“三生空間”分類及其功能評價

孫瀅悅 黃茹月 陳鵬 張立峰

摘要：為促進區域生產、生活、生態3種空間的合理性布局，提出一種新的“三生空間”功能評價方法，以探究3種空間發展的不足。以吉林省為例，利用地理信息系統（GIS）空間分析技術，得到吉林省“三生空間”土地利用圖;在地理國情普查內容的基礎上，篩選到22個“三生空間”功能評價指標因子，并構建其指標體系;以新型木桶理論為基礎，構建“三個空間”功能評價模型，進而實現“三生空間”功能評價。結果表明，生態空間功能值為0.09，是3種空間發展過程中的短板，亟待解決未來的發展問題;生活空間功能值為0.24，處于居中狀態，雖不是發展的短板，但相比生產空間發展速度差距較大，因此，須要及時進行調整;生產空間功能值為0.74，說明吉林省的生產空間比其他2個空間發展快，體現出三者間發展的差距。未來吉林省的發展重點除了要發展生產空間之外，還應重點關注發展生態空間和生活空間，達到“三生空間”的平衡發展，為吉林省未來“三生空間”可持續發展提供決策依據。

關鍵詞：“三生空間”;木桶理論;吉林省;功能評價;歸一化;權重

中圖分類號：F323.2?? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）14-0298-07

十八大報告指出，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，明確提出五位一體發展總布局，全面推進文明建設。隨著時代的快速發展，建設用地不斷擴張，導致空間上發展無序、人地關系緊張、空間結構失衡等，這在一定程度上制約了我國的可持續發展。為了有效控制這類問題，許多學者在“三生空間”方面進行了許多研究。國外學者目前在“三生空間”的空間規劃理念方面研究較多，貫穿于西方現代城市規劃的理論研究和具體實踐中[1]，尤其在國土分區方面研究較深，學者們主要從土地利用多功能識別、國土空間的開發優化等[2]角度對“三生空間”進行分析研究，并提出了很多關于“三生空間”的理論框架。Kates等認為，土地生產功能、生活功能和生態功能之間有一定的相互作用，在協調人地關系和實現區域的可持續發展方面起重要作用[3-6]。在“三生空間”的功能分類中，從土地利用視角看，可根據人們對不同土地覆蓋類型的生產投入、活動維持能力進行功能的劃分[7]。從生態系統角度看，Costanza等將生態系統服務價值細分為17類[8];Groot等從生態系統的調節、棲息、生產、信息等功能出發，構建分類框架體系，然后在生態系統4種功能的基礎上補充承載功能，并將其定義為土地的景觀價值[9]。國外學者對于不同類型的住宅、商業、工業等用地的適宜性評價較多[10-11]。國內學者在“三生空間”評價方面的研究方法主要有功能空間分類法和量化識別三生功能分類法。金貴主要結合BP神經網絡模型進行多要素疊置評價[12];陶慧等主要利用空間相互作用的方法進行評價[13];王成等對重慶市鄉村“三生空間”功能耦合協調的時空特征與格局演化進行研究[14];劉繼來等以中國“三生空間”分類評價與時空格局研究為基礎，分析其分類評價與時空格局的現狀[15];對于新型木桶理論，國內學者在教育管理方面的研究較多，目前在“三生空間”評價方面的研究較少，王明旭等在對綠色礦山建設水平評價中應用到新型木桶理論[16]。采用新型木桶理論評價“三生空間”，可以直觀地了解“三生空間”發展的短板和發展是否平衡，并根據短板提出相應的改進措施，這是目前在評價方面較新穎的方法。“三生空間”的研究是國土空間規劃的重要組成部分，是跨生態學、地理學、規劃學等多學科的交叉研究。“三生空間”包括生活空間、生產空間和生態空間。生活空間是人們日常生活活動所使用的空間，為人們的生活提供必要的空間條件;生產空間具有專門化特征，是人們從事生產活動在一定區域內形成的特定功能區;生態空間是具有生態防護功能，對于維護區域生態環境健康具有重要作用，能夠提供生態產品和生態服務的地域空間。本研究以吉林省為例，利用地理信息系統（GIS）平臺根據其“三生空間”現狀進行土地分類，同時基于地理國情普查內容，構建“三生空間”功能評價指標體系，運用層次分析法計算各評價指標的權重，采用新型木桶理論方法，實現吉林省“三生空間”的功能評價，以期更好地評價“三生空間”，找出生產、生活、生態三者間的平衡點和短板，并依據其短板提出相應的改進措施，進而讓研究區的發展更加平衡。該研究成果將服務于當地政府部門土地利用規劃的編制和相關政策的執行，同時也可為未來區域可持續發展起到非常重要的作用。

1 研究區概況

吉林省位于我國東北地區（40°52′～46°18′N，121°38′～131°17′E），東西最長約750 km，南北最寬約600 km，總面積為18.7萬km2，約占全國總面積的2%，居全國第14位。人口數為2 704.6萬人。轄1個自治州、8個地級市、57個縣（市、區）、3個自治縣。吉林省土地資源在結構上表現為以農用地為主體，“三多一少” 的特點，即農用地多、耕地多、耕地后備資源多、建設用地少。布局上表現為區域差異顯著，大致呈現東林、中農、西牧的格局，即東部以林地為主，占東部總面積的81%;中部以耕地為主，占中部總面積的61.7%;西部草地、濕地和荒地較多，占西部總面積的36.6%。吉林省還是世界聞名的黑土帶，黑土面積約110萬hm2，黑土耕地面積約83.2萬hm2，占全省耕地面積的15%，黑土區糧食產量占全省糧食產量的50%以上。

2 研究方法與數據

2.1 研究方法

2.1.1 新型木桶理論 木桶原理是由美國管理學家彼得·德魯克提出的，別稱木桶理論、水桶原理或短板理論、水桶短板管理理論，其內容是由很多塊長短不一的木板組成的木桶，木桶的盛水量不是取決于最長的那一塊木板，而是取決于最短的那一塊木板[17-18]，傳統木桶理論的焦點在最短的木板上，是因為它決定了木桶的盛水量。在傳統木桶理論的基礎上，結合對“三生空間”的評價需求，本研究采用新型木桶理論。新型木桶理論將傳統木桶理論單一的補短思維轉變為既關注最短木板又重視最長木板，同時注重長短木板的差值大小。最短木板影響木桶是否達到盛水量，最長木板決定木桶可能達到的最大盛水潛力，標志著木桶自身的特色，同時也提供了其他各木板的發展參照，最長木板和最短木板的差值又表明木桶盛水的增量空間大小。新型木桶理論是一個新的、互補的、相互協作的整體，從而可達到一個更加平衡的狀態。

為了更好地對研究區“三生空間”進行評價，本研究采用新型木桶理論的評價模型，該模型可以直觀地反映吉林省“三生空間”狀態是否平衡。把“三生空間”比作一個木桶，那么組成這個木桶的木板就包括生產空間、生活空間和生態空間[19]（圖1）。只有切實找到它們之間的短板，才能對研究區提出合理的改進建議，進而較好地促進吉林省的可持續發展。

2.1.2 指標歸一化處理 研究區“三生空間”功能的評價指標值是根據《吉林統計年鑒》、第一次全國地理國情普查、影像提取和各項規劃資料進行相應的統計計算得到的，不同的指標具有不同的量綱和數量級。因此，為了確保評價結果的可靠性，須要對各個指標體系的原始值進行標準化處理，避免單位和數量級給評價結果帶來影響。歸一化公式如下：

式中：yij表示第i個評價單元的j指標經過歸一化處理后的指標數值;xij表示第i個評價單元的j指標的原始值。

2.1.3 指標權重確定 層次分析法是一種功能較強的系統分析方法，土地是一個多層次、多指標的復雜評價體系，采用專家打分法來確定指標權重，可操作性不強，所以本研究采用主觀賦權法中的層次分析法來確定指標權重。

2.1.3.1 建立層次結構模型 分析具體問題時，將有關的各個評價因子按照不同的屬性分解成最高層、中間層和最底層及目標、準則和方案等層次，某一層的因素對于上一層的因素有一定的影響，同時也會對下一層的因素起到相關作用（圖2）。

2.1.3.2 構建判斷矩陣 通過各因素之間的兩兩比較確定合適的標度。在建立層次結構后，須要比較因子及下屬指標的各個比重，要實現定性向定量轉化，需要有定量的標度，結合專家打分最終得到判斷矩陣表格。以A表示目標;ui、uj（i，j=1，2，…，n）表示因素;uij表示ui對uj的相對重要性數值，并由uij組成A-U判斷矩陣。

2.1.3.3 權重計算 根據各個評價指標相對于上一層評價指標的重要性確定其在評價中的比例，即權重值。

2.2 數據來源

數據來源包括全國土地利用圖[來源于中國科學院資源環境科學數據中心（http：//www.resdc.cn）]、吉林省土地利用數據（根據全國土地利用數據獲得）、《2018年吉林統計年鑒》、吉林省社會經濟數據、吉林省規劃戰略中的數據、地理國情普查數據。

3 “三生空間”分類方法

3.1 分類原則

土地是一個綜合的自然地理概念，其生產功能、生活功能和生態功能相互聯系和統一，由于不同地域空間的土地利用具有獨特性、復雜性、交叉性、綜合性等特點，土地資源所表現出的功能主次高低不同。因此，為了滿足當地政府土地管理的需求，本研究依據土地利用分類標準，遵循科學性、實用性、綜合性、主導性等原則，以土地的生產、生活、生態功能為主導[20]，根據其多功能性，對研究區各地類進行“三生空間”歸并，分為4個一級類、13個二級類和25個三級類，并構建“三生空間”用地分類體系（表1）。

依據《土地利用現狀分類》標準，將研究區土地體系分為3級，第1級分類為生態用地、生態生產用地、生活生產用地和生產生態用地，主要體現主體功能;第2級分類是第1級的細化，主要明確土地的具體服務功能;第3級分類則是第2級分類的土地利用類型[21]。

在研究區內，生態用地主要包括重點調節生態用地、一般調節生態用地、生態容納用地，其中重點調節生態用地包括土壤保持用地、防風固沙用地、河岸防護用地和生物多樣性保護用地[22];一般調節生態用地人類開發較少，且主要以生態功能為主，包括林地、草地和濕地;生態容納用地包括沙地、鹽堿地和裸巖石礫地，由于重點調節生態用地、一般調節生態用地和生態容納用地人類利用較少，但其具有重要的生態價值，所以將其劃分為生態用地。

生態生產用地包括牧草地、用材林地和漁業養殖池，由于這類地物既具有生產功能又具有生態功能，但生態功能高于生產功能，所以稱之為生態生產用地。

生活生產用地主要包括城鎮建成區用地、農村生活用地和工商生產用地。由于這類地物既有生產功能又具生活功能，所以將其歸并為生活生產用地。

生產生態用地主要包括耕地。糧食是人們生活的基石，而耕地具有較強的生產功能，同時也具有部分生態功能，所以將其劃分為生產生態用地。為了方便提取，本研究將生態用地和生態生產用地歸并為生態空間，生產生態用地歸并為生產空間，生活生產用地歸并為生活空間。

3.2 分類提取

根據“3.1”節中的分類原則和分類體系，采用先區分再分類的方法，同時借助ArcGIS平臺，在全國土地利用圖的基礎上提取吉林省“三生空間”分布范圍，將全省土地分為生產空間、生活空間和生態空間（圖3）。再利用ArcGIS平臺對各類空間進行屬性查詢、提取，將研究區土地按生態空間、生產空間、生活空間分別提取，提取結果分別見圖4、圖5、圖6。

4 “三生空間”功能評價

4.1 功能評價指標體系構建

“三生空間”功能評價指標體系應遵循綜合性、科學性、實用性、目的性等原則構建，為了更好地對研究區“三生空間”進行評價，以生產功能、生活功能和生態功能為基礎，根據建立指標體系的原則，結合吉林省“三生空間”的實際發展情況，并借鑒國內外有關“三生空間”的研究成果，構建研究區“三生空間”功能評價指標體系，共包括22個評價因子（表2）。

4.2 權重計算

利用層次分析法，根據各評價指標相對于上一層評價指標的重要性確定其在評價中的比例，即權重值，進而得出“三生空間”功能評價的各指標權重（表3）。

4.3 模型構建

本研究基于新型木桶理論對吉林省“三生空間”功能進行量化評價，以反映研究區在空間上的發展情況。“三生空間”建設的3種空間中最大的參量總值和最小的參量總值之差可反映出的“三生空

間”的發展潛力[16]。通過“三生空間”功能評價指標的評判，可以直觀地看出“三生空間”當前的發展水平，更好地對研究區建設進行指導。亦可對研究區自身進行評判，尋找出其短板，還可以作為評判三生空間建設水平的統一標準。

4.3.1 “三生空間”建設水平量化

式中：X表示總量值，反映各參量影響下的總量化值;ζi表示A、B、C 3種參量值，其中A表示生產空間所得參量值，B表示生活空間所得參量值，C表示生態空間所得參量值。

為了反映研究區“三生空間”建設的總體水平，采用新型木桶理論模型進行分析。公式（1）即應用了新型木桶理論最短木板效應。由模型可知，任何一個參量沒有達到合格標準以上，不僅不能貢獻量化值， 還會因為某個空間建設沒有達到合格要求而使量化值為負，從而拉低總得分值，進而給研究區整體建設帶來影響。

4.3.2 三生空間的發展空間量化

式中：L表示取3種空間量化值中的最大值;M表示取3種空間量化值中的最小值;Y表示發展空間量化值，反映最小參量值的發展空間，其值越大，說明研究區的發展潛力越大。

4.4 評價結果

為了了解研究區“三生空間”中各空間之間的差距，對比得出最差的空間建設相較最好的空間建設有多大的發展潛力，選取“三生空間”最高的參量值與最低的參量值進行分析，得出“三生空間”的發展空間量化值。該量化數學模型應用的是新型木桶理論最長木板和最短木板的差值。只要“三生空間”中任何一個空間正在推動整體發展，不管其最短木板多短，最長木板所代表參量的量化值和最短木板所代表參量的量化值之間的差值越大，說明整個研究區越能夠從最長木板所代表的參量建設中勻出時間和精力投入到最短木板所代表參量的建設中，那么最短木板所代表參量的建設就可以得到加強，其提升空間逐漸減小。

利用“三生空間”功能評價指標體系與模型計算出的研究區“三生空間”建設水平量化值為0.36，如以1為平衡點，則可以看出，吉林省“三生空間”發展并不平衡。從表4可以看出，首先，生態空間（0.09）是3種空間發展過程中的短板，說明吉林省生態空間在未來亟待調整，其發展潛力也最大;其次，依據新型木桶理論發現，吉林省生活空間（024）處于三者的居中狀態，并不是發展的短板，但相比生產空間差距也較大，因此，也須要進行調整;最后，生產空間值為0.74，說明吉林省的生產空間相比其他2個空間發展最快，體現出三者間發展的差距。在未來吉林省的發展重點除了發展生產空間之外，還應重點關注發展生態空間和生活空間，以求達到“三生空間”的平衡發展。

5 結論與討論

5.1 結論

本研究依據地理國情普查內容，考慮到土地的多功能性，構建“三生空間”分類體系，將研究區土地分為4個一級類，13個二級類。同時，從土地的生產、生活和生態功能出發構建“三生空間”評價體系，共包含22個評價因子。以吉林省作為研究區，采用新型木桶理論研究方法，并依據該理論建立相應的數學模型，實現了對吉林省“三生空間”的分類及功能評價，通過對比證明，該方法具有科學性、可行性，另外可通過生產、生活、生態3個空間的量化值為吉林省平衡建設的具體實施提供指導。

5.2 討論

本研究采用新型木桶理論研究方法，實現了對吉林省“三生空間”的功能評價，可以直觀了解到研究區的短板，根據其短板實施相應的改進措施，從而使研究區的發展達到平衡狀態，這也是較新穎的評價方法。但目前對新型木桶理論的研究還不是很透徹，存在一定的誤差。另外，本研究在利用層次分析法計算權重時，主觀因素較多，與客觀賦值聯系較少，因此對結果的呈現具有一定誤差，有待于在今后研究與實踐中進一步完善。

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收稿日期：2019-09-05

基金項目：吉林省社會科學院規劃項目（編號：201903）。

作者簡介：孫瀅悅（1980—），女，吉林四平人，博士，副教授，碩士生導師，從事旅游資源規劃與災害風險管控研究。Tel：（0434）3292077;E-mail：syy800201@126.com。

通信作者：陳 鵬，博士，副教授，碩士生導師，從事自然災害風險評估與應急管理研究。Tel：（0434）3292077;E-mail：pp11290@163.com。