四川省“三生空間”分類評價與時空格局分析

肖 蕊，邵懷勇，李 峰，謝洪斌

（1.成都理工大學地球科學學院，成都 610059；2.外生成礦與礦山環境重慶市重點實驗室（重慶地質礦產研究院），重慶 401120）

隨著社會的不斷進步，中國城鎮化水平顯著提高，截至2019年底，中國城鎮化水平首次跨越60%步入城市社會時代。然而，城市的發展必然會帶來一系列問題，環境污染日益加劇、土地資源利用低效及浪費、城市人口膨脹等“城市病”［1，2］和以非農化、污損化、老弱化、農村空心化為主要特征的“鄉村病”共存［3，4］。四川省發展面臨著各類用地分布不均勻、生態系統退化、資源短缺、環境污染等問題，再加上生態文明建設和綠色發展是其發展的內在要求。基于此，創建一個和諧的土地用地分類系統已經迫在眉睫，對四川省土地進行三生空間研究勢在必行。

三生空間即生產、生活和生態空間，生產空間是以提供農產品、工業品以及服務類產品為主要功能的區域，生活空間是以提供人類居住和公共活動為主要功能的區域，生態空間是指具有重要生態功能，以提供生態服務和生態產品為主要功能的區域［5］。三生空間是遵循土地利用的多功能性原則，并結合《土地利用現狀分類》國家標準而構建的三大土地利用分類體系［6，7］。三生空間的研究對四川省國土空間規劃、生態環境優化等具有重要意義。

國內學者對三生空間做了許多研究并取得豐碩的成果。張紅旗等［6］從土地利用功能的角度研究三生用地的分類；李廣東等［8］結合理論、實踐以及實證案例對三生空間的主導功能進行定量識別，從而分析三生空間功能之間的關系；甄霖等［9］界定和分析了中國土地利用的多功能性。對三生空間的評價是學者們探討的重點方向，學者們分別從全國層面、省級層面、城市群層面、鄉村地區及國家限制開發區等方面提出了適用于各類地區的評價指標體系，并分析了三生空間的格局及其變化特征［10-13］。隨著理論研究的不斷深入，學者們還將新的研究方法和模型引入到三生空間功能的評價中［14，15］。但是已有研究對土地利用分類歸納模糊，對土地主體功能描述不夠全面，且大多數研究都針對全國、市域、縣域，對省域研究較少，尤其是中西部區域。四川是西部地區的重要大省，作為西部創新驅動的策源地、西部開放合作的樞紐、西部經濟的領頭羊，更加要重視城市快速發展帶來的各種問題。開展三生空間的研究，可以為四川省國土空間優化及生態環境保護提供可靠的科學依據與支持。

因此，本研究以中國四川省為例，在探究三生空間理論的基礎上，采用國家標準《土地利用現狀分類》體系，遵循功能分級原則，創建基于三生空間的土地利用分類評價體系，分析四川省2000年和2018年兩期三生空間分類及其時空格局特征。

1 研究區概況

四川省位于東經92°21′—108°12′，北緯26°03′—34°19′，東連接重慶，北接壤青、甘、陜三省，南與滇、黔相鄰，西緊挨西藏。全省總面積達48.6萬km2，占全國總面積的5.1%，居全國各省市第5位。四川省人口眾多，截至2018年底，人口達8 341.0萬人，其中鄉村3 979.5萬人，城鎮4 361.5萬人，城鎮化率達52.29%。四川省自然資源豐富，但隨著城市化的推進，對各類資源需求不斷加大，出現自然資源短缺、環境污染等各類生態環境問題，對四川省進行三生空間的研究，有利于四川省的國土空間優化以及為解決迫在眉睫的生態環境問題提供有力依據。

2 數據來源與研究方法

本研究所涉及的人口和面積統計數據來源于《四川省統計年鑒》，土地利用數據主要結合GEE平臺采用人工目視解譯獲取。參照中國科學院土地資源分類系統，在研究三生空間理論的基礎上，遵循土地功能分級原則，建立基于三生空間的土地利用分類評價體系，將土地利用分成耕地、林地、草地、城鄉、工礦、居民用地、水域、未利用地6個一級類和水田、旱地、有林地、灌木林等25個二級類，最終分類精度達80%左右，經人工修正精度達85%左右，能滿足研究所需。

2.1 生產用地分類體系

生產用地是指人們為了取得多種服務以及各類產品而進行社會生產活動的土地［8］。本研究在結合土地利用主體功能基礎上，進一步將其分為生產用地和生產生態用地。其中生產生態用地是指兼具生產功能和生態功能的用地類型，如水田既屬于耕地大類且具有生態作用，也屬于能產生經濟效益的生產用地；而生產用地則是主要用于服務和生產，少部分或者幾乎沒有發揮其他作用的土地。因此，本研究創建的生產用地分類體系如表1所示。

表1 生產用地分類體系

2.2 生活用地分類體系

生活用地是滿足人們消費、休閑、娛樂、居住及一些具有特殊功能的土地。根據土地利用主體功能將其劃分為生活用地和生產生活用地。其中生產生活用地是指不僅滿足生活需求而且提供一定生產作用的土地，如國家提供的公共場所以及公共管理服務等，這些都是政府機構為人們提供的公共利益，包括體育、教育、醫療、文化等。而生活用地則是如城鎮、農村居民點等，在遙感影像上很容易區分提取，這類用地直接為人們提供居住和休息場所，是典型的生活用地。生活用地分類體系如表2所示。

表2 生活用地分類體系

2.3 生態用地分類體系

關于生態用地，海內外學者探究甚多但并沒有形成統一的定論。參考國內學者對生態用地的研究成果與定義［16-19］，判定生態用地是具備一定生態調節功能，能直接或者間接提供相應的生物支持，且自身具有一定自我調節、修復、維持和發展能力的用地類型［20-26］。根據土地利用主體功能，將其劃分為生態用地和生態生產用地。

生態生產用地是指既具有重要生態功能又具有一定生產功能的用地類型，主要包括耕地類別中的水田、旱地，水域中的湖泊、河渠、水庫坑塘等。而生態用地是指具有涵養水源、調節大氣、保持水土、保護生物多樣性等功能，且受人類活動影響較小的用地類型，主要包括林地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地、永久性冰川雪地、灘涂、灘地以及未利用地等。生態用地分類體系如表3所示。

表3 生態用地分類體系

2.4 評價標準

一種土地類型可能有一種或多種不同功能，但在功能的主次或強弱上也有區分。結合已有研究，本研究給出了三生空間的分類及評分標準，如表4所示。具體評價規則為：若生產用地為5分，則表明該用地生產功能最強或只具備生產功能；若生產生態用地為3分，則表明除主要生產功能之外還兼具一部分生態功能或生產和生態功能無明顯主次之分；若非生產用地為0分，則表明該用地不具備生產功能。生態用地、生活用地評價規則與之相同。

表4 三生空間分類及評分標準 （單位：分）

3 結果與分析

3.1 2000年和2018年四川省三生空間格局

本研究基于地理信息系統的可視化及空間分析技術，繪制了2000年和2018年兩期四川省生產空間（圖1）、生活空間（圖2）、生態空間（圖3）格局分布。

圖3 2000年和2018年四川省生態空間

1）四川省生產空間格局。由圖1可見，2000年和2018年四川省生產空間格局分布基本一致，其中評分為5的主要集中在四川東部地區，表明該地區生產功能最強，包括成都、德陽、眉山、資陽、遂寧、內江、自貢、樂山、宜賓、瀘州、南充、廣安、巴中、達州、廣元等市，雅安市以及南部地區的攀枝花市和涼山彝族自治州分布較少；除此之外，川西北地區則是零星分布，主要分布于人口活動較密集的地區；評分為3的地區大致上也都保持一致，其增加和減少主要發生在各市區內部，2000—2018年各市生產空間都不同程度的增加，成都市最為明顯，而阿壩藏族羌族自治州則有一定程度的減少，可能與大力發展經濟而生態恢復力度不夠有關。

圖1 2000年和2018年四川省生產空間

2）四川省生活空間格局。由圖2可見，2000年和2018年四川省生活空間格局分布基本一致，其中評分為5的主要集中在四川東部地區，表明該地區生活功能最強，包括各市轄區的城鎮及農村居民點，其中成都市分布最為集中且至2018年其分布有所加強，這是由于成都作為四川的省會城市，人口密度大、分布廣；2000—2018年評分為3的地區有所增加，從2000年只有成都市、樂山市等地零星分布，到2018年東部地區所有市轄區都有不同程度的增長，且四川省最南端的攀枝花市生活空間也呈增長趨勢，其余地區生活空間變化則不明顯。

圖2 2000年和2018年四川省生活空間

3）四川省生態空間格局。由圖3可見，2000年和2018年四川省生態空間分布基本一致，總體呈現“西高東低、北高南低”的分布格局。其中評分為5的生態功能最強地區主要分布于四川西北部及南部，東北部的達州、巴中、綿陽、廣元以及東南部的宜賓、瀘州都有少量分布；評分為3的生態生產地區主要分布于四川東部地區，南部區域也有少量分布。

3.2 四川省三生空間格局變化

本研究利用地理信息系統的空間分析可視化技術將重分類后的影像進行柵格計算，得出2000年和2018年兩期柵格影像的差值，并基于標準差分級法將其分為“減少、保持、擴大”三類，結果如圖4、圖5、圖6所示。

1）四川省生產空間格局變化。由圖4可知，四川省2000—2018年生產空間擴大區域主要是甘孜藏族自治州中部、阿壩藏族羌族自治州西北部以及自貢市中部，其余地區呈點狀式擴張，擴張程度小；生產空間減少區域主要是各市區的城鎮地區，成都市以及阿壩藏族羌族自治州有較大區域減少。

圖4 四川省生產空間格局變化

甘孜藏族自治州中部地區以及阿壩藏族羌族自治州西北部生產空間擴大主要是由于該地區礦產資源豐富，近年來隨著礦產開發技術和經濟的快速發展，對礦產的需求和開發不斷加大，逐步形成工礦用地等；自貢市生產空間擴大主要是因為近年來經濟發展使得商業化、城鎮化進程加快，城鎮用地不斷增加。而各市區生產空間減少的原因主要就是城市化進程加快，城市建設占用了大量的生產用地，從而使得生產用地大幅度減少；成都市生產空間的減少主要是因為成都為四川的省會城市，經濟與工商業發達，城鎮化速度快；阿壩藏族羌族自治州生產空間減少是因為政策性退耕還林。

2）四川省生活空間格局變化。由圖5可知，四川省2000—2018年生活空間擴大區域主要是各市的城鎮地區，成都市擴張區域最大且呈點狀式擴張；減少區域呈零散分布，減少不明顯。

圖5 四川省生活空間格局變化

四川省生活空間擴大的主要原因是近些年經濟社會發展較快、城市化進程不斷提高、人口密度增加等使得城市建設用地擴大。2004—2014年四川省人口為8 140.2萬人，占全國總人口的5.99%，3次產業結構由2004年的21.3∶41.0∶37.7轉變為2014年的12.4∶48.9∶38.7，2014年GDP是2004年的4.47倍，2014年農用地面積比2004年減少20.21萬hm2，建設用地面積增加21.46萬hm2。

3）四川省生態空間格局變化。由圖6可知，四川省2000—2018年生態空間擴大區域主要有廣元、巴中、達州、瀘州、宜賓、樂山、遂寧、涼山彝族自治州、攀枝花、成都西部、德陽西北部、綿陽等地，其余地區擴大幅度較小；生態空間減少區域主要集中在成都中東部、德陽中部、自貢中部區域，其余城市生態空間減少不明顯。

圖6 四川省生態空間格局變化

四川省生態空間擴大的主要原因是近年來為了響應國家號召，大力加強生態環境的整治，堅決踐行“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，更加注重人與自然和諧共生，使生態空間在城市發展中逐漸擴大；而成都中東部、德陽中部、自貢中部的生態空間減少主要是因為經濟發展迅速，再加上為打造成德一體化，使得城市的發展力度不斷擴大，生產用地和生活用地增加，部分生態用地遭到破壞且減少，最終使生態空間減少。

4 小結與討論

1）生產空間大多分布在四川東部地區，包括成都、德陽、眉山、資陽、遂寧、內江、自貢、樂山、宜賓、瀘州、南充、廣安、巴中、達州、廣元等市，雅安市以及南部地區的攀枝花市和涼山彝族自治州分布較少，除此之外川西北地區零星分布。擴大區域主要在甘孜藏族自治州中部、阿壩藏族羌族自治州西北部以及自貢市中部，減少區域主要在各市區城鎮地區，成都市以及阿壩藏族羌族自治州有較大區域減少。

2）生活空間大多分布在四川東部地區，包括各個市轄區的城鎮及農村居民點，其中成都市分布最為集中且至2018年其分布有所加強。其擴大區域主要是各市的城鎮地區，成都市擴張區域最大。

3）生態空間大多分布在四川西北部及南部，東北部的綿陽、廣元、巴中、達州以及東南部的宜賓、瀘州都有少量分布。其擴大區域主要有廣元、巴中、達州、瀘州、宜賓、樂山、遂寧、涼山彝族自治州、攀枝花、成都西部、德陽西北部、綿陽等地，其余地區擴大幅度較小，減少區域主要有成都中東部、德陽中部、自貢中部區域，其余城市生態空間減少不明顯。

4）經濟的發展使得城市工業化、商業化、人口密度以及城鎮化率提高，對應著四川省三生空間格局發生了相應變化。其中成都市是變化最多的地區，這是由成都市在全省的經濟地位所決定的。

5）本研究基于土地利用分類建立三生空間分類評價體系，對四川省三生空間進行研究，分析結果可知，四川省三生空間格局變化影響因素并不是單一的，包括政策、經濟、社會、人文、地形等各種影響因素，是一個與時俱進、不斷發展的狀態。因此，對三生空間的演變機制、驅動力、生態環境效應、均衡狀態以及適宜性評價和優化等仍需要進一步探索和研究。