四川省“三生空间”分类评价与时空格局分析

肖 蕊，邵怀勇，李 峰，谢洪斌

（1.成都理工大学地球科学学院，成都 610059；2.外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室（重庆地质矿产研究院），重庆 401120）

随着社会的不断进步，中国城镇化水平显著提高，截至2019年底，中国城镇化水平首次跨越60%步入城市社会时代。然而，城市的发展必然会带来一系列问题，环境污染日益加剧、土地资源利用低效及浪费、城市人口膨胀等“城市病”［1，2］和以非农化、污损化、老弱化、农村空心化为主要特征的“乡村病”共存［3，4］。四川省发展面临着各类用地分布不均匀、生态系统退化、资源短缺、环境污染等问题，再加上生态文明建设和绿色发展是其发展的内在要求。基于此，创建一个和谐的土地用地分类系统已经迫在眉睫，对四川省土地进行三生空间研究势在必行。

三生空间即生产、生活和生态空间，生产空间是以提供农产品、工业品以及服务类产品为主要功能的区域，生活空间是以提供人类居住和公共活动为主要功能的区域，生态空间是指具有重要生态功能，以提供生态服务和生态产品为主要功能的区域［5］。三生空间是遵循土地利用的多功能性原则，并结合《土地利用现状分类》国家标准而构建的三大土地利用分类体系［6，7］。三生空间的研究对四川省国土空间规划、生态环境优化等具有重要意义。

国内学者对三生空间做了许多研究并取得丰硕的成果。张红旗等［6］从土地利用功能的角度研究三生用地的分类；李广东等［8］结合理论、实践以及实证案例对三生空间的主导功能进行定量识别，从而分析三生空间功能之间的关系；甄霖等［9］界定和分析了中国土地利用的多功能性。对三生空间的评价是学者们探讨的重点方向，学者们分别从全国层面、省级层面、城市群层面、乡村地区及国家限制开发区等方面提出了适用于各类地区的评价指标体系，并分析了三生空间的格局及其变化特征［10-13］。随着理论研究的不断深入，学者们还将新的研究方法和模型引入到三生空间功能的评价中［14，15］。但是已有研究对土地利用分类归纳模糊，对土地主体功能描述不够全面，且大多数研究都针对全国、市域、县域，对省域研究较少，尤其是中西部区域。四川是西部地区的重要大省，作为西部创新驱动的策源地、西部开放合作的枢纽、西部经济的领头羊，更加要重视城市快速发展带来的各种问题。开展三生空间的研究，可以为四川省国土空间优化及生态环境保护提供可靠的科学依据与支持。

因此，本研究以中国四川省为例，在探究三生空间理论的基础上，采用国家标准《土地利用现状分类》体系，遵循功能分级原则，创建基于三生空间的土地利用分类评价体系，分析四川省2000年和2018年两期三生空间分类及其时空格局特征。

1 研究区概况

四川省位于东经92°21′—108°12′，北纬26°03′—34°19′，东连接重庆，北接壤青、甘、陕三省，南与滇、黔相邻，西紧挨西藏。全省总面积达48.6万km2，占全国总面积的5.1%，居全国各省市第5位。四川省人口众多，截至2018年底，人口达8 341.0万人，其中乡村3 979.5万人，城镇4 361.5万人，城镇化率达52.29%。四川省自然资源丰富，但随着城市化的推进，对各类资源需求不断加大，出现自然资源短缺、环境污染等各类生态环境问题，对四川省进行三生空间的研究，有利于四川省的国土空间优化以及为解决迫在眉睫的生态环境问题提供有力依据。

2 数据来源与研究方法

本研究所涉及的人口和面积统计数据来源于《四川省统计年鉴》，土地利用数据主要结合GEE平台采用人工目视解译获取。参照中国科学院土地资源分类系统，在研究三生空间理论的基础上，遵循土地功能分级原则，建立基于三生空间的土地利用分类评价体系，将土地利用分成耕地、林地、草地、城乡、工矿、居民用地、水域、未利用地6个一级类和水田、旱地、有林地、灌木林等25个二级类，最终分类精度达80%左右，经人工修正精度达85%左右，能满足研究所需。

2.1 生产用地分类体系

生产用地是指人们为了取得多种服务以及各类产品而进行社会生产活动的土地［8］。本研究在结合土地利用主体功能基础上，进一步将其分为生产用地和生产生态用地。其中生产生态用地是指兼具生产功能和生态功能的用地类型，如水田既属于耕地大类且具有生态作用，也属于能产生经济效益的生产用地；而生产用地则是主要用于服务和生产，少部分或者几乎没有发挥其他作用的土地。因此，本研究创建的生产用地分类体系如表1所示。

表1 生产用地分类体系

2.2 生活用地分类体系

生活用地是满足人们消费、休闲、娱乐、居住及一些具有特殊功能的土地。根据土地利用主体功能将其划分为生活用地和生产生活用地。其中生产生活用地是指不仅满足生活需求而且提供一定生产作用的土地，如国家提供的公共场所以及公共管理服务等，这些都是政府机构为人们提供的公共利益，包括体育、教育、医疗、文化等。而生活用地则是如城镇、农村居民点等，在遥感影像上很容易区分提取，这类用地直接为人们提供居住和休息场所，是典型的生活用地。生活用地分类体系如表2所示。

表2 生活用地分类体系

2.3 生态用地分类体系

关于生态用地，海内外学者探究甚多但并没有形成统一的定论。参考国内学者对生态用地的研究成果与定义［16-19］，判定生态用地是具备一定生态调节功能，能直接或者间接提供相应的生物支持，且自身具有一定自我调节、修复、维持和发展能力的用地类型［20-26］。根据土地利用主体功能，将其划分为生态用地和生态生产用地。

生态生产用地是指既具有重要生态功能又具有一定生产功能的用地类型，主要包括耕地类别中的水田、旱地，水域中的湖泊、河渠、水库坑塘等。而生态用地是指具有涵养水源、调节大气、保持水土、保护生物多样性等功能，且受人类活动影响较小的用地类型，主要包括林地、中覆盖度草地、低覆盖度草地、永久性冰川雪地、滩涂、滩地以及未利用地等。生态用地分类体系如表3所示。

表3 生态用地分类体系

2.4 评价标准

一种土地类型可能有一种或多种不同功能，但在功能的主次或强弱上也有区分。结合已有研究，本研究给出了三生空间的分类及评分标准，如表4所示。具体评价规则为：若生产用地为5分，则表明该用地生产功能最强或只具备生产功能；若生产生态用地为3分，则表明除主要生产功能之外还兼具一部分生态功能或生产和生态功能无明显主次之分；若非生产用地为0分，则表明该用地不具备生产功能。生态用地、生活用地评价规则与之相同。

表4 三生空间分类及评分标准 （单位：分）

3 结果与分析

3.1 2000年和2018年四川省三生空间格局

本研究基于地理信息系统的可视化及空间分析技术，绘制了2000年和2018年两期四川省生产空间（图1）、生活空间（图2）、生态空间（图3）格局分布。

图3 2000年和2018年四川省生态空间

1）四川省生产空间格局。由图1可见，2000年和2018年四川省生产空间格局分布基本一致，其中评分为5的主要集中在四川东部地区，表明该地区生产功能最强，包括成都、德阳、眉山、资阳、遂宁、内江、自贡、乐山、宜宾、泸州、南充、广安、巴中、达州、广元等市，雅安市以及南部地区的攀枝花市和凉山彝族自治州分布较少；除此之外，川西北地区则是零星分布，主要分布于人口活动较密集的地区；评分为3的地区大致上也都保持一致，其增加和减少主要发生在各市区内部，2000—2018年各市生产空间都不同程度的增加，成都市最为明显，而阿坝藏族羌族自治州则有一定程度的减少，可能与大力发展经济而生态恢复力度不够有关。

图1 2000年和2018年四川省生产空间

2）四川省生活空间格局。由图2可见，2000年和2018年四川省生活空间格局分布基本一致，其中评分为5的主要集中在四川东部地区，表明该地区生活功能最强，包括各市辖区的城镇及农村居民点，其中成都市分布最为集中且至2018年其分布有所加强，这是由于成都作为四川的省会城市，人口密度大、分布广；2000—2018年评分为3的地区有所增加，从2000年只有成都市、乐山市等地零星分布，到2018年东部地区所有市辖区都有不同程度的增长，且四川省最南端的攀枝花市生活空间也呈增长趋势，其余地区生活空间变化则不明显。

图2 2000年和2018年四川省生活空间

3）四川省生态空间格局。由图3可见，2000年和2018年四川省生态空间分布基本一致，总体呈现“西高东低、北高南低”的分布格局。其中评分为5的生态功能最强地区主要分布于四川西北部及南部，东北部的达州、巴中、绵阳、广元以及东南部的宜宾、泸州都有少量分布；评分为3的生态生产地区主要分布于四川东部地区，南部区域也有少量分布。

3.2 四川省三生空间格局变化

本研究利用地理信息系统的空间分析可视化技术将重分类后的影像进行栅格计算，得出2000年和2018年两期栅格影像的差值，并基于标准差分级法将其分为“减少、保持、扩大”三类，结果如图4、图5、图6所示。

1）四川省生产空间格局变化。由图4可知，四川省2000—2018年生产空间扩大区域主要是甘孜藏族自治州中部、阿坝藏族羌族自治州西北部以及自贡市中部，其余地区呈点状式扩张，扩张程度小；生产空间减少区域主要是各市区的城镇地区，成都市以及阿坝藏族羌族自治州有较大区域减少。

图4 四川省生产空间格局变化

甘孜藏族自治州中部地区以及阿坝藏族羌族自治州西北部生产空间扩大主要是由于该地区矿产资源丰富，近年来随着矿产开发技术和经济的快速发展，对矿产的需求和开发不断加大，逐步形成工矿用地等；自贡市生产空间扩大主要是因为近年来经济发展使得商业化、城镇化进程加快，城镇用地不断增加。而各市区生产空间减少的原因主要就是城市化进程加快，城市建设占用了大量的生产用地，从而使得生产用地大幅度减少；成都市生产空间的减少主要是因为成都为四川的省会城市，经济与工商业发达，城镇化速度快；阿坝藏族羌族自治州生产空间减少是因为政策性退耕还林。

2）四川省生活空间格局变化。由图5可知，四川省2000—2018年生活空间扩大区域主要是各市的城镇地区，成都市扩张区域最大且呈点状式扩张；减少区域呈零散分布，减少不明显。

图5 四川省生活空间格局变化

四川省生活空间扩大的主要原因是近些年经济社会发展较快、城市化进程不断提高、人口密度增加等使得城市建设用地扩大。2004—2014年四川省人口为8 140.2万人，占全国总人口的5.99%，3次产业结构由2004年的21.3∶41.0∶37.7转变为2014年的12.4∶48.9∶38.7，2014年GDP是2004年的4.47倍，2014年农用地面积比2004年减少20.21万hm2，建设用地面积增加21.46万hm2。

3）四川省生态空间格局变化。由图6可知，四川省2000—2018年生态空间扩大区域主要有广元、巴中、达州、泸州、宜宾、乐山、遂宁、凉山彝族自治州、攀枝花、成都西部、德阳西北部、绵阳等地，其余地区扩大幅度较小；生态空间减少区域主要集中在成都中东部、德阳中部、自贡中部区域，其余城市生态空间减少不明显。

图6 四川省生态空间格局变化

四川省生态空间扩大的主要原因是近年来为了响应国家号召，大力加强生态环境的整治，坚决践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，更加注重人与自然和谐共生，使生态空间在城市发展中逐渐扩大；而成都中东部、德阳中部、自贡中部的生态空间减少主要是因为经济发展迅速，再加上为打造成德一体化，使得城市的发展力度不断扩大，生产用地和生活用地增加，部分生态用地遭到破坏且减少，最终使生态空间减少。

4 小结与讨论

1）生产空间大多分布在四川东部地区，包括成都、德阳、眉山、资阳、遂宁、内江、自贡、乐山、宜宾、泸州、南充、广安、巴中、达州、广元等市，雅安市以及南部地区的攀枝花市和凉山彝族自治州分布较少，除此之外川西北地区零星分布。扩大区域主要在甘孜藏族自治州中部、阿坝藏族羌族自治州西北部以及自贡市中部，减少区域主要在各市区城镇地区，成都市以及阿坝藏族羌族自治州有较大区域减少。

2）生活空间大多分布在四川东部地区，包括各个市辖区的城镇及农村居民点，其中成都市分布最为集中且至2018年其分布有所加强。其扩大区域主要是各市的城镇地区，成都市扩张区域最大。

3）生态空间大多分布在四川西北部及南部，东北部的绵阳、广元、巴中、达州以及东南部的宜宾、泸州都有少量分布。其扩大区域主要有广元、巴中、达州、泸州、宜宾、乐山、遂宁、凉山彝族自治州、攀枝花、成都西部、德阳西北部、绵阳等地，其余地区扩大幅度较小，减少区域主要有成都中东部、德阳中部、自贡中部区域，其余城市生态空间减少不明显。

4）经济的发展使得城市工业化、商业化、人口密度以及城镇化率提高，对应着四川省三生空间格局发生了相应变化。其中成都市是变化最多的地区，这是由成都市在全省的经济地位所决定的。

5）本研究基于土地利用分类建立三生空间分类评价体系，对四川省三生空间进行研究，分析结果可知，四川省三生空间格局变化影响因素并不是单一的，包括政策、经济、社会、人文、地形等各种影响因素，是一个与时俱进、不断发展的状态。因此，对三生空间的演变机制、驱动力、生态环境效应、均衡状态以及适宜性评价和优化等仍需要进一步探索和研究。