快速城市化区域的三生空间冲突时空演化特征分析 ——以浙江省镇海区为例

梅思雨，李本智，易海军，傅海波

（宁波市镇海规划勘测设计研究院，浙江·宁波 315200）

近年来，快速城镇化导致土地资源利用强度、范围呈现无序拓展，空间利用的主体间矛盾不断增加[1]，严重影响国土空间利用效率。高强度的经济发展，有限的土地资源供给，导致国土空间的生产功能、生活功能和生态功能矛盾突出加剧[2]，土地空间冲突日益严峻，这种矛盾状态将始终伴随人类社会的各发展阶段[3]。土地空间冲突易引起生态环境污染、粮食减产、自然灾害以及经济发展不均衡等问题[4]。因此作为“农耕文明—城市文明—生态文明”协同演进的“三生”协调发展[5]，成为当代国土空间开发与治理最直接、最重要的目标。

空间冲突主要是探究因土地利用而产生的空间竞争与权益冲突[6]，其主要有分析冲突事件、冲突空间范围、冲突问题响应。由于不同时期人类活动需求差异，产生了多样化土地利用结构，形成多元的产品与服务，导致土地利用功能差异的“三生”空间[7]。因此学者们对“三生”空间的理论内涵[8]、识别与划分[9-10]、格局特征与优化[11]等方面进行深入探讨。基于“三生”空间识别的基础，大多研究者构建空间冲突测度指数方法，揭示区域“三生”空间的冲突强度，探究区域城市化过程中“三生”空间冲突演变特征与优化策略[12-15]。目前，“三生”空间冲突的主要研究方法有能识别“三生”空间冲突形式的定性分析法，如参与式方法[1]、行动者网络分析[16]等；及冲突综合指数法，大多依据PSR及其相关扩展模型等方法构建，反映“三生”空间冲突的强弱程度，如基于压力—状态—响应模型[17]、或复杂性—脆弱性—稳定性[18]的冲突综合指数法。“三生”空间冲突综合指数法，可以反映“三生”空间要素间的互馈机制，以此探究“三生”空间冲突的时空特征。已有“三生”空间冲突研究多着眼于某一年的“三生”空间冲突时空特征，而从长时序列探讨县（市、区）空间冲突演变相对不足。在“三生”空间冲突演变的影响因子分析上，在一定程度上土地本身属性、人文因素、自然条件等情况[19]均会引发冲突，且空间冲突产生原因不同。

随着宁波石化经济技术开发区建设，镇海区工业化、城镇化水平快速发展，建设用地面积增长迅速，到2021年城镇化水平达68%，对镇海区进行“三生空间”冲突剖析，具有典型示范意义。因此基于影像解译数据分析镇海区“三生”空间格局，借助空间冲突综合指数模型测算“三生”空间冲突强度，在此基础上探究“三生”空间冲突的驱动因子，以期为镇海区“三生”空间协调健康发展提供科学依据，并为中微观区域“三生”空间冲突管理与优化提供理论参考。

1 研究区概况

镇海区位于宁波市域，地处大陆海岸线中段，是中国对外开放重要口岸之一，誉为“浙东门户”（图1）。镇海区依托北仑港、镇海河口港的优势，大力发展港口大工业，推动区域快速工业化和城镇化。2020年镇海区第七次人口普查常住人口510462人，地区生产总值（GDP）1030.1亿元，三次产业比0.6:63.9:35.5，全域陆域面积246 km2，其中建设用地122 km2，国土空间开发强度约50%，耕地与园地面积占26%，山林面积占19%，陆地水域占6%，素有“一水二山七分田”之称。

图1 研究区区位图Fig.1 The location of study area

2 数据来源与研究方法

2.1 研究数据

土地利用数据是基于2000年、2010年、2020年镇海区土地利用现状的遥感解译数据（90m×90m）；行政边界数据统一采用2019年中国行政区划图；自然环境数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心（https://www.resdc.cn/Default.aspx）；社会经济发展数据来源于宁波市、镇海区统计年鉴（2000-2020年）。

2.2 研究方法

（1）“三生”空间分类

土地是一个多功能复杂综合体，是生产、生活和生态功能相互关联和相互统一的整体[20]。由于土地使用主体不同，土地功能具有主次之分[21]。基于“三生”空间内涵，综合考虑土地利用多功能性，在已有研究[22]基础上，镇海区土地利用类型划分（表1）。

表1 镇海区“三生”空间分类Table 1 Production-living-ecological spaces classification system of Zhenhai District

（2）空间冲突测度模型

结合土地空间冲突的复杂性、脆弱性及动态性特征，构建空间冲突强度识别体系，测算空间冲突综合指数（SCCI），模型为[23]：

其中：SPI、SFI、SRI分别表征土地空间的复杂性、脆弱性、稳定性。

三生空间复杂性（SPI）采用面积加权平均拼块分形指数(AWMPFD)测算[24]，计算公式为：

其中：ij为第i个空间单元格第j种空间类型，Pij是斑块周长，aij是斑块面积，A是空间单元面积，m为空间单元总数，n为空间类型总数。

空间脆弱性（SFI）用景观脆弱度表征，其公式为：

其中：fi为i类空间类型脆弱度，n为空间类型总数，ai为单元内i类景观面积，A是空间单元面积。

空间稳定性（SRI）用景观破碎度衡量，公式为：

根据空间冲突倒“U”型曲线，结合空间综合指数结果，将空间冲突指数划分为弱空间冲突［0.0，0.1）、较弱空间冲突［0.1，0.2）、中等空间冲突［0.2，0.3）、较强空间冲突［0.3，0.5）、强空间冲突［0.5，1.0］五个等级。

（3）空间单元划分

为防止研究区的空间单元过于破碎化，结合空间分辨率、斑块大小、空间尺度的数据可获得性等因素，将区域划分为400m×400m的空间网格单元，共获取1678个空间单元。

（4）地理探测器模型

地理探测器能有效分析同一地域单元上两个要素之间的地理关联性，以及不同区域变量差异性，探索导致空间冲突和差异的影响因素[25]，计算公式为：

式中：PD,H为驱动因子D对空间冲突强度H的解释力；n为样本量、αH2为方差；nh、αh2分别为层样本量和方差。其中PD,H值区间在[0,1]，数值越大表明驱动因子对空间冲突的解释力越强。

3 结果与分析

3.1 三生空间格局分析

镇海区三生空间类型以生产生态空间类型为主，空间分布范围最广，并呈现逐渐减少的态势（图2）。2000-2020年生产生态空间用地减少了42.31 km2，这主要是区域工业化、城镇化快速发展，建设用地不断扩张、侵占。2000-2020年生活生产空间面积由30.64 km2增加到97.48 km2，在空间上呈现由分散走向多中心集聚态势，体现了区域城市化快速推进。2000年生活生产空间总体呈小斑块集聚、大范围零星分布特征，随后斑块集聚中心不断向外扩散，至2020年生活生产空间形成了多中心大范围集聚空间布局。生态生产空间用地整体上分布较稳定，集中于西北部丘陵区。该区域主要是九龙湖生态保护区，该区域实施退耕还林，大力发展果园经济，图斑面积略有增加，2000-2020年共增加了3.85 km2。生态空间主要以海洋、滩涂为主，呈带状集中于东部滨海地区。2010-2020年滨海地区的滩涂和海洋逐渐大量地被生活生产空间侵占，面积由37.87 km2减少到9.50 km2，生态空间用地面积显著减少。

图2 不同时期镇海区三生空间格局分布Fig.2 Spatial distributions of production-living-ecological spaces at different times in Zhenhai District

镇海区三生空间结构呈现“两升两降”特征（表2）：（1）生产生活空间、生态生产空间比重上升。生活生产空间2000-2020年间快速扩张，用地面积占比增加了27.38%，年均增速23.38%，其中2010-2020年生活生产空间增长速度加快，年均增速达43.46%。生态生产空间呈现先降后升的态势，2000-2010年生态生产空间比重降低了0.46%，由于生态文明践行深化，休闲观光农业兴起，农业采摘不断发展，2010-2020年生态生产空间比重增加了2.04%。（2）生产生态空间、生态空间比重下降。2000-2020年镇海区生产生态空间比重降低了17.33%，年均降低速度为20.59%，其中2000-2010年生产生态空间用地减少，但仍占据主导地位，到2020年时生产生态空间比重降至第二位。生态空间用地比重由15.51%降至3.89%，用地年均降低速度为18.21%。

表2 不同时期镇海区三生空间结构Table 2 The construction of production-living-ecological spaces at different times in Zhenhai District

3.2 三生空间冲突演变

（1）“三生”空间冲突时空演变分析

镇海区“三生”空间冲突水平趋向良好，弱空间冲突与较弱空间冲突呈增加态势，中等空间冲突，较强空间冲突与强空间冲突呈下降态势，其中弱空间冲突和强空间冲突变化显著，呈两极化状态（表3）。2000-2020年弱空间冲突单元数量增加明显，年均单元增速为8.06%，至2020年弱空间冲突单元占比高达30.33%，占据主导地位；较弱空间冲突数量有所增加，年均增速为1.16%，占比增加了4.89%；中等空间冲突单元呈减少态势，年均减少速度为1.41%；较强空间冲突单元显著减少，减少了215个空间单元，年均减少速度为2.61%；强空间冲突单元减少明显，数量从311个减少到147个，年均减少速度为3.68%，成为冲突单元最少的类型。这说明2000-2020年镇海区三生空间冲突水平明显变弱，空间冲突渐趋稳定状态。

表3 不同时期镇海区空间冲突综合指数Table 3 The calculated results of spatial conflict indexes at different times in Zhenhai District

2000-2020年镇海区空间冲突综合指数空间分布具有明显的驱海性，弱空间冲突不断向较强空间冲突和强空间冲突扩张（图3）。弱空间冲突主要呈团块状分布于招宝山、骆驼和庄市等街道，用地类型以生产生活空间为主，建设用地景观脆弱性小，空间稳定性大，且冲突空间分布范围显著扩张，2020年弱空间冲突空间单元增加至509个，并呈现向东部滨海区域扩张态势；较弱空间冲突主要呈块状集聚在九龙湖镇，空间单元以生态生产空间用地为主，用地类型单一，空间稳定性大，位于生活生产用地与生产生态用地交汇处的较弱空间冲突单元，呈环状分布在弱空间冲突单元外，至2020年较弱空间单元增长了82个空间单元；中等空间冲突单元呈零星分布，镶嵌在各个街道，并呈减少态势，其中2010-2020年空间分布变化比较明显，主要是以澥浦镇、骆驼街道、庄市街道和蛟川街道等地区的中等空间冲突分布范围减少，10年减少了77个冲突单元；较强空间冲突单元在各镇（街道）集聚分布，随着时间推移较强空间冲突空间分布范围快速缩减，空间分布单元也减少了215个，其中2000-2010年庄市街道、蛟川街道和骆驼街道的较强空间冲突单元显著减少，集中分布在庄市街道、贵驷街道、澥浦镇、九龙湖镇的交界处，2020年较强空间冲突分布范围变化不明显；强空间冲突空间以景观脆弱度强的生态空间为主，单元集中分布在东部，由于工业化快速发展，石化经济技术开发区围垦建设，强空间冲突强度呈现显著减少态势，2000-2020年强空间冲突单元数量减少了167个，单元占比降至8.76%，成为单元最少的冲突类型。

图3 不同时期镇海区三生空间冲突空间差异Fig.3 The levels of spatial conflict at different times of Zhenhai Distric

（2）“三生”空间冲突时空分异特征

整体上，生态空间的空间冲突强度最大，其次为生产生态空间，生态生产空间与生活生产空间冲突强度较小。其中生态空间冲突强度主要集中在强空间冲突水平，其他三类空间冲突强度集中在中等及以下强度且空间冲突水平整体较为稳定（图4）。

图4 不同时期镇海区不同空间类型的空间冲突分异特征Fig.4 The spatial conflict differentiation of different spatial types at different times in Zhenhai District

生产生态空间冲突水平较高，主要以中等空间冲突为主，空间分布比较破碎。中等空间冲突区空间分布逐渐向庄市街道、蛟川街道、骆驼街道、澥浦镇和九龙湖镇的边界处集聚，空间用地面积从2000年的87.10 km2减少至2020年的61.73 km2，但用地占比从65.54%增长至68.54%。弱空间冲突区呈零星状分布在外围，用地面积呈增长态势，年均增长为3.62%，但用地面积仍较小，至2020年其用地面积为1.77 km2。较弱空间冲突区主要呈带状分布在生产生态空间的外围区域，其中2000-2010年较弱空间冲突区的空间分布范围增长明显，用地范围增长了7.14 km2，用地占比也从3.69%增长至11.13%，2010-2020年空间分布变化不显著。较强空间冲突区呈块状集中分布，以澥浦镇和贵驷街道分布最广，其中2000-2010年空间分布范围显著减少，用地面积减少了20.24 km2，用地占比也降低了11.91%。强空间冲突区分布在与生态空间交界处，分布面积最小且用地范围呈下降态势，但均不足1km2。

生活生产空间冲突水平较低，逐渐形成多集聚中心。2000-2020年弱空间冲突空间范围逐渐扩大，集中在澥浦镇、蛟川街道、骆驼街道、庄市街道及招宝山街道，呈现块状分布，其中2010-2020年空间分布扩张最快，10年用地面积增加了38.02 km2。较弱空间冲突区呈现环弱空间冲突区分布，2000-2010年较弱空间冲突区显著增加，用地面积从8.01 km2增加至18.83 km2，用地占比从27.24%增加至31.80%，2010-2020年空间用地面积增加了1.49 km2，但用地占比降低了10.70%。中等空间冲突区分散分布，空间用地面积占比变化明显，从32.78%逐渐降低至7.79%。较强空间冲突区空间分布与生态空间临近，分布范围较小，2000-2020年用地面积变化呈先升后降态势。强空间冲突区主要集中分布在招宝山街道，空间用地面积呈上升态势，但用地面积最小，2020年用地面积为0.19 km2。

生态生产空间冲突水平整体呈上升态势。弱空间冲突区主要位于招宝山街道和澥浦镇，呈零星分布状态，分布范围小，至2020年用地面积占比增至0.41%。较弱空间冲突区空间分布范围广，呈块状集中分布在九龙湖镇，2000-2020年空间用地面积增长较小，用地增长了0.13 km2，但其用地占比降低了4.93%。中等空间冲突区主要分布于九龙湖镇、澥浦镇和招宝山街道，用地范围呈逐年降低态势，年均降低率为1.28%。较强空间冲突区主要分布在澥浦镇、九龙湖镇和甬江等地区，因围海造陆使用地范围增长明显，年均增长率为3.16%。强空间冲突区空间分布也主要在澥浦镇、九龙湖镇和甬江等地区，空间分布时间变化幅度较大，2000-2020年用地面积增长了3.13 km2，年均增长率为5.67%。

生态空间冲突水平较高，主要以强空间冲突为主，空间分布集聚。2000-2020年弱空间冲突区、较弱空间冲突区和中等空间冲突区呈零星分布，用地面积分别呈现上升态势，三个冲突区总用地面积由0.22k m2增长至0.75 km2，用地占比从0.59%增长至7.93%。较强空间冲突区空间分布临近生活生产空间，空间分布范围逐渐减少，用地面积减少了1.03 km2，但用地占比逐渐增长，增长了5.55%。强空间冲突区呈块状集中分布在滨海地区，用地范围显著减少，年均减少率为7.75%，用地占比从93.91%降低至81.12%，但仍处于较高的冲突水平。

（3）三生空间冲突驱动机制分析

通过地理探测器获得研究区空间冲突驱动因子的影响强度，综合考虑自然、社会、经济因素，选取了10个驱动因子：高程、坡度、地形起伏度、年降水、年均气温、NDVI（归一化差值植被指数）、GDP、人口密度、耕地占比、用地开发强度。通过自然断点法对驱动因子进行空间分类[26]（5类），算出各因子对空间冲突影响能力值q，及因子的显著性p值（表4）。

表4 镇海区“三生”空间冲突的影响因子结果Table 4 The impact factor results of spatial conflict of production- living-ecological spaces at different times in Zhenhai District

2000-2020年镇海区“三生”空间冲突的影响因子解释力具有显著差异。用地开发强度是影响“三生”空间冲突的主导因子，其因子解释力不断提高，从0.359增长至0.634。其次耕地占比也是主要影响因子，2010年其因子解释力有所下降，但仍保持较高水平。2000-2020年镇海区城市化快速推进，土地集约经营，强调工业亩均论英雄，土地开发强度以年均6.28%速度增长，生产生态空间不断被侵占，造成“三生”空间冲突显著变化。高程、坡度、地形起伏度和年均气温等自然影响因子的解释力下降明显；GDP的因子解释力显著增强，说明社会经济的发展是镇海区“三生”空间冲突根本所在。

4 结论与讨论

4.1 结论

通过2000-2020年镇海区“三生”空间冲突测评和驱动机制分析，得出以下结论：

（1）镇海区三生功能具有明显的空间分异特征。生产生态空间与生活生产空间相互交错，生态空间与生态生产空间相对集中分布在空间外围。而区域内“三生”空间分布格局变化显著，生活生产空间不断侵占生产生态空间，并呈现大规模集聚分布，但二者空间用地相互交错、空间破碎的情况未改变。

（2）由于建设用地景观破碎度和脆弱度低，稳定性高，使得镇海区“三生”空间冲突指数较低。且随着时间的推移，弱空间冲突单元空间分布显著增加。同时镇海区围海造陆的开发模式，使得沿海海岸和滩涂地区景观脆弱和破碎，空间冲突强。

（3）镇海区生产生态空间、生活生产空间与生态空间等冲突的空间分异最为明显，其中生态空间和生产生态空间的空间冲突分布区呈现缩小态势，生活生产空间冲突分布区扩张显著，而生态生产空间冲突区变化相对稳定；

（4）社会经济影响因子解释力大于自然环境因子，且自然环境因子解释力逐渐弱化。在镇海区工业化快速发展过程中，工业建设用地快速扩张，用地开发强度为镇海区“三生”空间冲突水平分异格局的决定性因素。

4.2 讨论

面对快速城市化进程中，镇海区“三生”空间破碎、空间冲突等问题，针对镇海区现现状自然社会经济、空间发展格局、空间冲突分布与演变特征等，提出以下空间冲突优化建议。

（1）强化底线思维，严守耕地红线。以耕地为主的生产生态空间，需因地制宜地划定永久基本农田保护红线，保证其空间布局稳定。对空间冲突水平较低的区域，在不破坏生态环境的前提下，充分利用农田生态景观资源发展休闲农业；空间冲突严重的区域，进行重点保护和整治，如石化区外围，通过全域国土空间综合整治，优化耕地空间集中连片布局，加强复垦开发耕地，缓解镇海区耕地占补平衡压力。

（2）加强生态保护，重塑土地价值。位于外围海岸带地区的生态空间，受到人类围海造陆、滩涂围垦等活动影响，生态环境受周围环境变化影响，生态脆弱性高，急需对这类高空间冲突、生态敏感区域应加强管理，出台相关保护条例和管理办法，提高海岸带生态空间的管控要求，积极开展海洋生态修复，推进安澜工程建设，协调海域-陆域腹地开发。

（3）统筹资源优势，优化景观格局。在生态文明保护背景下，推进九龙湖风景区的生态旅游产业发展，激发人们对生态环境保护的积极性，同时构建特色精品旅游路线，发挥自然资源优势。同时政府应坚持“一核两廊四区”空间格局，高度重视人类生产活动对生态用地的破坏，积极开展九龙湖镇和澥浦镇的废弃矿山修复，加强其空间生态性和连续性，进而促进生物多样性和生态质量的提升。

（4）完善土地利用结构，推进土地集约化。围绕镇海区“一核两廊四区”的空间发展格局，对庄市街道、骆驼街道和招宝山街道等人类活动频繁的区域，优化土地利用结构，加强建设用地管控，盘活存量用地。在历史遗产、传统建筑保护的前提下，加强老城更新改造，合理利用地下和剩余空间，激活城市空间复合功能，提升城市承载能力。推进工业集聚区建设，实现工业用地集约节约化，提高工业亩均效益。

基于多功能的“三生”空间分类识别，对2000-2020年镇海区“三生”空间冲突进行测算，并从自然环境和社会经济两大方面对“三生”空间冲突演变分异特征进行驱动因子分析，但研究分类过于依赖于土地利用分类现状，研究方法单从景观生态学构建冲突测度指数，空间冲突结果会存在一定偏差。未来工作需要提高三生空间分类精度，多方面深化土地利用空间冲突测算方法。