合肥都市圈“三生空間”演化格局及生態效應測度*

白如山 劉愷愷

自2012年黨的十八大報告和2013年中央城鎮化工作會議等國家重要文件明確提出：“按照促進生產空間集約高效、生活空間宜居適度、生態空間山清水秀的總體要求，形成生產、生活、生態空間的合理結構”①，表明國家把城市群（或都市圈）提升為推進新型城鎮化的主體地位和未來城鎮化必須統籌處理好生態空間、生產空間和生活空間“三生”空間之間的相互促進和相互脅迫關系。在此背景下如何識別和定量刻畫“三生”空間（即生態空間、生產空間、生活空間的簡稱）功能結構及其組成要素是進行國土空間結構優化調整的基礎；如何有效克服都市圈國土空間的結構比例失衡、地域組合不當、相互轉化失控等矛盾與沖突問題[1]，成為都市圈持續發展的關鍵科學問題，也是目前迫切需要開展的研究課題。

近年，隨著新型城鎮化進程的加快和都市圈國土空間“三生”功能優化的要求日益迫切，國內外關于“三生空間”研究的文獻主要集中三個方面。一是側重于“三生空間”功能內涵與分類體系研究[2]。探索構建一套兼顧土地利用分類、城市建設用地分類“三生空間”功能分類體系，作為優化國土空間開發秩序的基礎成為學術界研究的重要方向（Kates et al，2001；樊杰等，2013；方創琳等，2013；金貴,2014；張紅旗等,2015；李廣東等，2016；林堅等，2016；劉繼來等，2017）。二是側重于“三生空間”功能識別研究。部分學者從構建評價指標體系量化識別“三生空間”功能類型及空間分區問題（念沛豪等，2014；朱媛媛等，2015；蔡玉梅等，2015；舒沐暉等，2015；趙中華，2016；李廣東，2016；黃金川，2017；等）。也有學者基于行為主體的主觀用地意圖作為某一類土地的主導功能類型，對土地利用數據進行重新歸并分類開展“三生空間”功能識別研究（呂立剛等,2013；陳龍等，2015；白如山等，2016；楊清可等，2018；羅剛等，2018）。三是側重于“三生空間”功能優化研究。麥克哈格（1967）、金貴（2014）、喻忠磊等（2015）、陶慧等（2016）、胡興定等（2016）、吳艷娟等（2016）、李秋穎等（2016）、柳冬青等（2018）、金星星等（2018）等以不同的應用性案例為藍本，基于“三生空間”適宜性評價視角開展了國土空間優化研究。潘安等（2014）、劉彥隨等（2016）、胡耀文等（2016）、扈萬泰等（2016）、王成等（2018）等探索基于“多規合一”視角歸納出許多值得探討和借鑒的“三生空間”功能優化的思路。總的來看，近年來國內外學術界“三生空間”研究不斷得到加強，研究成果日益豐富并呈現如下特點：①研究視角多從經濟、社會、生態等構建“三生空間”功能識別體系[3-5]或從“三生空間”角度構建土地利用功能指標體系[6-10]，較少基于土地利用“三生”功能細分識別和定量刻畫國土空間功能結構問題[11]；②研究尺度偏重于省域、縣域或城域單一尺度單元[12-15]，較少關注都市圈“三生空間”動態演化分析[16-17]。③研究時段上偏重于單時段靜態分析，多時段動態演化格局研究有待拓展。可以說，“三生空間”功能格局演化研究仍處于探索階段，“三生空間”的具體內涵、類型劃分、功能識別、定量測度方法的系統梳理有待深化，研究尺度未得到充分重視[11]。而從都市圈“三生”空間功能結構視角探究國土空間優化研究成果也亟待關注。基于此，本研究試圖通過解譯1995-2010年4期土地利用規劃并進行重新組合和歸并，形成拓展的“三生空間”功能類型劃分方案，以此為基礎定量刻畫合肥都市圈“三生空間”功結構、時空格局及生態環境效應，以期為都市圈國土空間功能識別和優化提供基礎性依據。

1 數據來源和研究方法

1.1 研究范圍

本研究選取合肥都市圈作為案例地。合肥都市圈是長江三角洲城市群（簡稱：長三角城市群）的重要組成部分，而長三角城市群是“一帶一路”與長江經濟帶的重要交匯地帶，在中國國家現代化建設大局和全方位開放格局中具有舉足輕重的戰略地位，是中國參與國際競爭的重要平臺、經濟社會發展的重要引擎，也是長江經濟帶的引領發展區。合肥都市圈是指以合肥市為中心，與周邊100km范圍內的淮南市、六安市、滁州市、蕪湖市、馬鞍山市、桐城市6個城市構成的“1+6”區域經濟聯合體（見圖1）。合肥都市圈不僅是安徽省經濟發展的核心區域，也是長三角城市群的重要增長極。據統計，以國土面積占全省約40%的合肥都市圈，集中了安徽省43%的人口、60%的GDP總量。

表1 土地利用主導功能分類及其生態環境質量指數

1.2 研究方法

本研究所涉及的研究方法如土地利用轉移矩陣、土地利用功能重心轉移、區域生態環境質量指數、土地利用功能轉型生態貢獻率等主要借鑒參考文獻[13-14]，具體內涵和意義，不再逐一贅述，另外，針對“生態—生產—生活”土地利用分類體系中特定用地的多功能性，本研究主要借鑒參考文獻[9,11]的思路歸并基礎用地類型，建立“生態-生產-生活”主導功能分類體系及生態環境質量指數及賦值方法（表1）。

1.3 數據來源

本研究所涉及的合肥都市圈1995年、2000年、2005年、2010年四個時間截面的土地利用數據來源于國家地球系統科學數據共享服務平臺（http://www.geodata.cn） 所提供的安徽省1:10萬土地規劃數據。該數據包含耕地、林地、草地、水域、居民用地（城鄉，工礦用地）及未利用土地等，6個一級土地利用類型，并參考表1基礎數據土地分類系統把合肥都市圈土地利用類型細分為25個二級土地利用類型。另外，需要說明的是本文分析結果僅基于上述有限的研究樣本，所得結果雖具有一定代表性，但與對“三生空間”進行全樣本、多時段、多尺度分析可能存在一定差異。

2 結果分析

2.1 三生用地結構轉型

依據土地利用主導功能分類體系，利用三生用地類型轉移矩陣模型測算合肥都市圈1995-2010年4期三生用地數據（圖2），統計分析1995-2010年合肥都市圈三生用地類型轉移矩陣（表2-4），發現1995-2010年合肥都市圈三生用地轉移格局呈現如下特點：

1）總體特征：1995-2010年合肥都市圈三生用地變化特征比較明顯，其中生產用地明顯減少，生活用地顯著增加，生態用地略有提升，三者之間的轉移關系大致為：生產用地向生活用地轉移，生態用地基本穩定，且在2005—2010年間轉移幅度最劇烈。

2）生產用地面積明顯減少。從1995年的36778km2減少到2010年的35566km2，減少1212km2，主要表現為工礦生產用地的增加和農業生產用地的減少；1995-2000年生產用地減少約200km2，其中主要為農業生產用地的減少，工礦生產用地基本保持穩定；2000-2005年生產用地增加約100km2，為農業生產用地的大幅變動引致，工礦生產空間稍有增加；2005-2010年生產用地開始產生大幅度變化，急劇減少1120km2，其中工礦生產用地快速增長，增長53km2，增長率達86%，但由于規模小且農業生產用地減幅劇烈，總的來看，生產用地呈劇烈減少特征。

3）生活用地顯著增加。1995-2000年生活用地面積增加1023km2，按照二級地類劃分看，城鎮生活用地增幅明顯，農村生活用地波動增長。2000-2005年，生活用地面積總量減少，但城鎮生活用地大幅度增加，增長約100km2，而農村生活用地減少400km2，主要轉出方向為農業生產用地；2005-2010年城鎮和農村生活用地面積雖同步增長，但城鎮用地增加更為劇烈。

4）生態用地面積略有提升。1995-2010年間合肥都市圈生態用地雖變化比較復雜但整體上呈穩中稍有增加的特征。不同時段變化各異，在1995-2000時段生態用地面積略有下降，而2000-2005和2005-2010兩個時段內生態用地面積都呈稍有提升變化特征。不同類型也變幅不同，例如牧草生態用地面積大幅減少，而水域生態用地面積則大幅增加，林地生態用地和其他生態用地面積基本穩定。

2.2 三生用地功能空間轉型

為展示合肥都市圈三生用地功能空間轉型過程，以研究區縣級行政區為樣本單元，利用ArcGIS10.2空間統計工具測算1995-2010年間4個時間截面三生用地功能分布重心動態變化（圖3），呈現如下特征：

1）總體來看，1995-2010年農村生活、生產用地及生態用地重心轉移幅度較小；城鎮生活用地、工礦生產用地重心在1995-2000年空間轉移幅度較大，2005-2010年間空間轉移幅度較小。

2）從重心轉移方向看，各功能重心空間轉移方向差異較大，規律性特征不典型。

在教學內容不能大而全的基礎上，選擇合適的教學內容就變得格外重要。傳統在進行教學內容的甄別上，有一定的專業標準進行參考，大學生創新培養教育目前沒有經驗可以依循，更多是源于教學團隊和教學的自行判斷。而大數據的數據驅動方案能夠找出與大學生創新能力相關度比較高的課程，從而確定最合適的教學內容。魏梓軒(2017)所在的課題組發現選修創業課程并在畢業后從事創業活動的16名同學中，12名同學選修了“個人理財”課程。為驗證相關性，課題組在教學內容中加大了理財相關知識，跟蹤發現創業意向大幅提高。在這里，教學內容的優化直接來源于大數據的相關性分析。

3）從重心轉移距離看，①城鎮生活用地重心落在合肥都市圈幾何重心東北方向，2000年城鎮生活用地重心由東向西北偏移了2.57km，2005年向西南方向偏移3.38km，2010年向東南方向偏移10.98km，整體上呈倒“L”字形偏移，1995-2000年、2000-2005年兩個時段均向西偏移，距幾何重心緩慢減小，說明都市圈城鎮生活用地空間不均衡性在下降；2005-2010年段向東南偏移，偏向都市圈幾何中心位置，說明城鎮生活用地空間不均衡性下降顯著。②農村生活用地重心落在遠離都市圈幾何重心的西北方向，1995-2010年間3個時段農村生活用地重心呈“V”字形向偏東方向移動，偏離幾何重心。其中，2000年較1995年向東南偏移3.37km，2005年向東北偏移3.29km，2010年向東北偏移0.62km。而農村生產用地重心空間轉移較小，不再具體闡述。③工礦生產用地重心在1995-2010年間整體上由西北向東南再向東北方向呈陡“V”字形移動的特征。2000年工礦生產用地重心較1995年向東南偏移34.04km，2005年偏移4.24km，2010年向東北方向偏移10.15km，說明工礦生產用地空間不均衡性呈擴大、下降再擴大的趨勢。④生態用地重心整體上由東向西呈“一”字形緩慢橫向平移，距幾何重心緩慢增加。其中，2000年向西偏移0.63km，2005年又向西偏移2.14km，2010年再向西偏移4.33km，表明生態用地空間分布不均衡性緩慢擴大。從表2-4可知，都市圈地區1995-2010年由農業生產用地轉為水域生態用地數量共計629.92km2，說明這一時段退田還湖等生態保護政策效果明顯。

表2 1995-2000合肥都市圈三生用地轉移矩陣（km2）

表3 2000-2005合肥都市圈三生用地轉移矩陣（km2）

3 三生用地功能轉型的生態環境效應

3.1 區域生態環境指數

利用區域生態環境質量指數測算出合肥都市圈1995-2010四個時段三生用地的生態環境指數，結果顯示分別為0.4129,0.4124,0.4130和0.4111,由此可知 1995-2010年區域生態環境質量呈現稍有波動和后期惡化的特征，且2005-2010年區域生態環境指數下降明顯。城鎮和農村生活用地擠占農業生產用地是生態環境質量惡化的重要因素。

表4 2005-2010合肥都市圈三生用地轉移矩陣（km2）

3.2 三生用地功能轉型生態貢獻率

由于區域生態環境質量往往同時發生著改善和惡化兩種相反趨勢，在某種程度上，在特定區域范圍內這2種趨勢相互抵消使其整體上維持相對穩定的特征，但研究區生態環境指數的穩定并不表明生態環境沒有變化[13]。表5詳細展示了1995-2010年間導致合肥都市圈生態環境波動改善和退化的主要土地利用變化類型的面積和貢獻率。據表5發現：

1）1995-2000年，生態環境惡化的主導因素是農業生產用地轉換為城鎮生活和農村生活用地，二者共計占生態貢獻率44.9%，牧草、林地、水域生態用地轉換為農村生活用地，三者共計占生態貢獻率46%。而農業生產用地轉化為林地生態用地、農村生活用地轉化為農業生產用地是區域生態環境改善的主要因素，二者合計占生態貢獻率86%。據此可知，合肥都市圈生態環境惡化的趨勢略微大于生態環境改善的趨勢，因此，生態環境指數呈小幅度下降特征。

2）2000-2005年，生態環境惡化的主導因素是農村生活、工礦生產用地擠占農業生產用地，城鎮生活用地擠占林地等生態用地，三者生態貢獻率共計65%，水域生態用地擠占牧草生態、林地生態用地共計20%；而農村生活用地轉化為水域生態、林地生態用地和農業生產用地轉化為牧草生態用地是區域生態環境改善的主要因素，其生態貢獻率合計86.1%。可見，合肥都市圈2000-2005年生態環境指數呈小幅上漲，環境改善趨勢突顯。

3）2005-2010年，生態環境惡化的主導因素是農業生產用地轉化為城鎮生活、農村生活、工礦生產用地，三者生態貢獻率合計54%，水域生態用地、林地生態用地轉化為農業生活用地和工礦生產用地的生態貢獻率分別為16.6%、5.7%；而農業生產用地退耕轉化為水域生態用地、林地生態用地是區域生態環境改善的主要因素，生態貢獻率合計86.8%。

表5 影響生態環境質量變化的主要功能類型及貢獻率

4 結論與思考

本研究基于“生態-生產-生活”的土地利用主導功能分類，運用土地利用轉移矩陣、重心轉移、區域生態環境質量指數等計量模型，采用ArcGIS10.2空間分析工具定量分析合肥都市圈1995-2010年四個時間截面三生用地功能類型演化特征及生態環境質量效應，結果發現：

1）1995-2010年合肥都市圈三生用地變化特征比較明顯，其中生產用地明顯減少，生活用地顯著增加，生態用地略有提升，三者之間的轉移關系大致為：生產用地向生活用地轉移，生態用地基本穩定，且在2005-2010年間轉移幅度最劇烈。

2）總體來看，1995-2010年農村生活、生產用地及生態用地重心轉移幅度較小；城鎮生活用地、工礦生產用地重心在1995-2000年空間轉移幅度較大，2005-2010年間空間轉移幅度較小。從重心轉移方向看，各功能重心空間轉移方向差異較大，規律性特征不典型。從重心轉移距離看，城鎮生活用地重心在1995-2010年呈倒“L”字形有東向西再向東南偏移；1995-2010年間3個時段農村生活用地重心呈“V”字形向偏東方向移動，偏離幾何重心；工礦生產用地重心在1995-2010年間整體上由西北向東南再向東北方向呈陡“V”字形移動的特征；生態用地重心整體上由東向西呈“一”字形緩慢橫向平移，距幾何重心緩慢增加。

3）1995-2010年區域生態環境質量呈現稍有波動和后期惡化的特征，且2005-2010年區域生態環境指數下降明顯。并且，在不同時段合肥都市圈生態環境波動改善和退化的主要土地利用變化類型和貢獻率差異顯著。其中，1995-2000年，合肥都市圈生態環境惡化的趨勢略微大于生態環境改善的趨勢；合肥都市圈2000-2005年生態環境指數呈小幅上漲，環境改善趨勢突顯；而2005-2010年，農業生產用地退耕轉化為水域生態用地、林地生態用地成為區域生態環境改善的主要因素，生態貢獻率合計86.8%。

限于數據的更新滯后，本項研究僅對合肥都市圈2010年前“三生空間”格局演化過程進行量化分析和特征歸納，而影響其“三生空間”演化的驅動機制是什么、影響因素有哪些、影響程度如何等問題尚有待進一步深入探究。

（致謝：本文在前期寫作過程中得到阜陽師范學院人文地理與城鄉規劃專業的徐潤澆、韋玉秀、王華等同學幫助，在此表示衷心感謝！）

注釋：

①資料來源：http：// www.mof.gov.cn/pub/nczhggbgs/zhuantilanmu/xcjssd/bf/201401/t20140121_1037854.html.