广西国土空间利用质量评价及时空差异分析
2021-01-29韦芦桂
韦芦桂，周 兴，庞 丽
（南宁师范大学自然资源与测绘学院，广西 南宁 530001）
国土空间是承载人类生存和国民经济发展的重要载体和核心要素。1978—2016 年期间，我国年均城镇化以1.01%[1]的速率增长，由于城市的盲目扩张造成的耕地流失、生态空间被挤占[2]、国土开发混乱[3]等问题日益突出。构建科学、合理的国土空间开发格局成为实现区域国土空间可持续发展的重要基础。党的十八大以来，习总书记反复强调生态文明建设，提出在现代化建设中，要整体规划国土空间开发，尽可能集中集约利用国土空间，减少对自然生态空间的占用。2017 年，国家下发的《全国国土规划纲要（2016—2030）》中更进一步提出科学划定城镇、农业、生态空间的重要性[4]，因此在我国经济发展新常态的背景下，统筹“城镇、农业、生态”空间用地，对国土空间利用质量进行科学的评价是构建科学、合理的国土空间开发格局以及促进我国国土资源合理开发和保护的重要前提。
目前，学术界对国土空间利用质量评价的研究尚处于探索阶段，已有的研究主要集中在内涵、分类、评价等方面。国外关于国土空间利用质量评价的具体研究较少，评价思路和方法主要是借鉴于土地利用、集约利用、质量评价等相关研究[5]。国内关于国土空间质量的研究主要集中在以下2 个方面：一是对国土空间利用质量内涵、评价思路进行理论研究[6-7]；二是对国土空间利用质量评价及系统要素间相互关系进行研究。已有研究多从“三生空间”或其中的单一空间进行国土生态空间质量评价[8-9]，研究方法主要有综合指数模型、耦合度协调度模型、TOPSIS 评价模型等[10-12]，评价单元多基于城市群尺度展开。综上所述，关于国土空间利用质量的现有研究角度相对单一，关于省、市、县域尺度下的“三区空间”利用质量研究仍较少。
基于此，笔者以广西14 个市为研究对象，从“城镇—农业—生态”视角并结合研究区的实际概况建立相适应评价指标体系，利用熵权物元模型评价广西国土空间利用质量，进行时空差异分析，并提出相应对策建议，为提高广西国土空间利用效率、制定国土空间开发及优化战略提供参考。
1 研究区域概况及数据来源
1.1 研究区概况
广西壮族自治区（简称广西）位于我国西南沿海，南临北部湾，西南与越南接壤，是西南最快速便捷的出海关口，是东盟与中国大陆经济交往的重要桥梁。全区土地面积约23.67 万km2，现辖14 个地级市。广西地势西北高，东南低，属山地丘陵性盆地地貌，喀斯特地貌分布较广，约占广西土地总面积的38%，土地利用较为困难。近几年，广西社会经济快速发展，2018 年GDP 达20 352.51 亿元，相较2017 年增长了6.8%。随着工业化、城镇化的加速，在国家实施最严格的耕地保护和节约用地制度下，土地生态问题逐渐凸显，2018 年，广西水土流失面积达246.41 万hm2，约占全区土地面积的11%。
1.2 数据来源
以广西14 个市为基本研究单元，数据主要源于2010—2019 年《广西统计年鉴》《城市统计年鉴》《广西环境统计年鉴》及各市统计年鉴、统计公报、环境质量公报等。
2 评价指标体系及方法
2.1 指标体系构建
通过借鉴国内外学者对于国土空间利用质量的概念定义[11-13]，将国土空间利用质量定义为：在一定地域范围内，人类遵循国土空间自然属性及其发展规律，从事生产和生活行为而产生的满足人和自然界发展需求能力的所有特性总和。主要反应国土单元内多种不同属性综合影响效应程度。因此笔者从“城镇—农业—生态”3 个方面构建广西国土空间利用质量指标体系，具体见表1。
2.2 评价方法
2.2.1 数据标准化及权重的确定 （1）数据标准化方法。采用极差标准化法进行原始数据的处理，方法见公式（1）和（2）。式中，Zij表示第i 个指标第j 年的标准化值；Xij是第i 个指标第j 年的初始值，Ximax和Ximin分别表示第i 个指标在所有研究年份内的最大值和最小值；α=0.9[14]。其中，公式（1）适用于正项指标，公式（2）适用于负向指标。（2）权重确定。采用熵权法确定各个指标的权重（见表1），熵值法已经很成熟，具体计算过程不予赘述。
表1 广西国土空间利用质量评价指标体系
2.2.2 物元模型 物元模型是蔡文于教授20 世纪80年代提出的，用于研究解决因子不相容的复杂问题，适用于多因子综合评价[15]。一般步骤是：设定物元—确定物元的经典域和节域—确定待判物元—确定关联函数—计算综合关联度—判定评价级。具体方法见公式（3）～（8）。
（1）建立国土空间利用质量物元矩阵。国土空间利用质量物元可用有序三元组R=（P,C,V），其中R为n 维国土空间利用质量物元，P 为所描述对象，C表示其特征向量的评价指标，v 为特征向量C 对应的量值（实测值）。
（2）建立经典物元和节域物元。国土空间利用质量的经典物元矩阵可表示为：
国土空间利用质量的节域矩阵可表示为：
式中，P0为国土空间利用质量评价标准的第0等级，ci为国土空间利用质量评价指标体系中的指标，区间v0i=
（3）计算关联函数值。关联函数表示物元的量值取值为实轴上一点时物元复合要求的范围程度。广西国土空间利用质量的关联函数定义为：
其中
（4）综合关联度及判别准则。若vk∈vpk，则由公式（8）计算p 与P0的综合关联度。
根据物元模型中的经典域和节域计算可得经典域和节域物元矩阵，它对国土空间利用质量标准的参照也是关键环节之一，目前国土空间利用质量评级评价还没有统一的标准，参考相关学者研究[11]以及广西实际情况将广西国土空间利用质量划分为4 个等级：高质量（Ⅰ）、中高质量（Ⅱ）、中低质量（Ⅲ）、低质量（Ⅴ）。同时参照《生态市、生态省建设指标（试行）》的标准值、全国平均值、《国家环境保护模范城市考核指标实施细则》等标准及相关国土空间利用质量评价研究成果确定广西国土空间利用质量的评价标准，即评价区经典域物元和节域物元矩阵，如表2所示。
3 结果与分析
3.1 广西国土空间利用质量时间变化分析
3.1.1 广西国土空间利用质量整体情况分析 由公式（1）～（8）计算出广西2009—2018 年国土空间利用质量对应高质量（Ⅰ）、较高质量（Ⅱ）、中等质量（Ⅲ）、低质量（Ⅴ）4 个等级的综合关联度，并根据最大值原则[16]判断各年份和各城市所处利用质量等级（表3）。根据评价等级结果，绘制2009—2018 年广西国土空间（S）和3 个子系统空间城镇空间（A）、农业空间（B）、生态空间（C）及广西14 个市的国土 空间利用质量等级时序变化趋势图（图1 和图2）。2009—2018 年，广西国土空间利用质量等级由低向高转化。城镇空间中城镇化率和社会发展投资、城镇居民可支配收入、地均二、三产业产值等经济条件的持续增加以及交通、教育、卫生等公共服务水平在不断提高，城镇空间效益水平逐年提升，此外，虽然城镇化率的提高也给生态空间增加压力，但森林覆盖率、自然保护区域、空气质量等一直在“中等—较高质量”浮动，各指标共同作用使得生态空间效益水平没有出现较大下降趋势，而主要体现在了农业空间中人均耕地面积的不断减少和耕地粮食贡献率、土地垦殖率的降低。
表2 经典域和节域没模型矩阵
图1 2009—2018 年广西国土空间利用质量变化趋势
图2 2009—2018 年广西各市国土空间利用质量变化趋势
3.1.2 广西国土空间各子系统空间利用质量情况分析 依据表3分析，2009—2018年，城镇空间利用质量由“低质量”转为“较高质量”水平，主要是因为城镇空间中占较大比重的地均固定资产投资和城镇化率分别较稳定的保持在“中等质量”和“较高质量”水平，且变化幅度较小，有效的人口政策使人口总数保持较稳定的速率增长，城镇化进程的加快使地区经济水平提高，居民日常住房、生活保障水平在逐年提高，促进城镇空间利用质量整体水平的提高；对于农业空间而言，2009—2018 年，利用质量从“中等质量”转化为“较高质量”，其中农业空间中占比最大的土地垦殖率、人均耕地面积于2009—2014 年均在下降，虽然有效灌溉系数、地均农林牧渔业总产值、耕地粮食贡献率等指标在提高，但均处于“中等质量”，2015 年农业空间质量依旧没能实现“中等”向“较高”质量的跨越，2015—2018 年，土地垦殖率和各指标在不断提升，有利于农业空间利用从“中等质量”向“较高质量”转化；对于生态空间而言，2009—2018 年，利用质量从“低质量”提升为“高质量”，但总体呈“较高质量”水平。在生态空间占权重较大的人均公园绿地面积、森林覆盖率和自然保护区面积比例这3 项指标基本保持上升趋势，SO2排放强度有所下降，生态空间各指标相互影响和作用最终拉动生态空间关联度水平的上升，使生态空间利用质量水平不断提高。
表3 2009—2018 年广西国土空间利用质量综合关联度及利用质量等级
3.1.3 广西各市国土空间利用质量情况分析 从广西各城市来看，2009—2018 年国土空间利用质量变化趋势类型可分成3 类，第一类城市有南宁、柳州、桂林和北海，它们的国土空间利用质量变化趋势较为相似，2009 年国土空间利用质量状态除柳州处于“低质量”外，另外3 个城市均处于“中等质量”水平，2012—2014 年间，4 个城市相继进入“较高质量”和“高质量”状态，并保持较好的发展态势，在2018 年，南宁和北海率先达到“高质量”水平，柳州和桂林依旧保持“较高质量”水平发展；第二类城市有梧州、防城港、钦州、贵港、玉林、来宾和崇左共7 个城市，相较于第一类城市的国土空间质量变化趋势，它们在2009 年均处于“低质量”水平，并集中于2010—2013 年向“中等质量”等级转化，到2018 年均达到“较高质量水平”；第三类城市有百色、贺州和河池，这3 个城市在2009—2018 年间，国土空间利用质量总体水平较低，等级状态不稳定且升降变化也更为明显，其中百色国土空间利用质量等级变化最为明显，分别以2013 年、2015 年、2017 年为变动节点，在“低质量—中等质量”区间转化，并在2018 年达到中等质量。总体上说，广西14个市国土空间利用质量水平虽然明显波动，但大体上均呈现出上升的趋势，发展总体是朝着良性的方向。
3.2 广西国土空间利用质量空间变化分析
以市为单元，选取2009 年、2014 年、2018 年作为典型年份分析广西14 个市的国土空间利用质量及城镇、农业、生态3 个子空间的利用质量情况及分布状况，结果见表4 和图3。2009—2018 年广西各市国土空间质量等级具有一定的集聚效应，在空间上大致呈桂西北—桂东南逐步上升格局分布，且以崇左、百色、河池及梧州等处于“中等质量”和“较高质量”水平为主体构成的“倒C 型”格局分割南宁、北海、柳州及桂林等质量利用水平较高的城市。具体从3 个子系统空间变化来看，2009—2018 年，广西城镇空间利用具有“团状集聚，中部优先”的空间分布特征。其中南宁和柳州一直领先于其他各市，南宁和柳州不仅分别是广西首府和广西第一大工业城市，也是二三产业的集聚城市，能引导大量商贸交流和人口聚集，因此城市经济发展迅速，城镇化水平、城镇路网密度、科、教、文、卫等设施完善，空间效益水平较高；城镇空间利用总体水平次于南宁和柳州的主要是以北海、钦州、防城港等属于北部湾国家级重点的城市群，具有临海发展的区位优势，容易招商引资、扩大发展，因此该地区基础设施、公共服务等条件能承受较强规模的人类活动和经济发展，城镇空间利用水平提升潜力较高。而来宾、崇左、百色、贺州等市由于历史和地理因素，经济发展滞后，该地区人口密度、城镇化水平、地均二三产业GDP 等经济指标处于较低水平，城镇空间利用水平较低。
2009—2018 年，农业空间较高和高质量利用空间基本分布在土地资源条件较好的桂中、桂南地区，且以片状形式集聚。其中南宁、贵港、玉林这3 个城市的农业空间利用质量水平基本同步，且领先其他各市；来宾和桂南地区的北海、防城港、崇左等市仅随其后，主要原因：桂中、桂南地区土地肥沃，耕地资源较丰富，土地垦殖率相对较高，近年粮食播种面积、基础电力及农业生产的大规模投入，桂中、桂南地区的农业空间规模发展态势良好，空间效益水平较高。农业空间低和中等利用质量空间包括百色、河池、柳州、桂林、贺州、梧州，主要在桂西北地区和桂东北地区，该地区喀斯特地貌集中连片分布，耕地资源较少，且大部分地区耕地的土壤肥力不高，人均耕地面积和土地垦殖率等指标均基本处于中等水平以下，农业自然生产条件较差，在农业空间规模的扩大及利用程度的增强方面均有所限制。
表4 2009—2018 年广西各市国土空间利用质量等级
图3 2009—2018 年广西国土空间质量空间差异
2009—2018 年，生态空间利用质量变化较明显，整体上看呈现“西北部高，东南部低”且具有连片均衡分布的空间特征。其中生态空间较高和高质量利用空间主要分布在桂北、桂西北和桂东北，主要包括百色、河池、桂林、贺州、梧州等城市，该地区生态资源丰富，自然保护区覆盖率较大，区域内水资源充沛，森林覆盖率较高，且是广西水源涵养和水土保持的重要区域，生态空间的规模及保障水平均较高。生态空间中等质量及低质量利用空间主要分布在桂南地区，该地区生态资源不丰富，大部分以城市开发建设为主，资源过度开发、水土资源不合理利用、空气的污染问题较突出，因此森林覆盖率、污水处理率、空气质量优良率几乎处于“中等质量”水平，即使该地区地形较为平坦、交通便利，但在社会经济快速发展的同时未能科学合理地利用生态空间。
4 结论与建议
基于“城镇、农业、生态”3 类空间视角，运用物元模型对2009—2018 年广西国土空间利用质量进行评价及时空差异分析，得出结论：时间变化上，广西国土空间利用质量整体水平呈上升趋势，其中农业空间变化较稳定，城镇空间和生态空间波动幅度较大，对区域空间利用质量总体水平影响较大，土地垦殖率、人均可利用水资源、空气质量达标率等指标一直浮动在“低—中等”状态，影响区域国土空间利用质量水平的提高；空间差异上，大致呈现出桂西南—桂东逐步上升的分布格局，其中城镇、农业、生态3 个子系统的空间利用在空间分布上也各具差异，且均呈现出4 个利用质量等级类型，但总的来说，其特征与各城市经济社会发展趋势基本吻合。
基于以上研究结果，对广西国土空间利用质量提升提出以下建议：（1）对于城镇空间，要优化城镇用地和布局，充分利用低效用地，提高城镇空间利用强度，同时广西要继续依托西部大开发、东盟、北部湾经济开发区等国家政策和资金的支持，加大对各市镇的优势产业和基础设施的建设投入，促进产业集聚、设施保障、城镇化水平及城镇空间利用效益的提升；（2）对于农业空间，要强化耕地和基本农田保护，在保障现有耕地资源数量稳定的同时要加大土地整复垦力度，增加耕地面积；同时完善农用地基础设施，改善农业生产条件，加强“农牧渔结合，种养一体化”生产，大力提高农业各类资源和空间利用率；（3）对于生态空间，要合理控制城市扩张速度，守好各市生态红线区域内本底资源，促进生态空间自然保障水平的提高，同时要结合当地实际情况，转变经济发展方式，积极向“低成本、少污染、高产出”的产业发展，加大对生态治理的合理投入，缓解生态环境的承载压力，促进生态空间利用水平的提高。
