郴州市“三生”空间适宜性评价及其特征分析

韦志飞,黄辉

摘 要：“生產—生活—生态”空间（“三生”空间）适宜性评价是国土空间规划和管理的基础，对于协调国土空间开发与保护、平衡区域发展具有重要意义。以湖南省郴州市为研究对象，首先基于空间适宜性构建评价指标体系，开展“三生”空间适宜性评价，定量划分“三生”空间；然后依据适宜性评价结果，对“三生”空间的空间分布特征、“三生”空间适宜性耦合协调特征及其空间自相关性进行分析。结果表明：（1）生产空间和生活空间适宜性具有相似的空间分布特征，生态空间适宜性分布格局则呈相反空间分布特征；（2）生产空间、生活空间和生态空间总体呈现显著的空间异质性分布格局，分别占国土面积的21.91%、5.97%和72.12%；（3）“三生”空间耦合协调度等级及其冷热点空间分布与“三生”空间分布格局具有较强的一致性，高、较高、中等、较低、低度协调区域面积分别占国土面积的10.33%、20.89%、23.73%、20.15%、24.90%。

关键词：“三生”空间；适宜性评价；耦合协调度；空间自相关；郴州市

中图分类号：F301.2           文献标志码：A           文章编号：1672-5603（2023）03-61-08

Evaluation and Characteristics Analysis of the Production-living-ecological Space Suitability in Chenzhou Prefecture

Wei Zhifei1，2， Huang Hui1，2

（1.Hunan Key Laboratory of Land Resources Evaluation and Utilization，Changsha Hunan 410119;

2.Hunan Land and Resources Planning Institute，Changsha Hunan 410119）

Abstract：Evaluating production-life-ecology space （PLES） suitability is the basis of territorial spatial planning and management and is essential for coordinating territorial spatial development and protection and balancing regional development. Taking Chenzhou City， Hunan Province， as the research object， firstly， the evaluation index system was constructed based on spatial suitability. Then， PLES suitability evaluation was carried out， and PLES was quantitatively classified. Finally， according to the results of the PLES suitability evaluation， the spatial distribution characteristics of the PLES， the coupling and coordination characteristics of the PLES suitability， and its spatial autocorrelation were analyzed. Results indicated that： （1） The suitability of production space and living space had similar spatial distribution characteristics， while the ecological spatial suitability distribution pattern had the opposite spatial distribution characteristics; （2） Production space， living space， and ecological space， in general， showed a significant spatial heterogeneous distribution pattern， accounting for 21.91%， 5.97% and 72.12% of the national territory respectively; （3） The spatial distribution of the coupling coordination level of PLES and its cold hotspots had a strong consistency with the distribution pattern of PLSES， with the area of high， higher， medium， lower and low coordination areas accounting for 10.33%， 20.89%， 23.73%， 20.15% and 24.90% of the national territory respectively.

Keywords：PLES; suitability evaluation; coupling coordination degree; spatial autocorrelation; Chenzhou prefecture

0 引言

土地系统是区域社会经济发展和生态环境建设之间的重要纽带，合理配置土地利用方式有利于协调平衡经济社会发展与生态环境建设[1]。党的十八大报告提出“促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的总体要求，为“三生”空间优化指明了方向[2]。《中共中央 国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》明确提出了“在资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价的基础上，科学有序统筹布局生态、农业、城镇等功能空间”的编制要求，“三生”空间优化布局已成为建立并实施国土空间规划体系的重要基础。“三生”空间是由生产—生活—生态构成的多功能复合体，其功能是否协调将对人们的生产水平、生活质量和生态产品供给产生重大影响[3]。国土空间具有动态演化的特征，能够反映“三生”空间的功能变化，经济社会发展方式的转变致使国土空间的发展模式从单一功能向“三生”的综合协调型转变，这种协同关系是耦合和协调程度的反映。因此，明确区域“三生”空間格局的特征，协调区域生态系统联动下的空间功能和土地利用结构，是实现区域“三生”空间均衡协调发展的有效途径。

目前已有关于PLES功能耦合协调研究从区域、网格或多尺度耦合层面开展的。刘洁等[4]从区域尺度揭示了福建省龙岩市乡村三生空间功能耦合协调度时空分布演变规律，张扬等[5]以区县为分析单元分析了成渝城市群“三生空间”功能耦合协调关系，Wang等[6]利用耦合协调度模型对2005—2015年中国340个地级市城市生态空间的发展状况进行了综合评价，Fu等[7]在网格尺度上对1990—2018年河南省国土空间协调功能进行了评价，Lin等[8]利用耦合协调模型量化了宁波市不同尺度（行政单元、网格和综合多尺度）下的土地利用协同程度以及城市可持续发展水平。本文根据郴州市的生态环境基底、社会经济发展现状，构建“三生”空间适宜性评价指标体系，定量识别研究区“三生”空间，并在“三生”空间适宜性评价结果的基础上，利用耦合协调度模型在网格尺度上分析研究区“三生”空间适宜性耦合协调特征，以揭示网格尺度下“三生”空间功能的协调状态，为后续深入多尺度国土空间功能耦合协调优化奠定基础，研究成果以期为区域国土空间规划和管理，优化国土空间开发格局提供参考与建议。

1 研究区与数据来源

1.1 研究区概况

郴州市位于湖南东南部，地处南岭山脉与罗霄山脉交错、长江水系与珠江水系分流的地带，地理坐标24°53′～26°50′ N，112°13′～114°14′ E（图1），土地总面积约1.9万km2。境内地貌以山丘为主，地势东南高西北低，东南部以山地为主体，西北部以丘陵、岗地、平原为主。属中亚热带季风性湿润气候区，多年平均气温17.4 ℃，多年平均降水量1 452.1 mm。下辖北湖区、苏仙区、桂阳县、宜章县、永兴县、嘉禾县、临武县、汝城县、桂东县、安仁县、资兴市等11个县（市、区），2020年实现地区生产总值2 503.07亿元，三次产业结构占比为11.3∶38.7∶50.0，常住人口466.71万人，城镇化率58.18%。

1.2 数据来源与处理

研究数据包括“三生”空间划分数据源和“三生”空间适宜性评价指标体系数据源。其中，2020年土地利用类型遥感监测空间分布数据、2019年年度1KM植被指数（NDVI）空间分布数据和2020年年平均气温及年降水量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/），空间分辨率为1 km。数字高程模型（DEM）数据来源于地理空间数据云平台（http：//www.gscloud.cn），空间分辨率为30 m。主要道路、水系、县城和乡镇驻地数据来源于全国矢量电子地图数据，其中主要道路包括铁路、高速公路、国道、省道和县道。上述数据经坐标变换和投影处理后统一至CGCS2000坐标系统，并经重采样将栅格数据统一空间分辨率为1 km。

2 研究方法

2.1 “三生”空间适宜性评价

2.1.1 评价指标体系构建

“三生”空间适宜性旨在评价生态保护、城镇建设、生产发展等国土空间保护利用方式的适宜程度[9]。参考相关研究[8，10-12]，同时考虑数据的获取性与可操作性，从地形地貌、气候因素、植被条件及区位因素4方面构建了“三生”空间适宜性评价指标体系，并采用分等赋分法对各评价因子划分等级（表1），其中坡度按照《第三次全国国土调查技术规程》（TD/T 1055-2019）中耕地坡度分级方法进行分级，其它指标等级划分参考相关文献[8-9，13-15]或按照自然间断点分级法划分。

2.1.2 “三生”空间适宜性综合评价及等级划分

“三生”空间适宜性综合得分采用加权和法计算，具体公式为[8]：

[Fij=Wij⋅fij]                                （式1）

式中，[Fij]为评价单元[i]的综合得分，[j]为“三生”空间。值越大，对应的函数强度越大。[Wij]为评价指标权重，[fij]为评价指标得分。利用自然间断点分级法将“三生”空间适宜性综合得分由高至低依次划分为“适宜”“较适宜”“较不适宜”“不适宜”4个等级。

2.2 “三生”空间识别

“三生”空间适宜性评价结果能够客观反映各现状“三生”空间单元在空间分布的适宜程度，遵循“生态—生活—生产”次序和最适宜原则得到“三生”空间优化格局[16]，即：遵循最适宜原则得到“三生”空间功能的空间格局，即以“三生”空间适宜性等级最高的功能类型作为其利用方式，或在“三生”空间功能适宜等级相同情况下，按照“生态—生活—生产”先后顺序依次确定其利用方式。

2.3 “三生”空间适宜性耦合协调度分析

2.3.1 耦合协调度模型构建

从“三生”空间格局与其适宜性耦合关联视角，利用耦合协调度模型评价区域“三生”空间的耦合协调程度及其功能间的协调发展水平，模型[17]为：

[C=Up×Ul×UeUp+Ul+Ue333]          （式2）

[T=α×Up+β×Ul+γ×Ue（α=β=γ=1/3）]  （式3）

[D=C×T]                          （式4）

式中，[C]为耦合度；[T]为“三生”空间总体适宜度；Up、Ul和Ue分别为生产空间、生活空间和生态空间适宜度；[D]为耦合和协调度，值越大表示“三生”空间适宜性耦合协调程度越高。采用自然间断点分級法将耦合协调度划分为“高”“较高”“中等”“较低”“低”5个等级。

2.3.2 空间自相关分析

利用空间自相关分析表征“三生”空间适宜性耦合协调度的空间格局，分别使用全局Moran’s I和局部空间关联指标LISA反映全局空间自相关和局部空间自相关。公式如下[9]：

[Moran'sI=ni=1nj=1nwijxi-xxj-xi=1nj=1nwiji=1nxi-x2]  （式5）

[LISAi=nxi-xj=1nwijxj-xi=1nxj-x2]                 （式6）

式中，[n]为栅格总数；[xi]和[xj]分别是栅格[i]和[j]的耦合协调度值；[x]是所有栅格耦合协调度均值；[wij]是用来衡量两个栅格关系强度的空间权重矩阵。Moran’s I的取值范围是－1～1，小于0表示空间自相关为负，大于0表示空间自相关为正。LISA值大于0表示相似的较高或较低的值聚集在目标栅格周围，属于热点区域；小于0的表示栅格具有高（低）值或低（高）值邻居，属于冷点区域。

3 结果与分析

3.1 “三生”空间适宜性空间分布

根据郴州市“三生”空间适宜性空间分布情况（图2），生产空间和生活空间具有相似的适宜性空间分布特征，呈现出“西高东低、北高南低”的总体格局；生态空间适宜性分布格局则呈相反空间分布特征，呈现“东高西低、南高北低”的总体格局。生产空间“适宜”“较适宜”“较不适宜”“不适宜”面积分别占总面积的19.98%、19.55%、34.87%、25.60%；生活空间“适宜”“较适宜”“较不适宜”“不适宜”面积分别占总面积的2.79%、9.29%、32.25%、55.67%；生态空间“适宜”“较适宜”“较不适宜”“不适宜”面积分别占总面积的39.35%、32.34%、21.19%、7.12%。桂东、资兴、汝城、北湖和苏仙南部区域，地形地貌相对复杂，海拔高、坡度大、地形起伏度大，可用于生产或生活活动空间的土地资源较少，区域内大部分国土空间具有较低的生产或生活适宜性，而生态适宜性则相对较高。北部安仁、永兴、桂阳、嘉禾境内地势平缓，距离县城中心、乡镇中心距离较近，交通便利，地理区位优越，更能发挥生产生活空间带来的聚集优势，因此，这些区域在国土空间上更适宜开展生产或生活活动。

3.2 “三生”空间识别

在“三生”空间适宜性评价的基础上得到郴州市“三生”空间划分结果（图3），生产空间、生活空间和生态空间分别占国土面积的21.91%、5.97%和72.12%。总体上具有显著的空间异质性格局，生产和生活空间集中分布于研究区北部安仁、永兴、桂阳、嘉禾以及苏仙、北湖北部区域和南部临武、宜章地区，生态空间集中分布于东部和南部桂东、资兴、汝城以及苏仙、北湖南部区域地区，此分布格局与“三生”空间适宜性总体分布格局基本一致。

根据郴州市各县（市、区）“三生”空间面积占比（图4），除嘉禾外，其他县（市、区）生态空间占主导优势，尤其桂东、汝城、资兴3个县（市）生态空间占比均大于80%，表明这3个县（市）以发挥区域生态功能为主。嘉禾、安仁、永兴生产空间占比分列前3，均大于30%，表明这3个县生产功能优势相对突出。同时，嘉禾生活空间占比远高于其他县（市、区），占比近20%，表明这嘉禾县生活功能优势相对突出，“三生”空间分布相对均衡。

3.3 “三生”空间适宜性耦合协调分析

根据郴州市“三生”空间耦合协调度等级空间分布（图5），“三生”空间耦合协调度均值为0.565 4，整体上处于中等水平。从数量上看，高、较高、中等、较低、低度协调区域面积分别占国土面积的10.33%、20.89%、23.73%、20.15%、24.90%。从空间上看，耦合协调水平与“三生”空间分布呈一致分布格局，即生态空间分布集中区域耦合协调水平较低，生产和生活空间分布集中区域耦合协调水平相对较高。“三生”空间耦合协调度较低的原因主要是地形地貌等自然条件使其难以开发，仅主要适宜维持其生态功能，从而逐渐导致生态和生产与生活空间之间的开发条件不协调，“三生”空间整体布局不够均匀合理。耦合协调水平相对较高的区域由于其自然地理和社会经济发展条件等因素，既有生产和生活空间发展的地方基础，也有较高的生态功能发展能力，“三生”空间整体布局较为均匀合理，其在研究区分布广泛并且分散。

空间自相关分析能够科学量化研究区相邻“三生”空间耦合协调度之间在空间上的集聚特征（图6）。图6a显示，研究区“三生”空间耦合协调度的全局莫兰指数为0.810（P<0.05），表明研究区“三生”空间耦合协调度水平显示出高度正的空间自相关，整体呈现空间聚集状态，即一个区域“三生”空间耦合协调度水平越高，其邻近地区的“三生”空间耦合协调度水平也就越高。LISA聚集图（图6b）显示，“三生”空间耦合协调度热点区域和冷点区域占研究区域较大空间，其空间分布与“三生”空间适宜性评价结果和“三生”空间分布格局基本一致。即在最容易发生建设用地扩张的生产或生活空间分布集中区域，“三生”空间耦合协调度水平呈现热点分布；在生态空间分布集中区域，“三生”空间耦合协调度水平呈现冷点分布。

4 结论与讨论

以湖南郴州为研究区，利用土地利用遥感监测数据，从“三生”空间的空间分布、“三生”空间适宜性耦合协调性及其空间自相关性3个方面探索了“三生”空间适宜性空间格局特征。主要结论如下：

（1）研究区生产空间和生活空间适宜性“西高东低、北高南低”，生态空间适宜性“东高西低、南高北低”。生产空间、生活空间和生态空间分别占国土面积的21.91%、5.97%和72.12%，总体分布格局与“三生”空间适宜性相一致。

（2）“三生”空间耦合协调度均值为0.5654，整体上处于中等耦合协调水平。高、较高、中等、较低、低度协调区域面积分别占国土面积的10.33%、20.89%、23.73%、20.15%、24.90%。“三生”空间耦合协调度在空间上呈现高度正的空间自相关，耦合协调度等级及其冷热点空间分布于“三生”空间分布具有较强的一致性，即在生产或生活空间分布集中区域，“三生”空间耦合协调度等级较高并呈热点分布，在生态空间分布集中区域，“三生”空间耦合协调度等级较低并呈冷点分布。

考虑到土地的多功能属性，“三生”空间之间存在着复杂的相互作用，结果显示在生态空间分布区域具有较低的“三生”空间耦合协调水平，而这些地区往往由于地形地貌等复杂的自然地理环境，从而导致“三生”空间之间保护利用不协调问题，如何在有限的条件下合理平衡此区域“三生”空间协调发展需要进一步深入探讨。另外在开展“三生”空间适宜性评价时，采用自然间断点法分级法对一些评价指标等级进行划分，加之受限于数据的可获取性，“三生”空间适宜性评价指标体系缺乏更加详尽的政策影响因素以及“永久基本农田区”“水源保护区”“生态红线”“自然保护地”等强制性约束因素，这些都将直接影响“三生”空间适宜性数量及空间分布，最终影响“三生”空间识别。因此，后续研究应进一步加强完善“三生”空间适宜性评价指标体系，更加合理开展评价指标等级划分。

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