江淮城市群“三生”空间结构的多尺度分析
2016-08-08白如山姜玉培江进德
白如山 姜玉培 江进德
江淮城市群“三生”空间结构的多尺度分析
白如山 姜玉培 江进德
国土空间功能类型的空间分异具有一定的尺度依赖性,从不同尺度上对“三生”空间功能格局进行分析,揭示国土空间功能类型的分异规律,可作为国土空间功能结构优化调整的基础性依据。本文以江淮城市群为研究区,运用多维计量模型和GIS空间分析方法,探究城市群“三生”空间功能结构的空间分异特征。结果表明:①对“三生”空间功能结构进行多尺度分析,可以得到从市域尺度到县域尺度不同详细程度的信息。从市域尺度看,可以发现江淮城市群“三生”空间功能结构的整体特征;从县域尺度分析,可以得出江淮城市群市域内部“三生”空间功能结构的分布特征;②江淮城市群县域“三生”空间功能分布与安徽省主体功能区划、城镇体系规划等区划中功能定位相吻合,表明借助多维计量模型进行国土空间功能识别方法具有可行性。
“三生”空间;功能结构;多尺度;多维计量模型;江淮城市群
2012年党的十八大报告和2013年中央城镇化工作会议明确提出:“根据资源环境承载能力构建科学合理的城镇化宏观布局,把城市群作为主体空间形态,促进大中小城市和小城镇合理分工、功能互补、协同发展…按照促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀的总体要求,形成生产、生活、生态空间的合理结构…”①。表明国家把城市群提升为推进新型城镇化的主体地位和未来城镇化必须统筹处理好生态空间、生产空间和生活空间,同时对“三生”空间之间的相互促进和相互胁迫关系进行必要的调整。在此背景下如何识别和定量刻画“三生”空间(即生态空间、生产空间、生活空间的简称)功能结构及其组成要素是进行国土空间结构优化调整的基础;如何有效克服城市群地区国土空间的结构比例失衡、地域组合不当、相互转化失控等矛盾与冲突问题,成为城市群持续发展的关键科学问题,也是目前迫切需要开展的研究课题。
近年,随着新型城镇化进程的加快和城市群国土空间“三生”功能优化的要求日益迫切,国内关于“三生”空间的研究文献开始出现。樊杰等(2013)认为将面状的“三生”空间纳入空间结构理论体系之中,对科学认识区域发展过程、判断区域发展状态、指导区域发展规划具有重要的科学价值和应用意义[1]。方创琳(2013)初步提出了三生空间优组理论[2];吕立刚等(2013)定量研究了江苏省“三生”土地利用功能结构转型、空间转型特征及其生态环境影响规律[3];党丽娟等(2014)构建了五形向量空间结构评价方法,从定量和结构图示两方面刻画了燕沟流域“三生”空间分异特点[4];金贵(2014)以主体功能区分类为基础构建了国土空间三生功能分类体系及分区指标体系[5];汪阳红,卢伟(2014)认为优化城市群“三生”空间结构要因发展阶段和空间尺度而异[6];念沛豪等(2014)基于“三生”空间视角将国土空间地理实体类型与功能之间匹配关系、评价体系、区划方法等问题提出了技术框架[7];蔡玉梅(2015)从服务于国土空间功能分区视角研究了适合省级尺度国土空间多功能的识别方法[8];朱媛媛等(2015)基于生态空间评估模型构建“三生”空间区划指标体系,定量刻画了五峰县“三生”空间的区划方案[9];武占云(2015)认为贵安新区应按照“三生”空间划分实施严格的分区管制,切实推动新区空间布局优化[10];舒沐晖等(2015)提出基于法定城乡规划来划分“三生”空间的技术路径[11];李广东,方创琳(2016)以生态系统服务价值评估为基础系统构建了城市“三生”空间功能价值定量测度的评价体系[12]等。据此可知,已有研究呈现如下特点:①研究视角从“三生”角度构建土地利用功能指标体系[3-5]或多从经济、社会、生态等构建“三生”功能识别体系[8-9],较少基于土地利用“三生”功能细分识别和定量刻画国土空间功能结构问题;②研究尺度偏重于省域、县域或城域单一尺度单元[3,9-11],较少关注多尺度的空间分析。可以说,“三生”功能研究仍处于探索阶段,“三生”空间的具体内涵、类型划分、功能识别、定量测度方法尚处于探索中,研究尺度未得到充分重视。而从城市群“三生”空间功能结构视角探究优化国土空间的研究还少有学者涉足。基于此,本研究试图通过土地利用现状进行重新归类,形成拓展的“三生”空间功能类型划分方案,并以此为基础定量刻画江淮城市群“三生”空间功能结构的多尺度空间特征,以期为城市群国土空间功能识别和优化提供基础性依据。
表1 “三生”空间功能分类与土地分类衔接
表2 “三生”空间功能结构与格局评价指标模型
1 数据来源与研究方法
1.1 研究方法
1.1.1 “三生”空间功能分类
针对“三生”空间功能分类体系中特定用地的多功能性特征,本研究遵从“三生”空间功能划分格局,借鉴吕立刚[3]、党丽娟[4]、金贵[5]、陈龙[13]等学者拟定的“三生”空间功能分类方案,同时考虑充分衔接土地利用分类和主体功能区分类,通过归并本研究基础数据各用地类型,建立“三生”空间功能分类方案(表1)。
1.1.2 “三生”空间功能结构多维计量方法
本文借鉴并引入周生路[14]、吴堑红[15]等在区域土地利用结构研究中所运用的景观生态学方法和计量地理模型,对江淮城市群“三生”空间功能结构进行多尺度多维计量分析。计量模型及内涵如下(表2)。
1.2 研究区域与数据来源
参考现有研究[16-17],本研究区域是指作为经济区意义上的江淮城市群,具体包括合肥、六安、淮南、蚌埠、滁州、马鞍山、芜湖、铜陵、池州、安庆等10个地市及所辖70个县、区、市。本研究安徽省第二次土地利用调查主要数据成果公报(2014年)中二级分类用地面积和比例数据,作为研究的基础数据资料。根据表1“三生”空间功能分类与土地分类衔接方案将研究区土地利用数据重新合并形成9项新指标作为分析依据(表3)。由于本文所用数据限于安徽省域范围内,统计口径一致,可有效保证数据靠性和结果可比,相关统计图表均据此绘制而成,下文将不再逐一列出数据来源。
2 结果分析
2.1 基于市域尺度的“三生”空间功能分异
基于表2指数模型对江淮城市群“三生”空间功能结构现状(表3)进行多维计量测算,计算得出市域“三生”空间功能结构与格局指数(表4),利用ArcGIS10.1软件的自然断裂点聚类法生成江淮城市群市域尺度“三生”空间功能结构多维格局分布图(图1),通过对比分析,可以发现:
2.1.1 多样化指数空间分异显著
由表4和图1a可以发现,江淮城市群“三生”空间功能结构多样化空间分布格局整体上呈现中部偏高,南北两侧偏低的递阶格局。其中,铜陵市域多样化程度最高,大于0.7;说明“三生”空间功能类型齐全、比例结构协调,单一功能空间类型比例均在35%以下;合肥、马鞍山、芜湖、安庆、六安的“三生”空间多样化指数为中高,根据“三生”空间功能类型细分现状可知,这几个地市个别空间功能类型比例有超过40%以上的情况,其中,合肥、芜湖、马鞍山三地的生产生态用地比例分别达49.6%、45.1%、43.6%,安庆市生态用地达41.8%;滁州市的“三生”空间功能结构的多样化指数为中低,其中生产生态用地比例高达53.5%;而位于江淮城市群南北两侧的蚌埠、淮南、池州三地市多样化指数最低,从“三生”空间功能类型细分现状可知,蚌埠和淮南两地市的生产生态用地比例分别高达63.6%和62.2%,池州市的生态用地比例高达65.9%。
表3 研究区各地市2014年空间功能数量结构(%)
表4 江淮城市群“三生”空间功能结构与格局指数表
2.1.2 集中度程度整体较高且空间差异明显
研究区“三生”空间功能结构集中度指数较高,介于0.62-0.83之间,且呈现南北两侧高、西部中高、中东部集中化程度最低的空间分布特征(如表4,图1b)。具体来说,蚌埠、淮南、池州属于高集中化地区,滁州、安庆、六安三地市为中高集中度地区,而合肥、芜湖、马鞍山为中低集中度地区,铜陵则为集中化程度最低市域。
2.1.3 优势度指数较高且空间差异显著
从“三生”空间功能结构优势度指数看,研究区平均水平为0.8063.表明整体优势度较高,且呈现南北两侧高、中间偏低的空间格局特征(如表4、图1c);与研究区平均水平相比,蚌埠、淮南、六安、池州具有较高的优势度,而铜陵和滁州两地优势度最低,与研究区平均水平相差较大,表明“三生”空间功能结构类型集中程度较低。
2.1.4 均匀度水平偏低,但空间分异明显
从表4和图1d可以发现,研究区市域“三生”空间功能结构均匀度指数平均水平为0.4728,表明江淮城市群“三生”空间功能结构均匀度水平较低,且各地市“三生”空间分布格局与优势呈现显著的负相关的分布特征(如图1c,图1d)。具体来说,位于研究区南北两侧的蚌埠、淮南、池州三地市均匀度指数最低,表明其“三生”空间功能结构类型均匀分配格局不明显,但集中性不高;而均匀度最高的铜陵市则与之正好相反。
2.1.5 江淮城市群“三生”空间区位熵空间分异特征十分明显
其中,林地生态空间区位熵指数大于1的地市有安庆、六安、池州3地市,说明林地生态在研究区具有明显的区位意义;水域生态空间区位熵指数大于1的地区有:合肥、淮南、马鞍山、铜陵、安庆、滁州等6地市,这表明研究区水域生态空间分布广泛,在研究区区位价值明显(如表5,图2)。从生产-生活空间来看,农业生产空间区位熵指数大于1的地市有合肥、芜湖、蚌埠、淮南、马鞍山、滁州,表明研究区农业生态空间分布广,聚集度较高,区位意义显著;区位熵大于1的工矿生产空间有合肥、芜湖、淮南、马鞍山、铜陵等5地市,表明研究区工矿生产空间呈现不均衡分布且以传统资源导向型工矿为主的特点;生活空间区位熵指数大于1的有合肥、芜湖、蚌埠、淮南、马鞍山、铜陵等6地市,这些地市为研究区经济较为发达、人口密度较高且交通较便利的地区,也是安徽省主体功能区划中的优化开发区域(如表5,图3)。2.2 基于县域单元的“三生”空间功能分异
图1 江淮城市群市域“三生”空间格局分布图
表5 江淮城市群“三生”空间区位指数表
图2 生态空间区位熵分布图
图3 生产和生活空间区位熵分布图
基于江淮城市群各区县“三生”空间功能细分现状进行多维计量测算和ArcGIS10.1软件的自然断裂点聚类分析,结果如表6、图4和表6.对比测算结果发现:
2.2.1 研究区县域“三生”空间多样化指数整体上呈现以沿江为轴线向南北两侧不规则递阶下降的分布特征(表6,图4a)。其中,高多样化指数的地区主要集中于沿江地带,约占高多样化县域空间(17个)的2/3;低多样化指数县域单元共9个,其中沿淮地区占6个,西部大别山区占3个;而中高和中低多样化指数县域主要集中于江淮丘陵低山地区。
2.2.2 从表6和图4b可以看出,研究区县域“三生”空间集中度空间分异较为显著,且呈现以大观区、宜秀区、铜官山区、弋江区等沿江低集中度指数地区为轴线,以固镇、五河、怀远、凤台、霍邱和东至、石台等高集中度地区为两翼的非对称性“凹”字型空间分异特征。
2.2.3 优势度水平较高且空间差异明显。由表6和图4c可知,从“三生”空间结构优势度指数看,研究区平均优势度水平为0.8328,表明“三生”空间结构受一种或少数几种功能类型支配的程度较大,整体优势度明显。各区县优势度指数距平均水平浮动区间达0.85,表明各区县“三生”空间结构差异较为显著。其中,以石台县优势度指数最高,达1.6812,八公山区最低,为0.2369。
2.2.4 均匀度整体水平不高,区县存在一定差异。从“三生”空间结构均匀度指数看,研究区平均水平为0.4855,表明整体均匀度不很明显,但各区县存在一定差异(如表6,图4d),固镇、怀远、寿县、岳西、霍山均匀度指数远低于研究区平均水平,表明“三生”功能结构空间均匀分配格局较低,而集中度较高。
2.2.5 江淮城市群县域“三生”空间区位熵空间分异显著(表7)。在生态空间方面,林地生态空间区位熵大于1的县域有金寨、霍山、石台、贵池、青阳、东至等18个县区,主要位于研究区西部和南部丘陵、山地等地形地貌比较多样的地区,属于国家级或省级重点生态功能区域,在研究区区位意义不显著;水域生态空间区位熵大于1的县域有庐阳、包河、肥东、肥西、长丰、居巢、镜湖等30个县区,说明水域生态在研究区水土保持、生态承载方面具有重要地位。研究区农业生产空间区位熵大于1的县区主要有肥东、肥西、长丰、庐江、芜湖、无为等36个县市区,说在研究区区位意义较为显著,多属于重点开发区域或农产品主产区;工矿生产空间区位熵大于1的县区有居巢、繁昌、弋江、龙子湖、谢家集、八公山等32个县市区,具有较为显著的区位意义,这与当地工矿产业资源丰富、交通便捷相吻合,属于主体功能中重点开发区域。在生活空间方面,城镇生活空间区位熵大于1的区县有瑶海、庐阳、蜀山、包河、肥西、居巢、镜湖、鸠江、弋江、三山、芜湖、繁昌等34个县市区,具有显著的区位意义,属于主体功能区中的国家级重点开发区域②。
表6 江淮城市群县域“三生”空间结构与格局指数表
图4 江淮城市群县域“三生”空间格局分布图
表7 江淮城市群各县域“三生”空间区位指数表
3 结论
国土空间“三生”功能类型识别和结构优化的多维多尺度研究一直是区域规划和土地利用规划学科的核心问题。对国土空间“三生”功能类型的细分和结构的多维多尺度计量分析有助于识别国土空间功能类型的空间分异规律。为此,本文以安徽省第二次土地利用调查主要数据成果公报(2014年)为基础,综合运用多维计量分析模型和ArcGIS10.1软件空间分析功能对江淮城市群10个地市及所辖70个县市区“三生”空间功能类型进行多维多尺度计量分析,结果表明:
(1)从市域尺度看,江淮城市群“三生”空间功能结构多样化空间分布格局整体上呈现中部偏高,南北两侧偏低的递阶格局;整体优势度较高,且呈现南北两侧高、中间偏低的空间格局特征;集中度指数较高,且呈现南北两侧高、西部中高、中东部集中化程度最低的空间分布特征;均匀度水平较低,且各地市“三生”空间分布格局与优势呈现显著的负相关的分布特征。
(2)从县域尺度看,研究区县域“三生”空间多样化指数整体上呈现以沿江为轴线向南北两侧不规则递阶下降的分布特征;集中度空间分异较为显著,且呈现以大观区、宜秀区、铜官山区、弋江区等沿江低集中度指数地区为轴线,以固镇、五河、怀远、凤台、霍邱和东至、石台等高集中度地区为两翼的非对称性“凹”字型空间分异特征。
(3)从市域到县域进行多尺度分析,可以得到不同详细程度的“三生”空间功能结构分布特征的信息。从市域尺度分析,可以得到江淮城市群整体的“三生”空间功能结构特征,从县域尺度分析,可以得到江淮城市群市域内部的“三生”空间功能结构特征。(4)尺度不同,各有优劣。市域尺度上,能够反映江淮城市群市域之间“三生”功能类型分布差异,但市域内部“三生”功能结构被视为均匀分布,无法分析市域内部“三生”功能结构差异;县域尺度上,市域内部“三生”功能的均匀分布被打破,但各县域内“三生”空间功能类型被视为均匀分布,无法分析其内部“三生”空间功能类型差异等。(5) 江淮城市群县域“三生”空间功能分布特征与安徽省主体功能区划、城镇体系规划等区划中功能定位相吻合,表明借助多维计量模型进行国土空间功能识别方法具有可行性。
注释:
① 中央城镇化©工作会议公报http://www.mof.gov.cn/pub/nczhggbgs/zhuantilanmu/xcjssd/bf/201401/t20140121_1037854.html.
②安徽省主体功能区规划:http://www.ah.gov.cn/UserData/DocHtml/1/2013/12/26/5120801642263.html.
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责任编辑:王凌宇
Spatial differentiation of national space functional types has a certain scale dependence,analysing functional pattern of ecologicalproduction-living spaces at different scales is beneficial to more exactly reveal the spatial distribution law of ecological-production-living spaces,which can be used as the basis for the optimization and adjustment of national space functional structure.From the view of the prefecturelevel city and county, this paper analyzes the spatial distribution law of ecological-production-living spaces of Jianghuai Urban Agglomeration,Using the methods of quantitative geography model and GIS technology.The results shows that:(1)the information at different levels of details can be obtained by multi-scale analysis of the spatial distribution of national space functional structure.On urban scale,the spatial distribution patterns of ecological-production-living spaces of Jianghuai Urban Agglomeration can be derived. at the county scale,the spatial distribution patterns of ecological-production-living spaces of Jianghuai Urban Agglomeration of some cities can be displayed.In the study area,function classification system of ecological-production-living spaces of Jianghuai Urban Agglomeration at the county level can reflect differential function types of different land use classes.(2)the identified result of functional types for Jecological-production-living spaces of Jianghuai Urban Agglomeration at the county level is matched with the dominant functions of priority zone planning and urban system planning in Anhui Province,Meanwhile,The research shows that it is feasible to use the multidimensional measurement model to identify the function of land and space.
ecology-production-living space ; functional structure ; multi-scale ; quantitative geography model ; Jianghuai urban agglomeration
F301.24
A
1674-4144(2016)-10-21(8)
白如山,阜阳师范学院历史文化与旅游学院讲师。
姜玉培,南京大学建筑与城市规划学院博士研究生。
江进德,阜阳师范学院历史文化与旅游学院讲师。
安徽省高等学校优秀青年人才基金重点项目“江淮城市群持续发展的资源环境响应机理及其优化研究”(编号:2013SQRW039ZD);安徽省哲学社会科学规划项目“江淮城市群持续发展的结构性机理及重构路径研究”(编号:AHSKQ2014D56);安徽省新型城镇化研究中心项目“农业转移人口市民化路径研究”(编号:16NMGZK003)。