基于国土空间适宜性的长江经济带“三生空间”格局优化研究

于 婧，陈艳红，唐业喜，陈雨秋，娄昭君，聂 艳

(1.湖北大学资源环境学院，区域开发与环境响应湖北省重点实验室，武汉 430062；2.吉首大学土木工程与建筑学院，湖南 张家界 427099；3.华中师范大学城市与环境科学学院，武汉 430079)

国土空间是由生产、生活和生态空间所构成的多功能复合体[1].新世纪以来，随着中国工业化、城镇化的快速推进，建设用地面积的不断扩张，自然生态空间的持续萎缩，农业生产布局产生了明显重构.区域内生产、生活、生态之间的空间结构比例日趋失衡，空间矛盾问题日渐凸显[2].因此如何根据各省市资源环境的承载能力与国土空间开发的适宜性，科学的引导各省市在发挥其土地资源优势效益的同时兼顾多种效益的辅助发展，对优化国土空间布局与区域空间结构、协调国土空间的保护与区域经济发展起到基础性作用.

国土空间适宜性是指国土空间对生态保护、农业生产、城镇建设等，不同开发保护利用方式的适宜程度[3].而以资源环境承载力为基础的国土空间的适宜性评价，则一直是国内外学者关注的一个重要领域，从已有研究成果来看，研究对象从农业适宜性评价[4-5]到建设用地适宜性评价[6]紧跟社会热点问题，但是以土地利用“三生”功能的空间载体作为评价对象的研究还可以进一步挖掘；研究方法上，从手绘分级图，并叠加图像获得最终的适宜性分析图[7]，到1970s随着数理统计方法、地理信息技术的不断发展，模糊数学[8]、景观格局分析[6]以及基于GIS的空间分析方法[9]等被相继引入，不断贴合了国土空间开发的实践需求，但是运用GIS的空间分析技术从“三生”功能空间分类的角度量化识别国土空间格局特征的研究还属于该领域新的突破点；在研究尺度上由宏观的流域[10]、省域[11]逐渐向市域[12]、县域[13]等中微观尺度过渡，呈现出多尺度上的融合互补的发展趋势.

随着中国经济发展进入新常态，区域经济正以全新的理念，成为中国经济继续较快发展的重要抓手[14].而长江经济带作为区域经济战略布局中重要的一环，既占有推动区域协调可持续发展、促进国土资源开发的重大机遇，同时也面临着平衡生态保护与提高国土空间开发效率的挑战.而习总书记提出的“共抓大保护，不搞大开发”发展导向，为长江经济带内生态国土开发建设提供了新的契机.鉴于此，本文在国家战略的大背景下，紧靠生态国土建设这一热点，从三生空间协调发展的角度出发，以长江经济带作为研究对象，采用GIS的空间分析技术，以地理空间数据与统计数据为支撑，在单空间适宜性评价的基础上，通过“空间最适宜与生态-生活优先递减”的原则，划定长江经济带上的“三生空间”功能分区.在此基础上针对研究结果进行分析，并为三生空间后续的协同发展提出对应的建议，以期为长江经济带国土空间规划的编制提供借鉴意义.

1 研究区域概况

长江经济带地跨中国东、中、西部三大地区，覆盖沪、苏、浙、皖、赣、鄂、湘、渝、川、滇、黔11个省(市)、110个地级市和3大城市群(图1)，国土总面积约为205万km2[15].作为国家十三五规划中三大发展战略区之一，长江经济带已成为我国经济和城镇化快速发展的区域，截至2018年末，该区域的地区生产总值已由2012年23.86万亿元增长到40.3万亿元，年均增长率高达11.05%，平均城镇化率也达到50%以上.长江经济带除却具有较强的综合实力和发展潜力外，也是我国重要的生态保护带，长江经济带中湿地面积约为11 576千hm2，占全国总面积的五分之一，森林覆盖率达48%，在我国生态调节的过程中也起着重要的作用.在坚守生态优先，绿色发展的指导理念下，如何解决其城镇化发展、生态保育、农地保护之间日渐凸显的矛盾，合理布局生产、生活、生态空间的结构显得尤为重要.

图1 长江经济带地理区位Fig.1 Location of the Yangtze River Economic Belt

2 研究方法与数据来源

2.1 数据来源与处理

本文采用2018年中国土地利用遥感监测数据和土壤类型数据，均由中国科学院资源环境数据云平台提供.DMSP/OLS夜间灯光影像数据由NOAA数据平台(https://www.ngdc.noaa.gov/)提供；用于获取坡度、高程的DEM数据和获取净第一性生产力的MODIS数据则均由NASA数据平台(https://www.nasa.gov/)提供，将各空间数据统一转换成2000国家大地坐标系和高斯-克吕格投影；其它指标数据的原始数据均来自长江经济带各省的统计年鉴，再通过相应的指标公式计算得出.数据处理和分析使用Envi5.3和ArcGIS 10.5软件平台.

2.2 指标体系的构建

自党的十八大把构建秀美、集约、宜居的三生空间，作为优化国土开发格局的目标和原则以来，学术界对于三生空间理论内涵与框架的研究成果颇丰[16-17].三生空间理论已经成为国土空间优化的重要指导框架.目前普遍认可的定义是，生产空间是以生产工农业产品，作为主导功能的区域；生活空间则主要为人类的居住、消费和休闲等活动服务的区域；生态空间则主要以生态调节和提供生态产品与服务作为主导功能的区域[18-20].在理解三生空间内涵与国土空间适宜性之间内在联系的基础上，融入对应的地理空间数据和统计数据构建指标体系，采取分等赋分法对各评价因子进行分等划级，(表1).其中三生空间用地分类的划分主要参考已有研究成果的基础上划定[16-20].其中坡度、高程和土壤类型的划定主要是参考我国的水土保持技术规范以及基于地形类型划定标准划定，其它数据的等级划定主要是依据各省份的区域差异利用自然断点法以及德尔菲法进行确定.

2.3 单空间适宜性评价和三生空间比选方法

土地拥有多功能属性，特定空间下的土地空间可以同时具备多种土地利用功能，但是其功能会在主次强弱上存在差异.因此本文从国土空间的“三生主体功能”出发，构建长江经济带的国土空间适宜性评价模型.从分类到综合，分别评估三个空间适宜性状况，并在“不搞大开发，共抓大保护”的指导理念下确定比选原则，并划定长江经济带上的三生空间布局.技术流程如下.

1) 单空间的适宜性评价.首先利用德尔菲赋值法，得出各评价因子不同等级的分值；其次通过等权线性加权法，分别计算出“三生”空间适宜性值；最后利用自然断点法，得出各单空间的适宜性等级空间分布图.计算公式如下[11]：

表1 长江经济带国土空间开发适宜性评价指标体系Tab.1 Evaluation index system for the suitability of land space development in the Yangtze river economic belt

(1)

式中,f(χ)为各准则层的适宜性值；χi代表评价因子的等级分值；n代表不同准则层所包含的评价因子个数.

2) “三生空间”功能分区的比选划定.在得到长江经济带上各斑块对应的三生空间适宜性等级的基础上，遵循最适宜原则(即三生空间的划定，以斑块所对应的适宜性等级最高的空间类型作为该斑块首选的利用方式)和生态-生活优先递减原则(当三生空间现状斑块的适宜性等级一致时，采取生态优先生活，生活优先生产的比选方式)的指导下，通过运用ArcGIS平台中的Python语句，得到长江经济带“三生空间”功能的空间分布格局.

3 结果与分析

3.1 生态空间适宜性

生态空间适宜性表征的是区域内自然生态环境本底状况和现状特征，在国土空间开发活动过程中起着基础性和约束性的作用.从图2可知，生态空间适宜性中，各等级和各地域适宜性集聚分散的异质性特征明显.其中高度适宜、基本适宜、临界适宜与不适宜的面积依次是30.86万km2、63.34万km2、50.58万km2、59.39万km2，分别占总面积的15.09%、31.12%、24.74%、29.05%.

其中生态空间适宜区(高度适宜、基本适宜)主要集中分布在上游地区的横断山区、云贵高原等地区，以集中连片的的林地、水域湿地和破碎斑块状的草地、林草混合地为主.中游地区的武陵山片区、秦巴山、大别山等地形坡度起伏较大的山区地带，也是重要的生态空间.下游地区则主要呈小斑块状分布在水域湿地附近，使得适宜和不适宜区在东部地区交错分布，易导致开发和保护之间的矛盾；不适宜生态空间主要集中分布在四川盆地、江汉平原、洞庭湖平原以及长江中下游平原，土地利用现状以地势平坦地区的耕地为主，呈现出高密度、大斑块集聚分布的形态特征，而现状以谷地为主的不适宜生态空间则以小斑块破碎化的形态特征遍布全域.

图2 长江经济带生态空间适宜性空间分布Fig.2 Spatial distribution of ecological space suitability in the Yangtze River Economic Belt

3.2 生产空间适宜性

生产空间适宜性反映的是区域社会经济发展程度和国土开发的潜力，能够为区域的开发建设提供经济效益的支撑.从图3可知生产空间的空间分布整体呈现出“东高西低，中心外围”分布特征，其中高度适宜、基本适宜、临界适宜与不适宜的面积依次是49.81万km2、14.07万km2、84.62万km2、55.97万km2，分别占总面积的24.36%、6.88%、41.38%、27.38%.

图3 长江经济带生产空间适宜性空间分布Fig.3 Spatial distribution of production space suitability of the Yangtze River Economic Belt

生产空间的适宜性等级呈现以长三角城市群、长江中游城市群和成渝城市群为核心向周边地区逐步递减的特征.下游地区是长江经济带发展的龙头地带，社会经济发展水平最高的地区，人类的开发建设活动强度大，人地矛盾凸出，生态环境压力显著，同时也是适宜开发建设的集中分布区域；中游地区的社会经济发展水平仅次于下游地区，但现有的开发强度与完备程度都不如下游地区，但是中游地区工农业发展历史悠久且资源丰富，是未来开发建设的潜在地区，适宜建设区的面积广大；不适宜建设区则主要分布在上游的高原和横断山区，这些地区社会经济发展水平较低、基础设施较差，但是这些区域国土面积广大、资源丰富是我国未来应该重点攻克与发展的地区.

3.3 生活空间适宜性

生活空间适宜性是根据土地利用现状、夜间灯光的空间分布情况、人均可支配水平和道路交通网密度来划分适宜性等级的区域，体现了人居活动空间对国土开发建设的适宜程度.从图4可知，生活空间适宜性的空间分布呈现出“大分散、小集聚”的空间分异特征，其中高度适宜、基本适宜、临界适宜与不适宜的面积依次是11.83万km2、28.46万km2、72.31km2、91.88万km2，分别占总面积的5.78%、13.92%、35.36%、44.93%.

图4 长江经济带生活空间适宜性空间分布Fig.4 Spatial distribution of the suitability of living space in the Yangtze River Economic Belt

生活空间中的高度适宜区在沿海地带和各省份的主要城市中心呈集聚分布，在广大农村地区呈分散分布；其中下游地区由于生产适宜度高，人口密度大，所以生活空间基本适宜区在该两大区域分布比例大，且呈高密度、大斑块形态分布；上游地区的地形以高原山区为主，不适合人类的生产、生活活动，加之人口密度低，所以不适宜区则主要集中连片分布在该区域内胡焕庸线以西的地区.

3.4 三生空间划定

三生空间划定是在遵循生态空间本地约束的情况下，用生产、生活空间适宜性情况进行修正.能够更为深层次的、全面的的体现国土空间开发建设的布局情况.为了更为系统的掌握长江经济带上国土空间的“三生主体”功能的空间布局情况，为其国土空间的规划利用提供基础支撑.本文依据生产和生活空间适宜性评价结果，从不同层面对生态空间适宜性的空间格局和数量特征等方面进行了修正与重构，以此划定长江经济带上三生空间的空间布局情况.通过综合统计可知长江经济带上生态空间、生产空间、生活空间所占的面积依次是93.48万km2、96.07万km2、14.92万km2，分别占总面积的45.72%、46.98%、7.30%.

图5 长江经济带三生空间分布Fig.5 Spatial distribution of the production-living-ecological space in the Yangtze River Economic Belt

从图5可知，总体来看，长江经济带三生空间布局空间异质性显著，中东部地区以生产空间分布为主，而西部地区则主要以生态空间布局为主.其中生产空间所占比重最大，整体上呈现出以省级行政中心和3大城市群为中心向外围扩散的分布特征，主要集中分布在四川盆地、洞庭湖平原以及长江中下游平原等地区；生态空间则主要集中分布在胡焕庸线以西的横断山区、云贵高原等区域；生活空间所占比重最小，整体上呈现出“东密西疏、小集聚、大分散”的空间分布特征，在省级行政中心和沿海城市群呈集中分布态势，而在各地级市和广大农村则呈分散式分布.

从省域尺度来看(图6)，长江经济带上各省份主要以生产空间布局为主，其中苏、皖、赣、鄂、湘、渝、黔7省的生产空间所占比重超过总面积的50%；而作为长江经济带上重要生态屏障的川、滇两省则主要以生态空间为主，所占面积超过总面积的70%；上海市则以生活空间为主，所占比例高达99.44%.由此可知各省份的优势空间效应明显，因此各省份国土空间布局规划与优化重点应该由只注重优势空间效益的发展向发挥其优势空间效益的同时，兼顾其辅助效益的方向发展.

图6 各省份内三生空间适宜性比例Fig.6 Proportion of spatial suitability of three students in each province

浙、赣、鄂、湘、渝、黔6省虽以生产空间作为优势空间，但是其生态空间所占比重皆超过总面积的20%，其中浙、赣、鄂、湘四省平原面积广阔，对其分布在长三角、长江中游等重要城市周边的耕地实施都市农业，一二三产业融合发展综合整治，构建城郊融合的生态景观廊道，提升人居环境品质；而在江汉平原、洞庭湖平原、鄱阳湖平原等传统农业发展的区域实施生态生物治理，恢复耕地可持续地力，发展生态农业，并开展空心化村庄整治和危旧房改造，盘活闲置、低效建设用地，推进村庄集聚提升.渝、黔两省则应该在打造绿色、高效、优质的工农业空间格局的基础上，立足山城特色，以长江水系为脉络，以高原山地的重点生态功能区为重要屏障，构建长江水系生态流量持续、屏障功能强大的生态格局；苏、浙两省地处长江中下游平原，具有良好的工农业发展基础与优势，同时也是重要的民工潮承接地，生活空间所占比重接近30%，因此可通过开展新型农村社区建设，加快城乡产业融合、基础设施互联、公共服务共建共享的方式，推进城乡融合.实现生产与生活空间的协同有序发展吸引更多的外来人才，能更好的为生产空间布局的优化与发展注入动力.川、滇两省地处长江上游是我国重要的生态保护地，承担着重要的生态保护重任.因此，该区域应引导生态功能重要区人口向城镇适度聚集，加大基础设施建设投入，保障城乡居民基本的公共和行政服务需求.同时该区域也具有丰富的绿色能源与资源.因此对于该区域空间发展应立足其资源环境承载力，严格执行环境准入政策，保障区域优势特色产业用地需求，创新发展模式和业态，实现产业绿色发展.将“绿水青山”转换成“金山银山”，促进三生空间的协同发展.

4 结论与讨论

本文在生态国土建设的时代背景下，遵循区域可持续、协调发展的原则，从生态、生产、生活空间出发构建经济战略区国土开发空间适宜性评价模型，运用德尔菲法和GIS的空间分析技术，进行单空间适宜性评价和多空间集成的三生空间布局综合划定，以定性和定量的方式评价并分析了长江经济带国土空间开发适宜性与其空间格局分布特征，得出以下主要结论.

1) 从“三生功能”单空间适宜性的空间分布规律来看，生产、生活空间适宜程度的空间分布一致性较强，其中适宜区主要分布在中下游的平原、河谷地带，而不适宜区主要分布在山区地带.在发展前期高度的空间一致性能够促进两者共同发展，相互增益.但是随着生产、生活活动的进一步有发展，国土空间资源的紧缩，易导致人居环境保护与经济发展之间的矛盾；生态空间与生产、生活空间的空间分布异质性显著，生态适宜区主要分布在上游胡焕庸线以西的地区，以及中下游地区的高山丘陵和水域湿地地带，在有效控制生产、生活空间无序扩大的情况下，现有生态空间能够为生产、生活空间的发展提供生态保护屏障.

2) 比选后的生态、生产和生活空间所占面积依次是93.48万km2、96.07万km2、14.92万km2，分别占总面积的45.72%、46.98%、7.30%.生产空间所占比重最大，整体呈现出“东多西少，中心外围”空间分布特征；生态空间则主要集中分布在胡焕庸线以西的区域；生活空间所占比重最小，整体上呈现出“东密西疏、小集聚、大分散”的分布特征.

3) 从省域尺度来看，苏、皖、赣、鄂、湘、渝、黔7省的生产空间所占比重超过总面积的50%；川、滇两省则主要以生态空间为主，所占面积超过总面积的70%；上海市则以生活空间为主，所占比例高达99.44%.由此可知各省份的优势空间效应明显，辅助空间的开发潜力强.因此各省份应在主体功能区规划的基础上，依据各地区战略发展定位，合理配置和控制三生空间比例，发挥主导功能优势、挖掘辅助空间潜力、突出生态空间战略价值，将盘活存量，提高生产、生活水平作为主要途径，在凸显主导功能效益的同时，兼顾多种功能的辅助发展，实现区域经济开发水平与三生空间用地效率的协调耦合状态，促进区域国土空间格局的集约、高效、绿色发展.

本文的适宜性评价是基于三生空间统筹视角的一次尝试，从土地利用多功能出发，针对不同的空间维度特性构建评价模型，以试图更真实、更深入的还原国土空间的适宜性情况，并在基础上尝试划定“三生功能”分区，以期为长江经济带国土空间规划的编制提供一定的参考.然而在数据的选取方面由于精度的不够可能会造成一定的误差；在指标权重的确定方面，本文采用了适宜性评价中最常用的德尔菲法，在三生空间划定原则的确定方面，则主要遵循习总书记关于长江经济带“不搞大开发，共抓打保护”的建设思想，难免存在一定的主观成分.但是对于中宏观尺度的空间规划仍具有借鉴意义.由于国土空间适宜性评价与三生空间优化对象的广泛性、研究尺度的多样性、以及区域内部的差异性使得该问题成为了一个长期复杂的学术课题.所以更精确、深入的研究仍然有很大的探索和突破空间.未来应加强时序变化的动态研究以及跨区域的三生空间的协调优化研究.