spatial heterogeneous distribution pattern， accounting for 21.91%， 5.97% and 72.12% of the national territory respectively; （3） The spatial distribution of the coupling coordination level of PLES and its cold hotspots had a strong consistency with the distribution pattern of PLSES， with the area of high， higher， medium， lower and low coordination areas accounting for 10.33%， 20.89%， 23.73%， 20.15% and 24.90% of the national territory respectively.

Keywords：PLES; suitability evaluation; coupling coordination degree; spatial autocorrelation; Chenzhou prefecture

0 引言

土地系統(tǒng)是區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)之間的重要紐帶，合理配置土地利用方式有利于協(xié)調(diào)平衡經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設(shè)[1]。黨的十八大報告提出“促進生產(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，為“三生”空間優(yōu)化指明了方向[2]?！吨泄仓醒?國務(wù)院關(guān)于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施的若干意見》明確提出了“在資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價的基礎(chǔ)上，科學(xué)有序統(tǒng)籌布局生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)等功能空間”的編制要求，“三生”空間優(yōu)化布局已成為建立并實施國土空間規(guī)劃體系的重要基礎(chǔ)?！叭笨臻g是由生產(chǎn)—生活—生態(tài)構(gòu)成的多功能復(fù)合體，其功能是否協(xié)調(diào)將對人們的生產(chǎn)水平、生活質(zhì)量和生態(tài)產(chǎn)品供給產(chǎn)生重大影響[3]。國土空間具有動態(tài)演化的特征，能夠反映“三生”空間的功能變化，經(jīng)濟社會發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變致使國土空間的發(fā)展模式從單一功能向“三生”的綜合協(xié)調(diào)型轉(zhuǎn)變，這種協(xié)同關(guān)系是耦合和協(xié)調(diào)程度的反映。因此，明確區(qū)域“三生”空間格局的特征，協(xié)調(diào)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)動下的空間功能和土地利用結(jié)構(gòu)，是實現(xiàn)區(qū)域“三生”空間均衡協(xié)調(diào)發(fā)展的有效途徑。

目前已有關(guān)于PLES功能耦合協(xié)調(diào)研究從區(qū)域、網(wǎng)格或多尺度耦合層面開展的。劉潔等[4]從區(qū)域尺度揭示了福建省龍巖市鄉(xiāng)村三生空間功能耦合協(xié)調(diào)度時空分布演變規(guī)律，張揚等[5]以區(qū)縣為分析單元分析了成渝城市群“三生空間”功能耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，Wang等[6]利用耦合協(xié)調(diào)度模型對2005—2015年中國340個地級市城市生態(tài)空間的發(fā)展狀況進行了綜合評價，F(xiàn)u等[7]在網(wǎng)格尺度上對1990—2018年河南省國土空間協(xié)調(diào)功能進行了評價，Lin等[8]利用耦合協(xié)調(diào)模型量化了寧波市不同尺度（行政單元、網(wǎng)格和綜合多尺度）下的土地利用協(xié)同程度以及城市可持續(xù)發(fā)展水平。本文根據(jù)郴州市的生態(tài)環(huán)境基底、社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建“三生”空間適宜性評價指標體系，定量識別研究區(qū)“三生”空間，并在“三生”空間適宜性評價結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用耦合協(xié)調(diào)度模型在網(wǎng)格尺度上分析研究區(qū)“三生”空間適宜性耦合協(xié)調(diào)特征，以揭示網(wǎng)格尺度下“三生”空間功能的協(xié)調(diào)狀態(tài)，為后續(xù)深入多尺度國土空間功能耦合協(xié)調(diào)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)，研究成果以期為區(qū)域國土空間規(guī)劃和管理，優(yōu)化國土空間開發(fā)格局提供參考與建議。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

郴州市位于湖南東南部，地處南嶺山脈與羅霄山脈交錯、長江水系與珠江水系分流的地帶，地理坐標24°53′～26°50′ N，112°13′～114°14′ E（圖1），土地總面積約1.9萬km2。境內(nèi)地貌以山丘為主，地勢東南高西北低，東南部以山地為主體，西北部以丘陵、崗地、平原為主。屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，多年平均氣溫17.4 ℃，多年平均降水量1 452.1 mm。下轄北湖區(qū)、蘇仙區(qū)、桂陽縣、宜章縣、永興縣、嘉禾縣、臨武縣、汝城縣、桂東縣、安仁縣、資興市等11個縣（市、區(qū)），2020年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值2 503.07億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比為11.3∶38.7∶50.0，常住人口466.71萬人，城鎮(zhèn)化率58.18%。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

研究數(shù)據(jù)包括“三生”空間劃分數(shù)據(jù)源和“三生”空間適宜性評價指標體系數(shù)據(jù)源。其中，2020年土地利用類型遙感監(jiān)測空間分布數(shù)據(jù)、2019年年度1KM植被指數(shù)（NDVI）空間分布數(shù)據(jù)和2020年年平均氣溫及年降水量數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https：//www.resdc.cn/），空間分辨率為1 km。數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺（http：//www.gscloud.cn），空間分辨率為30 m。主要道路、水系、縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地數(shù)據(jù)來源于全國矢量電子地圖數(shù)據(jù)，其中主要道路包括鐵路、高速公路、國道、省道和縣道。上述數(shù)據(jù)經(jīng)坐標變換和投影處理后統(tǒng)一至CGCS2000坐標系統(tǒng)，并經(jīng)重采樣將柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)一空間分辨率為1 km。

2 研究方法

2.1 “三生”空間適宜性評價

2.1.1 評價指標體系構(gòu)建

“三生”空間適宜性旨在評價生態(tài)保護、城鎮(zhèn)建設(shè)、生產(chǎn)發(fā)展等國土空間保護利用方式的適宜程度[9]。參考相關(guān)研究[8，10-12]，同時考慮數(shù)據(jù)的獲取性與可操作性，從地形地貌、氣候因素、植被條件及區(qū)位因素4方面構(gòu)建了“三生”空間適宜性評價指標體系，并采用分等賦分法對各評價因子劃分等級（表1），其中坡度按照《第三次全國國土調(diào)查技術(shù)規(guī)程》（TD/T 1055-2019）中耕地坡度分級方法進行分級，其它指標等級劃分參考相關(guān)文獻[8-9，13-15]或按照自然間斷點分級法劃分。

2.1.2 “三生”空間適宜性綜合評價及等級劃分

“三生”空間適宜性綜合得分采用加權(quán)和法計算，具體公式為[8]：

[Fij=Wij?fij]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （式1）

式中，[Fij]為評價單元[i]的綜合得分，[j]為“三生”空間。值越大，對應(yīng)的函數(shù)強度越大。[Wij]為評價指標權(quán)重，[fij]為評價指標得分。利用自然間斷點分級法將“三生”空間適宜性綜合得分由高至低依次劃分為“適宜”“較適宜”“較不適宜”“不適宜”4個等級。

2.2 “三生”空間識別

“三生”空間適宜性評價結(jié)果能夠客觀反映各現(xiàn)狀“三生”空間單元在空間分布的適宜程度，遵循“生態(tài)—生活—生產(chǎn)”次序和最適宜原則得到“三生”空間優(yōu)化格局[16]，即：遵循最適宜原則得到“三生”空間功能的空間格局，即以“三生”空間適宜性等級最高的功能類型作為其利用方式，或在“三生”空間功能適宜等級相同情況下，按照“生態(tài)—生活—生產(chǎn)”先后順序依次確定其利用方式。

2.3 “三生”空間適宜性耦合協(xié)調(diào)度分析

2.3.1 耦合協(xié)調(diào)度模型構(gòu)建

從“三生”空間格局與其適宜性耦合關(guān)聯(lián)視角，利用耦合協(xié)調(diào)度模型評價區(qū)域“三生”空間的耦合協(xié)調(diào)程度及其功能間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平，模型[17]為：

[C=Up×Ul×UeUp+Ul+Ue333]? ? ? ? ? （式2）

[T=α×Up+β×Ul+γ×Ue（α=β=γ=1/3）]? （式3）

[D=C×T]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （式4）

式中，[C]為耦合度；[T]為“三生”空間總體適宜度；Up、Ul和Ue分別為生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間適宜度；[D]為耦合和協(xié)調(diào)度，值越大表示“三生”空間適宜性耦合協(xié)調(diào)程度越高。采用自然間斷點分級法將耦合協(xié)調(diào)度劃分為“高”“較高”“中等”“較低”“低”5個等級。

2.3.2 空間自相關(guān)分析

利用空間自相關(guān)分析表征“三生”空間適宜性耦合協(xié)調(diào)度的空間格局，分別使用全局Moran’s I和局部空間關(guān)聯(lián)指標LISA反映全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)。公式如下[9]：

[Moran'sI=ni=1nj=1nwijxi-xxj-xi=1nj=1nwiji=1nxi-x2]? （式5）

[LISAi=nxi-xj=1nwijxj-xi=1nxj-x2]? ? ? ? ? ? ? ? ?（式6）

式中，[n]為柵格總數(shù)；[xi]和[xj]分別是柵格[i]和[j]的耦合協(xié)調(diào)度值；[x]是所有柵格耦合協(xié)調(diào)度均值；[wij]是用來衡量兩個柵格關(guān)系強度的空間權(quán)重矩陣。Moran’s I的取值范圍是－1～1，小于0表示空間自相關(guān)為負，大于0表示空間自相關(guān)為正。LISA值大于0表示相似的較高或較低的值聚集在目標柵格周圍，屬于熱點區(qū)域；小于0的表示柵格具有高（低）值或低（高）值鄰居，屬于冷點區(qū)域。

3 結(jié)果與分析

3.1 “三生”空間適宜性空間分布

根據(jù)郴州市“三生”空間適宜性空間分布情況（圖2），生產(chǎn)空間和生活空間具有相似的適宜性空間分布特征，呈現(xiàn)出“西高東低、北高南低”的總體格局；生態(tài)空間適宜性分布格局則呈相反空間分布特征，呈現(xiàn)“東高西低、南高北低”的總體格局。生產(chǎn)空間“適宜”“較適宜”“較不適宜”“不適宜”面積分別占總面積的19.98%、19.55%、34.87%、25.60%；生活空間“適宜”“較適宜”“較不適宜”“不適宜”面積分別占總面積的2.79%、9.29%、32.25%、55.67%；生態(tài)空間“適宜”“較適宜”“較不適宜”“不適宜”面積分別占總面積的39.35%、32.34%、21.19%、7.12%。桂東、資興、汝城、北湖和蘇仙南部區(qū)域，地形地貌相對復(fù)雜，海拔高、坡度大、地形起伏度大，可用于生產(chǎn)或生活活動空間的土地資源較少，區(qū)域內(nèi)大部分國土空間具有較低的生產(chǎn)或生活適宜性，而生態(tài)適宜性則相對較高。北部安仁、永興、桂陽、嘉禾境內(nèi)地勢平緩，距離縣城中心、鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心距離較近，交通便利，地理區(qū)位優(yōu)越，更能發(fā)揮生產(chǎn)生活空間帶來的聚集優(yōu)勢，因此，這些區(qū)域在國土空間上更適宜開展生產(chǎn)或生活活動。

3.2 “三生”空間識別

在“三生”空間適宜性評價的基礎(chǔ)上得到郴州市“三生”空間劃分結(jié)果（圖3），生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間分別占國土面積的21.91%、5.97%和72.12%?？傮w上具有顯著的空間異質(zhì)性格局，生產(chǎn)和生活空間集中分布于研究區(qū)北部安仁、永興、桂陽、嘉禾以及蘇仙、北湖北部區(qū)域和南部臨武、宜章地區(qū)，生態(tài)空間集中分布于東部和南部桂東、資興、汝城以及蘇仙、北湖南部區(qū)域地區(qū)，此分布格局與“三生”空間適宜性總體分布格局基本一致。

根據(jù)郴州市各縣（市、區(qū)）“三生”空間面積占比（圖4），除嘉禾外，其他縣（市、區(qū)）生態(tài)空間占主導(dǎo)優(yōu)勢，尤其桂東、汝城、資興3個縣（市）生態(tài)空間占比均大于80%，表明這3個縣（市）以發(fā)揮區(qū)域生態(tài)功能為主。嘉禾、安仁、永興生產(chǎn)空間占比分列前3，均大于30%，表明這3個縣生產(chǎn)功能優(yōu)勢相對突出。同時，嘉禾生活空間占比遠高于其他縣（市、區(qū)），占比近20%，表明這嘉禾縣生活功能優(yōu)勢相對突出，“三生”空間分布相對均衡。

3.3 “三生”空間適宜性耦合協(xié)調(diào)分析

根據(jù)郴州市“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度等級空間分布（圖5），“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度均值為0.565 4，整體上處于中等水平。從數(shù)量上看，高、較高、中等、較低、低度協(xié)調(diào)區(qū)域面積分別占國土面積的10.33%、20.89%、23.73%、20.15%、24.90%。從空間上看，耦合協(xié)調(diào)水平與“三生”空間分布呈一致分布格局，即生態(tài)空間分布集中區(qū)域耦合協(xié)調(diào)水平較低，生產(chǎn)和生活空間分布集中區(qū)域耦合協(xié)調(diào)水平相對較高。“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度較低的原因主要是地形地貌等自然條件使其難以開發(fā)，僅主要適宜維持其生態(tài)功能，從而逐漸導(dǎo)致生態(tài)和生產(chǎn)與生活空間之間的開發(fā)條件不協(xié)調(diào)，“三生”空間整體布局不夠均勻合理。耦合協(xié)調(diào)水平相對較高的區(qū)域由于其自然地理和社會經(jīng)濟發(fā)展條件等因素，既有生產(chǎn)和生活空間發(fā)展的地方基礎(chǔ)，也有較高的生態(tài)功能發(fā)展能力，“三生”空間整體布局較為均勻合理，其在研究區(qū)分布廣泛并且分散。

空間自相關(guān)分析能夠科學(xué)量化研究區(qū)相鄰“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度之間在空間上的集聚特征（圖6）。圖6a顯示，研究區(qū)“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度的全局莫蘭指數(shù)為0.810（P<0.05），表明研究區(qū)“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度水平顯示出高度正的空間自相關(guān)，整體呈現(xiàn)空間聚集狀態(tài)，即一個區(qū)域“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度水平越高，其鄰近地區(qū)的“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度水平也就越高。LISA聚集圖（圖6b）顯示，“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度熱點區(qū)域和冷點區(qū)域占研究區(qū)域較大空間，其空間分布與“三生”空間適宜性評價結(jié)果和“三生”空間分布格局基本一致。即在最容易發(fā)生建設(shè)用地擴張的生產(chǎn)或生活空間分布集中區(qū)域，“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度水平呈現(xiàn)熱點分布；在生態(tài)空間分布集中區(qū)域，“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度水平呈現(xiàn)冷點分布。

4 結(jié)論與討論

以湖南郴州為研究區(qū)，利用土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，從“三生”空間的空間分布、“三生”空間適宜性耦合協(xié)調(diào)性及其空間自相關(guān)性3個方面探索了“三生”空間適宜性空間格局特征。主要結(jié)論如下：

（1）研究區(qū)生產(chǎn)空間和生活空間適宜性“西高東低、北高南低”，生態(tài)空間適宜性“東高西低、南高北低”。生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間分別占國土面積的21.91%、5.97%和72.12%，總體分布格局與“三生”空間適宜性相一致。

（2）“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度均值為0.5654，整體上處于中等耦合協(xié)調(diào)水平。高、較高、中等、較低、低度協(xié)調(diào)區(qū)域面積分別占國土面積的10.33%、20.89%、23.73%、20.15%、24.90%?！叭笨臻g耦合協(xié)調(diào)度在空間上呈現(xiàn)高度正的空間自相關(guān)，耦合協(xié)調(diào)度等級及其冷熱點空間分布于“三生”空間分布具有較強的一致性，即在生產(chǎn)或生活空間分布集中區(qū)域，“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度等級較高并呈熱點分布，在生態(tài)空間分布集中區(qū)域，“三生”空間耦合協(xié)調(diào)度等級較低并呈冷點分布。

考慮到土地的多功能屬性，“三生”空間之間存在著復(fù)雜的相互作用，結(jié)果顯示在生態(tài)空間分布區(qū)域具有較低的“三生”空間耦合協(xié)調(diào)水平，而這些地區(qū)往往由于地形地貌等復(fù)雜的自然地理環(huán)境，從而導(dǎo)致“三生”空間之間保護利用不協(xié)調(diào)問題，如何在有限的條件下合理平衡此區(qū)域“三生”空間協(xié)調(diào)發(fā)展需要進一步深入探討。另外在開展“三生”空間適宜性評價時，采用自然間斷點法分級法對一些評價指標等級進行劃分，加之受限于數(shù)據(jù)的可獲取性，“三生”空間適宜性評價指標體系缺乏更加詳盡的政策影響因素以及“永久基本農(nóng)田區(qū)”“水源保護區(qū)”“生態(tài)紅線”“自然保護地”等強制性約束因素，這些都將直接影響“三生”空間適宜性數(shù)量及空間分布，最終影響“三生”空間識別。因此，后續(xù)研究應(yīng)進一步加強完善“三生”空間適宜性評價指標體系，更加合理開展評價指標等級劃分。

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