国土空间规划视角下资源环境承载力评价分析*——以昆明市为例

何苏玲，王金亮※，角媛梅，周京春，农兰萍，朱 泓

（1.云南师范大学地理学部，昆明 650500；2.云南省高校资源与环境遥感重点实验室，昆明 650500；3.云南省地理空间信息工程技术研究中心，昆明 650500）

0 引言

资源环境承载力指一定的技术水准与消费形态下，一个区域能够永久承载而不至降低环境品质的人口数及其人类活动总和[1]。资源环境承载力评价在很大程度上制约着国土空间规划，国内有关学者就这两者之间的关系做出了深刻探讨。其中张兴[2]从资源环境对社会经济发展负荷的承载情况出发研究国土空间规划与资源环境承载力的关系；岳文泽等[3]回归资源环境承载力的本质，探讨国土空间规划的内涵及其对资源环境承载力评价的要求。资源环境承载力评价对于国土空间规划意义重大，它不仅为国土空间规划提供了准确的资源环境基础数据，而且对区域的产业布局、环境保护和经济发展具有重要的导向作用。

区域资源环境承载力的评价方法主要有以下几种：人口论系列方法[4,5]、生态足迹系列方法[6-8]、“木桶理论”[9,10]和综合指标法[11,12]。其中人口论系列方法大多考虑的是资源对区域承载力的影响，对环境的考虑较少。生态足迹在衡量区域自然资源方面有很好的作用，但涉及跨区占用问题时，不能真实反映区域的生态环境承载力状态。“木桶理论”仅关注短板因素，大大忽略了其他因素的影响。相比上述几种只考虑单一要素或忽略其他因素的评价方法，综合指标法综合考虑了多种因素对区域的作用，并通过权值排除了某些偶然因素对区域的影响，使得评价结果更加科学以及具有更重要的现实意义。

国土空间规划常常需要打破传统的行政区划界线，基于栅格单元的资源环境承载力评价更有利于将规划结果与实际情况相联系。此外，当前国土空间规划视角下的承载力研究仅围绕区域某一年份的资源环境承载力状况[13]，而忽视其时空演化规律以及对区域资源环境承载力未来态势的预判，难以实现空间规划的预见性。因此，根据《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南（试行）》的相关标准和研究区自身的自然禀赋、社会资源及生态环境，在前人研究的基础上[14-17]，文章通过构建科学的指标评价体系，利用GIS空间分析，以30m栅格单元为单位综合评价2018年昆明市资源环境承载力状况，并具体分析2008—2018年研究区资源环境承载力的时空演变情况与土地利用类型对其的影响，为国土空间规划以及昆明市产业结构调整和区域经济发展提供基本的参考。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

昆明市地处云南省中部，位于东经102°10'～103°40'，北纬24°23'～26°22'，其面积约为210.13万hm2（图1）。昆明市自然资源相对匮乏，2018年水资源总量77.25亿m3；仅占全省水资源总量的3.51%；耕地面积44.9万hm2，占全省耕地面积的7.45%。但是，作为全国有名的“春城”，昆明优越的气候条件形成了良好的生态环境。2018年全市森林覆盖率达49.57%，空气质量优良率达到98.9%。此外，昆明市作为云南省省会，人口众多，经济收入可观。据2018年昆明市统计年鉴统计，2018年全市总人口达685.0万人，地区生产总值达5 206.90亿元，其中旅游业收入达2 180.08亿元。昆明市作为我国对外开放的南大门，其重要性不言而喻。以“双评价”标准为基础，根据区域自身特色，对其开展资源环境承载力评价，为国土空间格局优化与差异化管制提供科学参考。

图1 研究区位置

1.2 数据来源

研究所使用的数据主要包括遥感数据、GIS数据、统计数据以及文字资料。统计数据包括昆明市国民经济统计年鉴、国民经济与社会发展统计公报、水资源公报、空气质量公报等数据。由于最终的评价成果是栅格单元，统计数据均采用GIS空间分析方法转化为30m分辨率的栅格数据，具体情况如表1所示。

表1 研究区基本数据

2 研究方法

2.1 指标体系构建及权重确定

区域资源环境承载力评价主要是估算区域内自然资源、社会经济状况以及环境对该区域发展的支撑能力。自然资源包括土地资源、水资源、气候资源、矿产资源等等，社会经济状况主要是考量区域内的人口、经济发展水平、城市化进程等对承载力的作用，环境承载力主要考虑区域内生态环境、水环境、大气环境、土壤环境等对承载力的影响。基于相关研究[18,19]，综合考虑昆明市特点与数据的可获得性，从土地资源、水资源、气候资源与旅游资源四方面引入人均耕地面积、水资源开发利用率、温度、年客流量等指标来衡量区域的资源承载力状况；根据昆明市社会经济发展现状，选取人口密度、城镇化水平、人均GDP、第三产业比重等指标来评估昆明市社会经济承载力水平；从生态环境、大气环境与水环境三方面选用地质灾害密度、石漠化强度、SO2浓度、NO2浓度、污水处理率等相关指标来评判研究区域的环境承载力水平（表2）。

表2 评价指标体系及权重

权重确定的方法有多种，可以概括为主观赋值和客观赋值两大类。主观赋值法主要包括层次分析法（AHP）、德菲尔法等；客观赋值法有熵权法、变异系数法等。在资源环境承载力评价时，目前绝大多数研究人员采用层次分析法或熵权法来确定评价指标的权重。例如范珊珊[20]采用AHP法确定指标权重并对秦皇岛的资源环境承载力进行评价。王淦霖[21]采用熵权法确定广东省资源环境承载力评价指标体系权重。

虽然大部分学者运用AHP法和熵权法确定资源环境承载力权重，但部分研究人员开始探索基于变异系数法的资源环境承载力评价并取得良好效果[22,23]。该研究采用变异系数法确定各指标权重，它是一种典型的客观赋权法，直接利用指标自身包含的信息，通过一定的计算来确定指标权重。在该方法中，指标之间的取值差异越大，越能够反应指标之间的差异，因而权重值越重，可以很好地消除主观因素的影响。计算所得各指标权重具体见表2。

2.2 资源环境承载力评价模型

基于其他学者的研究成果[24-26]，构建资源环境承载力评价模型为：

式(1)中，s为资源环境承载力评价值；wi为各指标权重值；为各指标数据标准化值。经过评价模型计算所得的承载力结果值在[0,1]之间，其结果值越大，表示资源环境承载力越强。

3 结果与分析

3.1 2018年昆明市资源环境承载力综合分析

利用ArcGIS软件，对所有评价指标进行空间加权叠加，得到30m空间分辨率为2018年昆明市资源环境承载力评价结果。由于数据之间存在天然的“断点”，选用自然断点法将评价结果进行分级来表示昆明市的资源环境承载力程度（表3）。总体来说，昆明市资源环境承载力处于中等低下水平，呈现出中＞较低＞低＞较高＞高的状态。其中，承载力中等和较低水平所占面积比重相差不大，承载力中等水平的面积占昆明市土地总面积的29.68%，较低水平的面积比例也达到了28.50%，而高水平的比例仅占9.32%，与上述两者相差较大。

表3 2018年昆明市资源环境承载力等级

以区县级行政单元出发，五华区、官渡区和石林县的资源环境承载力处于高等级；西山区、盘龙区的资源环境承载力以较高水平为主；安宁市、呈贡区、晋宁区及宜良县承载力处于中等水平；寻甸县、富民县、禄劝县和嵩明县的承载力都处于较低水平；仅有东川区承载力为低等级（图2）。

图2 2018年昆明市各区县资源环境承载力等级

从空间上看，2018年昆明市资源环境承载力呈现出明显的分异规律，具体表现为“南高北低”（图3）。昆明市南部主要包括主城5区、安宁市、晋宁区、石林县以及宜良县，北部包含嵩明县、富民县、寻甸县、禄劝县以及东川区。在南部区域，特别是中心城区，城市发展迅速，经济高速增长，旅游业等第三产业收益丰厚，经济水平远高于其他区县，且随着政府对生态环境的重视，近年来该区域内生态环境也得到极大提高，其中2018空气质量优良率、水质合格率都位于全市中上水平。石林县拥有丰富的耕地资源，其耕地面积比重居全市第一，且境内地形平坦，水土流失、地质灾害发生率低于昆明市其他区域，加上区域以发展自然风景旅游为主，拥有良好的大气环境与水环境，资源与环境的优越使得该区域资源环境承载力处于高水平。在昆明市北部，寻甸县和禄劝县是两个少数民族自治县，幅员辽阔，两者土地面积之和约占全市总面积的1/3。但该区域内地形复杂，地势较高，容易发生石漠化等灾害，且工业基础薄弱，高新技术产业缺乏，导致经济远落后于南部区域。东川区是一个典型的依靠矿产资源而发展起来的城市，随着矿产资源的枯竭，区域的经济受到极大的影响，且由于早年矿石开采，大量的植被被破坏，境内水土侵蚀剧烈，生态环境较差，因此其资源环境承载力位于全市最低水平。

图3 2018年昆明市资源环境承载力评价

3.2 昆明市资源环境承载力时间演变分析

3.2.1 昆明市资源环境承载力数值变化

根据研究区资源环境承载力评价结果以及研究区资源、社会经济和环境3个子系统的资源环境承载力值（图4），分析2008—2018年昆明市资源环境承载力的时间演化状况。

图4 2008—2018年昆明市资源环境承载力

2008—2018年昆明市的资源环境承载力呈波动上升趋势，年均增长率约为0.37%。资源承载力呈波动上升状态，年均增长率约0.16%；社会经济承载力在0.092 7～0.109 2起伏，年均下降0.08%；环境承载力的时间演化过程与资源环境承载力演化过程表现出极大的相似性，都表现为升—降—升—降—升—降的波动状况。

2008—2010年是“十一五”建设中后期，经济建设取得一定的成功，且自从2007年提出生态文明建设这一目标之后，政府开始着力于生态环境保护与管理，生态与社会经济获得良好发展。2011—2013年围绕“富民”这一主题，研究区大力发展经济，但因为产业结构不优使得生态环境受到一定影响，大气环境与水环境质量降低。且随着城市的发展，对自然资源的需求（例如耕地资源、水资源）日益增多，土地、资源、环境等要素对于区域的制约依然突出。2014年昆明市着重生态文明建设，先后出台了《昆明市生态文明建设三年行动计划（2014—2016年）》和《昆明市生态文明建设规划（2014—2020年）》等相关制度，在生态建设方面取得巨大成就。2014年降水、气温明显增多、增高，旅游收入创新高（相比2013年增长了近21%）自然资源承载力相对提升，加上这一期间经济发展持续向好，导致区域整体资源环境承载力大幅提升。2015—2018年自然资源特别是土地资源对于区域的发展依旧存在较大的制约作用，耕地面积的持续减少使得研究区自然资源承载力下降，加上环境约束加剧，生态环境治理任重道远。3.2.2昆明市资源环境承载力各等级面积变化

2008—2018年昆明市不同等级的资源环境承载力面积发生较大改变（表4）。10年间昆明市资源环境承载力始终以中等承载力为主，其面积比例在3个时期分别为30.29%、31.59%和29.68%，表现出先升后降的变化趋势；承载力低水平区域面积持续增长，年增长率约为13.07%；根据比例变化，2008—2013年较低水平的承载力面积呈现下降趋势，2013—2018年呈上升趋势；承载力较高等级的区域面积先增加后减少，其面积减少的速度约为4.225 938万hm2/年；资源环境高度承载区域面积不断缩减，其面积比例从12.07%下降至9.32%。

表4 2008—2018年昆明市资源环境承载力各等级面积变化

3.2.3 昆明市各区县资源环境承载力数值变化

2008—2018年昆明市各区县资源环境承载力表现出不同的变化特征（图5）。其中五华区、盘龙区、东川区资源环境承载力表现出先升后降的特点，呈贡区、晋宁区承载力呈现先降后升的趋势，官渡区、西山区、富民县、宜良县、石林县、嵩明县、禄劝县、寻甸县、安宁市资源环境承载力随时间变化持续下降。以五华区为代表的区域在该时期旅游收入以及总体经济量的增长使得旅游资源与经济资源增强，环境改善也导致区域内生态、大气和水环境承载力明显增强，但随着耕地面积的减少以及建设用地面积的增加，土地资源承载力持续减弱，加上2013年社会资源以及气候条件更优越于2018年，导致上述区域资源环境承载力表现出先升后降的特点。2008—2013年以呈贡区为代表的区域，生态环境恶化，其水土流失与石漠化程度扩大，空气中NO2浓度增加使得空气质量变差，2013—2018年该区域水土流失与石漠化得到一定的控制与治理，生态环境明显好转，使得该区域资源环境承载力显示出先降后升的变化特征。以官渡区、西山区为代表的区域在该阶段，土地资源、旅游资源承载力持续减弱，社会负担加重，污染增多导致空气质量下降，使得该区域资源环境承载力持续降低。

图5 2008—2018年昆明市各区县资源环境承载力

3.3 昆明市资源环境承载力空间演化分析

选取2008年、2013年和2018年昆明市资源环境承载力评价结果，分析资源环境承载力的空间格局演化状况（图6）。

图6 2008—2018年昆明市资源环境承载力空间格局演变趋势

昆明市资源环境承载力空间分异明显。第一，南部地区（特别是中心城区和石林县）的资源环境承载力水平明显高于北部区域，其中中心城区承载力水平较高的原因是经济发展状况的影响，石林县承载力水平较高归因于其丰富的土地资源和优良适宜的环境。第二，昆明市北部3个区域资源环境承载力水平存在差异，2008年寻甸县＞东川区＞禄劝县，该时期主要是土地资源的影响；2013年东川区＞寻甸县＞禄劝县，这一时期经济发展水平对承载力结果影响较重；2018年寻甸县＞禄劝县＞东川区，该阶段生态环境对区域的影响占据主导地位。2008—2018年昆明市资源环境承载力整体呈现“较高和高”状态稳定，低和中低状态相互转变的空间格局演变规律。昆明主城5区和石林县始终保持较高和高的稳定状态。晋宁区资源环境承载力呈现缓慢增长趋势，承载力水平实现了由低水平到中低水平的转变，该区域资源环境承载力等级的转变得益于区域经济的快速发展和生态保护建设。禄劝县、寻甸县、东川区资源环境承载力发展水平由中等较高水平下降到低水平，主要是由于自然资源和生态环境的限制。

3.4 土地利用类型对资源环境承载力影响

土地利用类型对区域资源环境承载力有一定的影响，选取2008年、2013年和2018年研究区3个时段免费的全球LUCC（土地利用/覆盖变化）产品MCD12Q1，并对其进行重分类，分析不同土地利用类型下昆明市资源环境承载力状况（表5）。2008—2018年昆明市各种等级的资源环境承载力大都分布在草地上；林地上中低水平的资源环境承载力面积随时间变化不断增加，较高和高水平承载力经历了先减后加的变化过程；草地上等级低的承载力面积持续扩大，其面积由8.696 418万hm2扩张到27.292 325万hm2，高等级的承载力面积面积不断缩减，其缩减速度可达2 056 hm2/年；水体上资源环境承载力主要表现为高等水平；耕地上资源环境承载力以中等水平为主，所占面积不断减少，由最初的12.409 016万hm2减少到8.734 936万hm2；建设用地上的资源环境承载力以高水平为主，面积呈现出先加后减的变化趋势。根据MCD12Q1的分类标准，昆明市草地面积占地最多，因此草地包含的各种承载力等级面积远高于其他土地利用类型；耕地多分布在宜良县和寻甸县，该区域土地资源丰富，生态环境良好，但经济发展较为缓慢，因此其资源环境承载力表现为中等水平；水体与建设用地的资源环境承载力水平高，该区域耕地资源缺少，但旅游资源、气候资源良好且经济条件状况优越，从而形成了高水平的资源环境承载力。

表5 2008—2018年昆明市不同土地利用类型下不同等级资源环境承载力面积

4 结论

研究从国土空间规划视角出发，将基于行政单元的统计数据与文字资料通过GIS的空间插值（反距离权重与普通克里金）转换为栅格数据，突破传统的行政单元作为评价单元的限制，以栅格作为评价的基本单元。并从资源、社会经济和环境三方面综合评价分析了2018昆明市的资源环境承载力状况及其2008—2018年的时空演化特征，有利于相关人员对昆明市资源环境承载力未来态势的预判，更好实现国土空间规划的预见性。

（1）2018年昆明市资源环境承载力总体呈现中等低下水平,具体表现为“南高北低”的空间格局，且这种区域差异与生态环境密切相关。因此，为了提高研究区资源环境承载力水平，转变经济发展方式，加大区域污染防治力度、生态环境与国土生态修复力度，完善生态评估体系是今后政府工作需要大力关注的重点。

（2）2008—2018年昆明市资源环境承载力具有明显的时空演化规律。时间上，昆明市资源环境承载力显现出升—降—升—降—升—降的趋势，其中2008—2010年，经济建设的成功以及政府着力于生态保护，昆明市资源环境承载力明显上升；2011—2013年昆明市经济发展力度持续加大，但由于空气污染、水污染加重以及水土资源的约束，该阶段资源环境承载力开始下降；2014年生态文明建设的巨大成功以及经济发展水平持续向好，区域资源环境承载力大幅提升；2015—2018年水土资源的持续限制以及社会负担的加重，昆明市资源环境承载力开始轻微下降。空间上，昆明市南部地区的资源环境承载力始终高于北部地区，且10年承载力水平较高和高的区域相对稳定，承载力水平低和中等较低的区域相互转变。

（3）不同的土地利用类型的资源环境承载力等级不同，承载力等级较高的用地类型主要是水体和建设用地。建设用地作为人类活动最频繁的区域，地势平坦，水土流失、石漠化程度小，生态环境质量相对较高，且经济活动远高于其他用地类型，因此其资源环境承载力等级表现较高。就昆明市而言，滇池作为全省面积最大的淡水湖，城市发展建设紧密围绕滇池，因而使得该类型的用地承载力水平较高。

（4）针对区域资源环境承载力空间迥异，必须实施差异化的空间规划与管理。因生态环境状况较差而导致的资源环境承载力落后的区域（如东川区）应加大对生态的修复与保护，增加植被覆盖率，减少水土流失与石漠化程度，同时注重产业优化升级，淘汰能耗大、污染高的产业，积极发展高端、绿色的新兴技术产业。主要由经济社会条件落后致使资源环境承载力水平不高的区域（如寻甸县、禄劝县）在加大生态保护的同时要大力发展经济，可依托区域自身的旅游资源，发展以旅游业、服务业为主的第三产业，增强区域的经济竞争力。对于资源环境承载力等级较高的区域（如中心城区），土地资源与水资源依旧是制约其发展的重要因素，优化土地利用方式，加大污水、废气排放管理力度，增加土地资源和水资源利用率依旧是政府工作的重中之重。