三生视角下的土地利用转型及其生态环境效应_吴浩.pdf

土地利用转型是指一段历史时期内，土地利用资源数量分布结构和空间结构的不断变化与国民经济和政治社会的持续发展实现阶段性的转型相互对应的一个过程1。近年来诸多学者围绕土地利用转型的理论与三生视角下的土地利用转型及其生态环境效应摘要：以北京市顺义区为例，通过建立“三生空间”视角下的土地利用转移矩阵、重心转移模型、生态贡献率等方法，推演顺义区近20年“三生空间”土地利用功能转型的时空演变模式及其生态环境效应。结果表明：研究期间，研究区生活空间面积先增后减，增幅达到50.97%；生态空间面积持续大幅下降，降幅达到50.39%；生产空间面积处于波动状态，总体增幅达到44.44%；草地生态用地转出面积最多，城镇、农村生活用地转入面积最多。研究区生产空间重心转移距离最大，其次是生态空间重心，生活空间重心转移距离最小。研究区生态环境质量指数呈波动趋势，整体质量有所下降，大量草地、林地等生态用地被生态价值相对较低的农业生产用地占用是恶化的主要原因。研究期间，研究区生态环境呈恶化趋势，但2006年以后恶化趋势有所放缓，表明研究区的生态保护环境政策初显成效。提高土地利用效率，减少生态用地占用是持续改善研究区生态环境质量的首要任务。关键词：“三生空间”；土地利用功能转型；重心转移模型；生态环境质量；顺义区中图分类号：P208文献标志码：B文章编号：1672-4623（2023）03-0080-06Land-use Transition and It s Eco-environmental Effects from the Perspective of“Production-Ecological-Living Space”WU Hao1,2,WANG Yanhui1,2,ZHANG Yu ang1,YIN Duoduo1,2,SHI Dong1,2(1.College of Resources Environment and Tourism,Capital Normal University,Beijing 100048,China;2.Key Laboratory of 3D InformationAcquisition andApplication,Ministry of Education,Capital Normal University,Beijing 100048,China)Abstract:Taking Shunyi District of Beijing for example,through establishing land-use transfer matrix,gravity center transfer model,ecologicalcontribution rate and other methods from the perspective of“Production-Ecological-Living Space”,we deduced the spatio-temporal evolutionpattern and eco-environmental effect of“Production-Ecological-Living Space”land-use function transition in Shunyi District in the past 20 years.The results showed that within the period of this study,the area of living land in the study area increased firstly and then decreased,with an in-crease of 50.97%.The area of ecological land continued to decline sharply,with a decrease of 50.39%.The area of production land fluctuated,withan overall increase of 44.44%.The transferred out area of grasslandecologicallandwasthelargest,andthetransferredareaofurbanandrurallivinglandwerethelargest.Thetransferdistanceofgravitycenterintheproductionspacewasthelargest,followedbythegravitycenterintheecologicalspace,and the gravity center in the living space was the smallest.The ecological quality index of study area showed a fluctuating trend,and theoverall quality had decreased.The occupation of forest and grassland ecological land with high relative ecological value index by agricultural pro-duction land was the main factor affecting the severe ecological environment quality of the study area.During the study period,the trend of eco-logical deterioration in the study area was significantly greater than the trend of ecological improvement,but the deterioration trend slowed down af-ter 2006,indicatingthattheecologicalprotectionandenvironmentalpoliciesinthestudyareaarebeginningtoshowresults.Improvingland-useeffi-ciencyandreducingtheoccupation of ecologicalland is the primary task to continuously improve the ecologicalqualityof the study area.Key words:“Production-Ecological-Living Space”,land-use function transition,gravity center transfer model,eco-environmental quality,ShunyiDistrict收稿日期：2021-10-18；修回日期：2021-12-21。项目来源：国家自然科学基金资助项目（41771157）；国家重点研发计划资助项目（2018YFB0505400）；北京市长城学者资助项目（CIT&TCD20190328）。第一作者简介：吴浩（1995），硕士研究生，主要研究方向为环境科学与资源利用技术研究和地理信息系统应用，E-mail：。通信作者：王艳慧（1977），教授，博士生导师，主要研究方向为GIS方法与应用、多尺度空间数据库系统及其更新、LBS位置服务系统，E-mail：。引文格式：吴浩,王艳慧,张宇昂,等.三生视角下的土地利用转型及其生态环境效应J.地理空间信息,2023,21(3):80-85.doi:10.3969/j.issn.1672-4623.2023.03.017Mar.,2023Vol.21,No.3地 理 空 间 信 息GEOSPATIAL INFORMATION2023 年 3 月第21卷第 3 期（1.首都师范大学 资源环境与旅游学院，北京 100048；2.首都师范大学 三维信息获取与应用教育部重点实验室，北京 100048）吴浩1,2，王艳慧1,2*，张宇昂1，银朵朵1,2，时东1,2第21卷第3期假说2、时空特征3、模式4、框架5等方面展开了大量研究。土地利用可分为生产、生活、生态（“三生空间”）三大主导功能，三者之间的相互转换是土地利用转型的主要表现形式之一6。基于“三生空间”的土地利用主导功能体系既强调了土地利用的功能特性，又兼顾了土地利用的生态作用。以土地的主体功能为出发点，兼顾其他功能，分析土地利用功能与土地利用类型的辨证关系7，建立“三生空间”用地分类体系，可为研究土地利用功能转型及其生态环境效应提供新视角8。因此，探索“三生空间”土地利用功能转型及其引发的生态环境变化，对于优化“三生空间”布局，统筹把握“三生空间”发展，制定土地利用优化配置政策，稳步推动生态文明建设，具有重要理论和现实意义9-10。顺义区是首都北京的国门空港城区，不仅是居民休憩娱乐之地，也是国事外交活动的优选之地，需要具备更优美的环境和更高的文化品位11。在北京城市总体规划（20162035）中，顺义区不仅是北京未来发展中疏解城区人口密度的重要区县，还是未来北京成为蓝绿交织、水城共融的生态城市的重要一环。因此，研究顺义区“三生空间”的土地利用功能变化及生态环境效应具有重要价值。本文从“三生空间”角度切入，以顺义区 4 期遥感影像数据为基础，通过建立土地利用转移矩阵、重心转移模型、生态贡献率等方法，分析了顺义区近20年“三生空间”视角下土地利用功能转型的时空演变模式及其生态环境效应，以期为顺义区国土资源开发与生态环境保护的协调发展提供借鉴思路。1研究区概况与研究方法1.1研究区概况顺义区坐落于北京市东北方向，总面积为1 021 km2，地理 范 围 为 40004018N、11628 11658E。境内多平原，面积占比为 95.70%，包含大小河道20余条；地势北高南低，东北边界屏障燕山最高海拔为637 m，境内最低海拔为24 m。顺义区在商品粮基地、生态功能区和工业发展区等方面均扮演重要角色。1.2数据与预处理1.2.1基础地理数据与预处理本文选取顺义区 1998 年、2006 年、2012 年和2018年的Landsat5和Landsat8卫星遥感影像（30 m分辨率）来监测研究区土地利用变化。为避免季节因素带来的干扰，特选取夏季晴朗无云且相近的日期，该数据从地理空间数据云（http:/ 85%以上，满足研究要求。1.2.2“三生空间”土地利用分类科学划分“三生空间”是研究的重要一环12，参考张红旗13等、高星10等、秦泗刚14的相关研究，本文将二级土地利用类型与“三生空间”一一对应，以土地利用的主导功能为依据，确定“三生空间”的分类体系，基于专家评分建立土地利用类型与区域生态环境质量的关联关系，衡量研究区各二级地类的相对生态价值（表1）。1.3研究方法1.3.1土地利用转移矩阵土地利用转移矩阵主要源自马尔科夫模型中关于体系的状态和状态转移关系的一个定量性描写15。其表达式为：表1“三生空间”土地利用功能划分及其生态环境质量指数“三生空间”土地利用功能分类一级地类生产用地生态用地生活用地二级地类农业生产用地林地生态用地草地生态用地水域生态用地其他生态用地城镇生活用地农村生活用地土地利用分类系统的二级分类旱地、水田灌木林地、有林地、疏林地、其他林地高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地河渠、湖泊、滩涂、滩地、水库坑塘沙地、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩石质地城镇用地农村居民点相对生态价值指数0.300.850.770.580.030.200.20吴浩等：三生视角下的土地利用转型及其生态环境效应81地理空间信息第21卷第3期Sij=|S11S12 S1xS21S2