近10年长江经济带上游地区...间”时空演化特征及机制分析_魏伟.pdf

第32卷第2期2023年2月长江流域资源与环境esources and Environment in the Yangtze BasinVol32 No2Feb 2023近 10 年长江经济带上游地区“三区空间”时空演化特征及机制分析魏伟1，2，王宁1，尹力1(1 武汉大学城市设计学院，湖北 武汉 430072;2 武汉大学中国发展战略与规划研究院，湖北 武汉 430072)摘要:在国土空间规划体系构建与生态文明建设的战略交汇期，现有研究对地形复杂、生态脆弱且经济高速发展的长江经济带上游地区的国土空间格局演化缺乏关注。分析长江经济带上游地区 329 个县区级行政单元在 20102019 年土地利用结构和“三区空间”的时空演化特征，从人地关系视角探究演化的驱动机制，为优化国土空间格局、统筹生态保护和经济发展，实现高效可持续发展提供经验参考。结果表明:(1)近 10 年，长江经济带上游地区城镇空间持续扩张，分别占用 2 191.25 km2农 业 空 间 和 413.19 km2生 态 空 间，4 223.89 km2农业空间转为生态空间。(2)20102015 年，以农业空间转城镇空间为主导，主要分布在成渝、黔中和滇中城市群地区;20152019 年，以农业空间转生态空间为主导，主要分布在云贵高原东侧山区。(3)“三区空间”交叉转换受到客观承载环境(地)、人类发展活动(人)以及两者的交互影响，体现为人类社会发展的空间需求，受土地使用的价值观与社会客观运行规律约束，在自然环境现状承载与发展适宜性格局的基础上，驱动“三区空间”演化。关键词:长江经济带上游地区;三区空间;时空演化;驱动机制;人地关系理论中图分类号:F327文献标识码:A文章编号:1004-8227(2023)02-0297-14DOI:10.11870/cjlyzyyhj202302006收稿日期:2021-12-17;修回日期:2022-02-18基金项目:国家发展改革委员会重大事项委托项目“十四五 时期空间战略格局和空间结构优化方向研究”(201708)作者简介:魏伟(1976)，男，教授，主要研究方向为国土空间规划 E-mail:长江经济带横跨我国东中西三大区域，人口和生产总值均超过全国的 40%，在全球大河经济带中具有独特优势和巨大发展潜力。十四五规划将“全面推动长江经济带发展”作为区域重大战略，提出“坚持生态优先、绿色发展和共抓大保护、不搞大开发”的战略方针，统筹生态保护和经济发展。战略层面，长江经济带上游地区(以下简称上游地区)是长江经济带和西部大开发的战略交汇区，承载生态保护、经济发展和城市群建设等多重目标，统筹协调、高效、绿色发展势在必行。空间层面，衔接国土空间规划体系，系统优化国土空间格局，是落实上游地区生态优先与全面发展战略的重要手段。上游地区生态本底脆弱且灾害频发，是滑坡和泥石流重灾区1，受人类活动影响生态退化严重，水土流失、石漠化问题加剧2;同时肩负水源涵养、水土保持、石漠化防治等生态功能，是全流域的重要生态屏障2。2010 年后，上游地区的城镇化速度明显高于中下游，正处在工业化和城镇化加速发展的中期阶段，是全国和全域的发展短板3。此外，上游地 区 资 源 环 境 承 载 力 不 足4、局 部 生 态 恶化5、城市群发育较弱6、土地利用效率7 和土地城镇化水平低下8，社会发展诉求持续增大资源环境压力，低效、失衡的国土空间利用格局限制该地区的全面发展。在空间管控体系重构期，基于国土空间规划中“生态空间、农业空间、城镇空间”(以下简称“三区空间”)视角9，10，梳理该地区“三区空间”演化过程、总结演化特征、探究驱动机制，是在新时期统筹落实生态保护和经济发展，实现人地协调、优化国土空间格局的重要课题。在国土空间规划语境下，“三区空间”作为国土空间开发与保护的基础格局，是衔接宏观发展战略与微观土地利用的重要抓手。“三区空间”统筹顶层发展战略意图、主体功能区规划和“双评价”结果11，基于国土空间分类体系12 和管控传导机制13，可兼顾空间降尺度传导与规划多层级落实，从总量、布局等层面实现对国土空间的精准、高效优化与管控。此外，学术界关于长江经济带的研究成果丰硕，对上游地区土地利用和空间演化的研究可概括为 3 个方面:(1)基于土地利用视角，分析土地开发均衡度和最大限度14，探究土地利用效率时空演化特征15 及驱动机制7;(2)基于城镇空间视角，分析城市群发育格局与主要问题6，探究城镇空间时空演化特征的驱动机制16 与生态响应17、城镇生态承载力时空格局演化18，分析土地、人口和产业城镇化协调发展的时空演化格局8，19;(3)基于生态空间和农业空间视角，分析生态系统格局、土地生态安全演化及驱动机制20，21、土地转型生态环境效应演化5、资源环境承载力和开发适宜性格局4、多尺度耕地时空演化特征22。借鉴土地利用转型的驱动机制研究成果，自然、经济、政策、技术和文化等要素均影响土地利用转型23，可归结为人地系统相互作用主导土地利用转型24。基于人地关系理论探究空间演化的内在动因，人地关系是人类活动与自然环境间的交互作用25，作为地理学研究核心，涵盖人地关系地域系统要素组成、人地相互作用与反馈机制，人地系统耦合度评价和人地系统脆弱性评价等内容26。现有研究为基于人地交互视角分析“三区空间”演化机制，协调人地关系实现国土空间格局优化奠定坚实理论基础。整体来看，在国土空间语境下对长江经济带国土空间的研究还存在以下问题:(1)研究区主要为全域 11 省市，对亟需优化国土空间格局的上游地区需要加强;(2)以土地、城镇化、生态安全等单一角度为主，在规划体制改革背景下，统筹分析“三区空间”格局演化需要强化;(3)驱动机制分析局限于转型规模、利用效率和生态安全，系统分析空间演化内在驱动机制有待提升。在以国土空间为核心的现代空间治理体系构建期，对长江经济带上游地区这一生态环境脆弱且关乎流域生态安全，自 2010 年后经济与城镇化均高速发展且承载多重发展战略的重要地区，有必要从“三区空间”视角分析上游地区近 10 年的空间演化特征及内在机制:通过“三区空间”的规模统筹控制和空间系统管制优势，平衡“生态优先”与“经济发展”的空间需求，探索综合效益最优的空间方案;通过“三区空间”衔接国土空间规划土地分类体系与规划层级的基本特质，可进行空间降尺度传导实现微观土地利用管控、实现规划多层级指标分解落实宏观战略;基于人地关系视角探究“三区空间”演化动因，重塑生态文明时代土地空间价值观，探索国土空间格局优化路径。基于此，本文以“三区空间”视角，系统梳理上游地区 20102019 年的土地利用格局和转型特征、“三区空间”的演化过程和转换特征、并基于人地关系视角探究空间演化驱动机制，弥补长江经济带上游地区土地资源要素研究在国土空间语境下的缺失，构建基于人地关系的“三区空间”驱动分析机制，为上游地区统筹“生态优先”和“全面发展”、优化国土空间格局提供理论与数据参考。1研究区域与数据来源1.1研究区域在长江经济带上游四省市内，以长江干流流域为基础，涵盖成渝、黔中、滇中等城市群，兼顾自然地理、发展历史、行政区划的完整性，划定 329 个县区级行政单元为研究范围(图 1a)。该区域国土面积 80.04 万 km2，是国家生态文明建设的重点地区，是长江经济带上游主要城市群、经济区和流域的交集。研究区的主体功能区主要为 3 类(图 1c):(1)青藏高原南缘横断山脉、云贵高原、大巴山、武夷山片区等国家和省级重点生态功能区;(2)四川盆地中低丘陵地区、川南地区、攀枝花安宁河流域、重庆平行岭谷、遵义毕节片区等国家农产品主产区;(3)由“成渝”、“黔中”、“滇中”、“川西”等城市群构成的国家重点开发区。1.2数据来源统一使用 2020 年行政单元数据，基础数据主要包括土地利用、自然条件、区位交通和经济与社会发展等:(1)土地利用数据来源于 300 m 空间分辨率 CCI-LC 遥感数据27;(2)自然基础与交通数据包括数字高程、主要河流、省市县三级政府驻地、主要铁路和公路等数据，来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http:/wwwresdccn/);(3)气候数据主要包括温度、降水和日照时数，来源于国家气象科学数据中心(http:/datacmacn/);(4)经济与社会发展数据包括各县区常住人口、GDP、产业结构等社会经济数据，来892长江流域资源与环境第 32 卷图 1研究区自然条件与城镇现状图Fig.1Distribution map of natural conditions and town status in study area992第 2 期魏伟，等:近 10 年长江经济带上游地区“三区空间”时空演化特征及机制分析源于各省统计年鉴(2011、2016 和 2020 年)。2研究方法本文基于“三区空间”视角，衔接现代空间治理体系，突破传统土地利用转型研究成果无法嵌入土地资源管控体系、难以实现政策发力的困境。按照“格局演化规律探究空间优化”的逻辑探究长江经济带上游地区的国土空间优化路径:通过演化规模、空间分布、交叉转换分析，梳理空间格局演化过程与特征;基于人地关系理论探究“三区空间”演化的内在动力，总结驱动规律;从人地关系入手，在国土空间规划语境下，引导、约束人类发展活动，探索国土空间优化方案。2.1“三区空间”分类体系及时空演化特征2.1.1“三区空间”分类体系面向国土空间规划“三线”(生态保护红线、永久基本农田保护红线和城镇发展边界线)的规划与管理要求，基于地表覆盖数据进行“三区空间”分类。生态空间肩负生态安全战略要求，包括森林、灌丛带、草地、湿地、水体、冻原和未利用地;农业空间保障粮食安全，主要为耕地;城镇空间主要承载城镇化发展，以人造地表为主。2.1.2“三区空间”时空演化特征分析方法研究区地形复杂、范围较大，为精确刻画“三区空间”时空演化特征，将近 10 年研究期划分为前期(2010 2015 年)和后期(2015 2019年)进 行 分 析，具 体 方 法 为:(1)基 于 2010、2015 和 2019 年 3 期土地利用数据，运用 ArcGIS重分类、裁剪、统计等工具，分析土地利用转型特征，作为“三区空间”时空演化分析的基础研究。(2)基于“三区空间”分类体系和 3 期土地利用数据，运用 ArcGIS 重分类工具得到各时间节点“三区空间”数据，分析“三区空间”时空演化特征:先统计各节点“三区空间”的规模数据，分析演化的规模和位置特征;然后通过 ArcGIS 叠加 3期“三区空间”数据获取交叉转换数据，从方向、位置、规模和速度等演化维度探究“三区空间”的交叉转换特征。定义扩张烈度(M)表达各转换类型年均扩张剧烈程度。公式为:M=SToij/ToSIj100%(1)式中:SToij为在第 o 期，i 类转换在 j 研究单元的扩张面积;To为第 o 期时间跨度;SIj为 j研究单元的总面积。2.2“三区空间”演化驱动机制分析2.2.1分析维度及驱动要素选取现有土地利用转型驱动机制研究集中在要素分析层面23，缺乏对复杂人地交互作用的分析。国土空间不仅作为土地资源和规划核心要素，还是人类发展活动与自然环境交互作用的塑造结果，其驱动机制具有多层次、复杂性特征。选取分析维度需要:(1)兼顾自然环境、人类活动、人与地的相互作用;(2)数据易获取，可描述、能量化演化过程;(3)对接国土空间规划体系，结论助力调和人地矛盾、优化空间格局。本文基于人地关系理论，运用地理探测器工具，分析地的承载约束、人的发展活动、人地的交互作用 3个维度，衔接方向、位置、规模和速度等演化维度，构建量化分体系。基于已有研究28，选取 7个自然因子和 17 个人为因子作为驱动要素，运用“分异及因子探测器”量化分析自然与人为要素影响作用，运用“交互探测器”探究人地交互作用的驱动机制。(1)地是人类活动的承载基础和空间规划的核心要素。选取高程平均值(X1)、地形起伏度(X2)、坡度平均值(X3)、到 5 级以上河流