汉中市三生空间结构演变分析——以2000—2018年为例

曹锦雪

(中陕高标准农田建设集团有限公司，陕西 杨凌 712100)

改革开放以来，我国城镇化率2018年已经上升到了59.58%，这样大规模的城市扩张使得优质耕地受到严重挤占，生态空间与生活生产空间之间的矛盾也愈发严重。汉中市位于陕西南部，目前正处于经济发展阶段，城市人口聚集态势也在逐步加强，随着人类活动愈发强烈导致汉中市土地利用的过程中存在农业内部结构不合理、城市周围优质农田持续大量流失、居住空间拥挤以及区域性的发展不均衡等诸多问题。在此背景下，对汉中市各区县国土资源进行合理分配、优化国土空间结构十分重要，同时可为其他市区的功能定位与优化发展方向提供参考。

国外研究三生空间大多从农业多功能研究开始，逐步引入土地利用多功能性，进而深入分析土地利用空间特征，更加侧重于土地利用功能、空间格局规划和土地生态安全等方面。在土地利用功能方面，Rodenburg于2003年提出把多种社会和经济功能在相邻区域进行集中显示，从提高交通运输可达性的角度出发，结合距离对利用主体的影响来准确界定其土地利用的功能和多样性[1]。Chuviec基于GIS对土地利用适宜性进行评价，并根据评价结果对研究区进行空间布局规划。后续英国、荷兰、日本和德国等国家和地区也开展了许多轮国土空间规划的研究[2]。Rogers认为，生态安全主要是在不具备损害人类自然生态环境的巨大潜力的条件和前提下，生态系统才能够满足于人类经济社会活动的长期持续性生存与发展[3]。

张红旗等首次将我国土地分为生活生产用地、生态生产用地、生产生态用地、生态用地4大类，更加凸显了土地利用过程中的重要性和功能交叉特征[4]。刘继来等基于土地利用功能等理论，构建了一套切实适用于全国的完整三生空间结构划分体系，并由此深入揭示了1990—2010年20a间整个中国三生空间的发展历史和整体时空发展格局[5]。崔家兴等以湖北省土地利用数据为基础，采用格网分析、空间自相关分析和三角分析法分析三生空间分布格局及演变特征[6]。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

汉中市是我国陕西省的一个地级市，与宝鸡市等周边地区相邻接壤，西南分别与甘肃省陇南市和四川省广元市等地相邻；由汉台区和南郑区、城固、洋县、勉县、西乡、略阳、镇巴、宁强、留坝、佛坪2个区9个县组成；由于汉中地理区位优越，汉中也被作为试点建设区域和生态文明示范重点工程建设项目[8]。汉中市境北部属于秦岭山脉，地势优越而地形又如一道屏障，地貌景观种类多样，但以低矮山区和平原丘陵地貌为主，占全市总规模以上土地利用面积的75.2%。汉中地区气候属于北亚热带季风气候，北方秦岭、南方大巴秦岭山脉2大峡谷支流和高山屏障，区内平均气温具体根据地理位置及其气候分布，主要原因在于其高山地形；由于汉中地处西部北半球的中部高纬度，月平均年降雨量871.8mm[9]。

1.2 三生空间的划分

由于目前国内外学者对三生空间的分类并没有形成一套标准体系，因此本文借鉴前人学者的研究，根据国内外三生空间分类研究现状，参考2017年由国土资源部组织修订的国家标准《土地利用现状分类》[10]和已有的分类方法和思想[4,5,11]。结合汉中市实际情况，建立汉中市三生空间分类体系。

1.3 数据来源与处理

本研究所用基础数据主要包含汉中市2000年、2010年、2018年3期的各种类型土地利用覆被数据，来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http：//www.resdc.cn/)的中国多时期土地利用土地覆被遥感监测数据集(CNLUCC)，空间分辨率为30m，综合精度在87%以上[12]。本研究的时间跨度相对较大，对于可能出现的参考指标在不同阶段时间内不一致的情况，均以2018年为计算基准。对于栅格和矢量数据的处理，主要运用Arcgis 10.5软件对获取的数据进行基础处理，包括裁剪、统一坐标系，最终得到汉中市包括6个一级类和20个二级类的土地利用数据。

1.4 研究方法

1.4.1 国土空间动态度

国土空间的动态程度是指某个研究地区不同时期的特定国土空间类型的个别数量变化情况，反映了各个空间的整体使用状况的动态程度[13]。动态性指数大致可以划分为单一动态度指数与综合动态度指数。

综合动态度指数是指在一定时期内不同功能空间结构变化的综合影响。

1.4.2 转移矩阵

将各类空间类型变化的转移面积按矩阵形式排列，通过这一矩阵可以分析各类空间面积结构变化以及变化方向，任意2期土地利用转移矩阵的面积对比可以直观发现土地利用变化的结构特征与用地功能类型。

2 结果分析

2.1 汉中市三生空间面积变化分析

从汉中市3期土地利用现状数据，提取二级类国土空间面积，并综合计算各类空间面积在汉中市所占比例，其数据结果如表1所示；在2000—2018年期间汉中市三生空间面积占比中，农业生产用地、草地生态用地和林地生态用地面积占比皆超过了90%，但是总体上呈现逐年下降的趋势。农业生产空间面积2000—2010年减少24.613km2，2010—2018年减少151.384km2，说明农业生产空间面积转为其他空间的面积在逐年增加，因此对于农业耕地的保护也要逐渐加大力度。城镇生活空间是人类发展和赖以生存的空间，工矿生产空间2000—2018年增加面积达到37.7451km2，城镇农村生活空间2000—2018年增加面积达到63.2628km2。这说明近20a的时间，汉中市城镇化发展推动了城市建设用地规模扩大。

表1 2000—2018年汉中市国土空间面积及比例变化

根据前文三生空间的用地分类体系表格，利用ArcGIS重分类工具，将3期国土空间利用现状数据按照生产用地、生活用地和生态用地进行归纳合并，得到图1。

由此可以看出，汉中市的生产用地分布除佛坪、留坝偏远一点的山地连片区以外基本都有分布，汉台、南郑、城固分布就较为集中。生活用地主要集中在汉中市的中心城区，且范围逐年扩大的十分明显。生态用地则主要集中在佛坪、留坝和洋县。

2.2 国土空间变化速率分析

国土空间变化率是指研究期间各土地空间在利用过程中的面积变化率，反映了国土空间结构的变化强度。2000—2018年汉中市国土空间动态度结果如表2所示。

表2 2000—2018年汉中市国土空间动态度

由表2可以看出，2000—2010年汉中市国土空间单一动态度最大的是工矿生产空间，为34.48%；其他生态空间排第2，为9.79%；城镇生活空间的单一动态度为4.72%，农村生活空间的为2.13%；而农业生产空间和草地生态空间分别为-0.03%和-0.15%。2010—2018年汉中市国土空间单一动态度最大的依然是工矿生产空间，为18.79%，而农业生产空间、农村生活空间、林地生态空间都为负值，分别为-0.26%、-0.01%、-0.09%。从2000—2018年来看，工矿生产空间的单一动态度最高，为50.14%；其他生态空间为22.14%，农业生产空间和林地、草地生态空间值都较低。由表2可知，2000—2010年综合动态度为0.07%，总变化面积为382.9698km2，而2010—2018年综合动态度为0.10%，总变化面积为419.2666km2，2000—2018年综合动态度0.04%，总变化面积为351.9936km2。

2.3 汉中市国土空间转移特征分析

从三生功能角度出发，利用Arcgis软件将汉中市2000年、2010年和2018年3期土地利用数据进行叠加和整合处理，得到汉中市2000—2010年、2010—2018年2个时间段的国土空间转移矩阵，结果如表3、表4所示。

表3 2000—2010年汉中市国土空间转移矩阵

表4 2010—2018年汉中市国土空间转移矩阵

从表3可以看出，农业生产空间是生产空间的主要转出源，共有1568.55km2的农业生产空间转出。2010—2018年间，汉中市由生产空间转出的面积共有786.66km2，转为生态空间的面积为827.30km2，转为生活空间的面积为43.06km2。

从生活空间的转移特征来看，生活空间主要是转入面积比较多，转出面积很少。在转入上，2000—2010年期间汉中市共有24.802km2的城镇生活空间转入，90.7403km2的农村生活空间转入，农村生活空间是生活空间的主要转入对象，城镇生活空间主要转出为农业生产空间。2010—2018年，汉中市生活空间共转出面积43.0637km2。

从生态空间转移特征来看，2000—2010年，汉中市总转入的面积为1136.9949km2，其中转为生产空间的面积达563.4572km2，转为生活空间的面积为12.7138km2。其中，林地生态空间是草地生态空间、农业生产空间增加的主要来源，分别为546.8086km2和941.2483km2。

3 结论与讨论

在2000—2018年期间汉中市三生空间中，农业生产用地、草地生态用地和林地生态用地占比皆超过了90%，但是总体上呈现逐年下降的趋势。从动态度变化来看，2000—2018年期间，单一动态度最大的为工矿生产，这表明汉中市近20a来工业化和城市化发展迅速。从2000—2018年汉中市18a国土空间转移特征来看，农业生产空间的变化比较明显，主要是耕地、旱地的大幅度减少，说明退耕还林还草政策成果已经显现，工矿生产空间变化较小；从生活空间的转移特征来看，生活空间主要是转入面积比较多，转出面积很少；从生态空间来看，农业生产空间面积增加主要靠林地生态空间、草地生态空间的转入。

基于“三生空间”功能视角是一个较新的视角，对于主体功能区战略的国土空间功能区划尚处于探索阶段，这不仅是对“三生空间”应用理论和发展理论的丰富，同时还在空间规划中起着指导的作用，根据各区县的重点问题和区域特征提出针对性的建议，同时也为政府相关部门制定高效的可持续的国土空间开发模式提供了理论支持。