基于“三生空间”的玉州区国土空间优化方法探索

冯瑛

华蓝设计（集团）有限公司 广西 南宁 530001

近年来，为响应中共十八大的战略目标，“三生空间”相关研究逐渐成熟。而“多规合一”目标下的国土空间规划正处于尝试阶段，广西区内仅在贺州市开通试点。如何采用“三生空间”研究成果来指导“多规合一”背景下的国土空间规划是本次研究内容。李广东等以理论和实践相结合定量识别了“三生空间”主导功能[1]；黄金川等对“三生空间”相关研究进行梳理，提出“三生空间”研究的框架体系[2]；徐磊等统筹国土空间均衡发展，定量与定性相结合对国土空间发展格局进行重构[3]。

2017年1月中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《省级空间规划试点方案》提出以主题功能区划为基础，科学划定“三区三线”。王颖等总结分析了“三生空间”和“三区三线”的内涵和适用性，并对区域空间规划的方法进行初步的探索[4]；张骏杰等在“多规合一”的基础上采用遗传算法对国土空间进行优化[5]；陈红等运用LANDSCAPE模型对郑州市2020年土地利用空间布局进行预测，欲寻找既能保护生态又能促进经济发展的国土空间优化方法[6]；袁勇利用现有的“多规合一”成果来指导国土空间规划[7]。

“三生空间”的研究方法相对成熟，而“三区三线”的国土空间规划仍处于探索阶段。国土空间优化缺乏从空间的发展目标与其价值的属性出发，长远发展的角度来综合考虑空间布局的协调性和合理性。因此，本文尝试采用“三生空间”功能服务价值评估和国土空间规划成果来优化空间布局，多种发展目标的情景下，对城市总体规划和土地利用总体规划冲突区域进行空间优化，以期利用现有研究成果指导“多规合一”背景下的玉林中心城区国土空间规划。

1 研究区及数据

1.1 研究区概况

玉州区位于广西的东南侧，是玉林市的中心城区。全区常住人口40万。该区域有入选2017年中国500强企业的玉柴集团，公司总资产344亿元。还有以南方黑芝麻为代表大型民营集团，是国内最大的糊类健康产品生产经营企业。玉州区有28座中小型水库，以国家一级保护区的苏烟水库为代表，总库容5189.53万m3。西北部是玉林的名山佛子山，群山环抱，山清水秀，拥有丰富的自然资源。

1.2 数据来源

本研究采用的土地利用数据来源于遥感解译成果；本文选定的农产品价格系中国农业信息部官方网站公布数据；人口、经济等相关数据来自广西统计局和玉林市统计局；基准地价以及征地拆迁补偿标注来源于玉林市自然资源局；TEEB（生态系统和生物多样性）数据来源于de Groot等的研究数据集[8]；玉林市土地利用总体规划、玉林市城市总体规划等相关数据来源于生产项目成果。

2 “三生空间”功能价值评估

2.1 “三生空间”分类

参考谢高地等的生态系统服务功能分类体系和李广东等的“三生空间”功能分类体系，对研究区“三生空间”功能进行分类[8-9]，生态功能划分为气候调节、气体调节、水文调节等10种具体功能；生产功能包含：食物、原料等农作物生产，以及维持生物多样性的生态产品生产，以及商品与服务产品的加工服务型生产等4种具体功能；生活功能具体为居住、交通、公服、生活保障等5种为人类生活衍生的多种具体功能。详见表1所示。

表1 生态-生产-生活空间功能分类表

表2 生态-生产-生活功能单位价值表（元/hm2）

2.2 评估方法

根据谢高地等研究成果提出的当量表，采用区域自然条件修正的方法，选用生物、物理过程法及价值替代法计量玉州区功能价值。

2.2.1 区域修正

当量表测算结果为全国平均水平，需经过区域自然条件的修正。自然差异表现为净初级生产力、植被覆盖度、降水和土壤等，对当量表进行区域自然条件修正。公式如下：

2.2.2 缓和突发事件

具备抵抗自然突发的重大灾害风险能力，根据de Groot等人公开的TEEB数据集[8]。计算方法如下：

2.2.3 授粉

以刘鹏飞等研究的蜜蜂授粉对农产品生态效益作评估为基准，公式如下：

2.2.4 初级生产力

初级生产力是自然有机质生产作用的重要价值，生态系统的初级生产力为NPP和单位有机质功能价值的乘积，也就是生态系统生产有机物质的价值[12]。公式如下：

2.2.5 商品与服务产品生产功能

商品与服务产品功能是人类活动进化衍生的产物，包括工业、金融、服务等生产价值。公式如下：

2.2.6 居住承载功能

居住承载功能是人类赖以生存的空间承载，居住承载功能是评估人类住宅及其附属的公共设施的价值评估，可根据研究区的基准地价来确定住宅承载功能价值。公式如下：

2.2.7 交通与公共服务承载功能

交通运输、公共服务承载功能采用替代法来测算，根据地区公布的征地拆迁补偿标准来核算该项经济价值。公式如下：

2.2.8 基本生活保障功能

根据地区平均寿命统计，保障生存时间内的基本生活条件，遵循土地利用的可持续发展原则，测算区域的人口承载能力[13]，计算公式如下：

2.2.9 就业保障功能

随着社会的不断发展，适龄劳动者需面临随着市场调整引来的挑战，适龄劳动者需面对相应的压力和生存困难。土地承载力与人口产生冲突的时候，部分劳动人口即将面临失业的风险。失业保险价值计算公式如下：

2.3 评估结果

运用以上“三生空间”功能价值测度方法，结合前人的生态服务价值测算方法，测算玉州区各地类的空间功能价值。

3 国土空间优化方法

本文采用的国土空间优化方法参考张骏杰等采用的3类目标函数模型，综合考虑国土空间冲突区域的空间功能价值和国土空间布局的合理性，欲使城市总体规划和土地利用总体规划冲突区域的价值最大化与布局最优化。首先需要明晰土地利用总体规划、城市总体规划和生态保护红线规划的主要内容，其次通过叠加确定3类规划下农业空间、城镇空间和生态空间（表3）的冲突区域。由于缺少生态保护红线的相关数据，本文将土地利用总体规划和城市总体规划冲突的以生态服务为主的区域归为生态空间。农业空间分为基本农田和一般耕地，基本农田按照国家相关法律法规不能改变；城镇空间分为建成区和拓展区，其中建成区一般难以改变其现状；生态空间分为禁止开发区和二级管控区，禁止开发区也受相关法律法规限制无法改变。因此，与永久基本农田、建成区、禁止开发区冲突的区域全部调整为以上3类，其他冲突类型采用本文方法进行优化。

3.1 国土空间价值

空间价值反映不同国土空间类型多种功能价值的高低，空间价值越高越能体现其在以经济发展为目标的城镇的重要性，反之越不利于城镇经济发展。基于“三生空间”功能价值测算结果，结合农业空间、城镇空间和生态空间的划定，以空间功能价值最大化为导向，采用相应的空间功能对其空间价值进行度量：

3.2 国土空间布局紧凑度

紧凑度表征单位空间的聚合程度，为避免土地利用过于破碎，加入空间布局紧凑度的调控显得很有必要，计算方法如下：

3.3 国土空间协调度

单位空间的调整还需考虑其自身与周围的协调度，协调度描述不同过空间之间的耦合度，耦合度越高表明国土空间之间关联性越好。因此，在国土空间优化的过程中将生产与生活共同作用产生的舒适度纳入此次优化方法中，用协调度表征单位空间与相邻环境的协调性：

3.4 总目标函数

为寻求空间价值与空间布局的最优解，对以上3类目标函数进行加权统一：

4 结果与分析

根据叠加统计结果显示，城市总体规划与土地利用总体规划冲突斑块有30个，根据国家相关法律法规可直接将其中28块图斑确定优化结果，其余2块图斑利用以上优化模型对玉州区进行国土空间优化。通过计算可得2块图斑三大指标具体数据对比，从表4中看出图斑1城市总体规划与土地利用规划分别将其划定为拓展区与二级管控区，相比之下土规划定的二级管控区的空间价值与紧凑度更优于城市总体规划的拓展区，其协调度一样的条件下最终优化为二极管控区；图斑2通过数据对比可得，城市总体规划的拓展区空间价值相对比较高，但是紧凑度为0，协调度一样，根据现有研究成果确定权重，通过加权计算结果显示土规的二级管控区为最优解。最终得到价值与布局最优的国土空间优化结果。

表4 斑块相关数据对比

借助ArcGIS平台将优化后的结果进行可视化处理，与优化前进行对比。从图1和图2中可以看出，城市规划与土地规划的非冲突区域相较于优化前分布更为集中连片，而城市总体规划与土地利用总体规划的冲突区域大部分属于拓展区。

图1 优化前国土空间

图2 优化后国土空间

采用单位空间价值、紧凑度和协调度3个指标来评价单位空间变更前后的差异。通过优化结果统计表（表5）可知，优化后的国土空间价值为8.2亿元，比城市总体规划高42%，比土地利用总体规划高41%，满足了城镇以经济发展为主要目标的需求；优化后的国土空间平均紧凑度为2.65，比城市总体规划高33%，比土地利用总体规划高35%，空间聚合度相比优化前更高，有效的解决了区域空间破碎化的问题，逐渐向以“双核、一带、多轴”的景观格局发展；优化后的国土空间平均协调度为1.73，比城市总体规划高6%，比土地利用总体规划高12%，保证了单位空间与相邻空间协调发展，促进空间结构趋向更优融合度发展。

表5 国土空间优化结果

5 结论与讨论

本文利用“三生空间”的相关研究成果来指导“多规合一”背景下的国土空间优化。选定空间价值、紧凑度和协调度3个目标函数。首先对研究区“三生空间”功能进行分类，生态功能划分10种具体功能，生产功能划分4种具体功能，生活功能划分为5种具体功能。测算各空间相对应的功能价值。其次结合紧凑度和协调度模型构成国土空间优化模型。通过3个目标函数计算得到国土空间优化结果，并对其结果进行分析。得到以下结论：

（1）虽然本次研究缺少生态保护红线规划的数据，但是本文构建的国土空间优化方法能有效的解决“多规合一”背景下国土空间冲突问题。国土空间优化后空间空间价值优化后比城市总体规划和土地利用总体规划分别提升42%、41%；紧凑度优化后比城市总体规划和土地利用总体规划分别提升33%、35%；协调度优化后比城市总体规划和土地利用总体规划分别提升6%、12%。从冲突的区域来看，大部分是城市为发展不断向外扩张导致的，其中城镇空间中的拓展区比较多，说明玉州区正在积极推动新型城镇化建设。

（2）从管理层面来考虑，不管是新型城镇化发展还是生态文明建设的需求下，实施一套适用性较强的国土空间优化方法能有效解决不同行政区国土空间规划的难题。从行政管理等级来看，市级的国土空间规划更容易实施，从数据可获取性来说，也是市级的国土空间规划更容易操作。探索国土空间优化的方法不仅能提升空间价值和布局合理性，而且也是追求经济发展为主要目标的时代所急需的。

本文为解决“多规合一”背景下的国土空间规划提供了技术支撑，该方法合理地调控区域发展方向上的土地变更范围，促进国土空间从空间价值和空间布局方面综合考虑选定最优的配置。但是采用“三生空间”功能价值指导“三区三线”的国土空间规划的处于初步探索阶段，研究方法存在一些明显不足之处：

（1）“三生空间”和“三区三线”的内涵有相似之处，同时也存在部分内容不相匹配，如何科学完善的对国土空间分类促进两类空间分类关联性是后续研究的一大难题。

（2）本文部分参数的设定参考了其他研究区的研究成果，然而从地理的空间特征来看，本文的研究结果并不是最理想的，因此科学的修正地理因素成为今后进一步研究的内容。