云南邊境地區(qū)瑞麗市三生空間識別

張 銀，張 翊

（1.云南大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500；2.云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034）

國土空間是人類開展社會經(jīng)濟活動和進行生態(tài)文明建設(shè)的場所［1］。近40年來，在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進入快車道的同時，國土空間的格局發(fā)生了劇烈變化，產(chǎn)生了土地利用效率低下、城市病和農(nóng)村空心化共存、生態(tài)環(huán)境破壞嚴重等問題［2］，加之2020年新冠肺炎疫情對全國尤其是邊境地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展造成了嚴重沖擊［3］。面對如此發(fā)展困境，迫切需要對邊境地區(qū)的國土空間進行識別與重構(gòu)，而加快構(gòu)建“生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀”的三生空間成為優(yōu)化國土空間格局、建設(shè)美麗中國的必然要求。

當(dāng)前的國土空間開發(fā)從以生產(chǎn)空間為主導(dǎo)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)—生活—生態(tài)空間協(xié)調(diào)發(fā)展［4］，三生空間成為近年來政府和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點。三生空間是生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間的總稱［5］，劃分主要依據(jù)是國土空間利用的主要功能，生產(chǎn)空間是以提供工業(yè)品、農(nóng)產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)品為主要功能的區(qū)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(qū)域，生態(tài)空間是指以提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)為主要功能的區(qū)域［6］。目前，關(guān)于三生空間研究取得了系列成果，包括：三生空間的內(nèi)涵［7］、三生空間用地分類［8-9］、三生空間識別［10-11］、三生功能定量識別［12-14］、三生空間優(yōu)化與重構(gòu)［15-16］等。通過文獻歸納可知，在研究尺度上，以往的研究區(qū)域從城市群［12］、流域［17］、快速城鎮(zhèn)化地區(qū)［18］、糧食主產(chǎn)區(qū)［19］等中宏觀尺度到柵格［20］等微觀尺度都有涉及。邊境地區(qū)的社會公共安全價值日益凸顯，對于整個國家公共安全愈發(fā)重要，但是目前關(guān)于邊境地區(qū)三生空間方面的研究尚不多見。在研究方法上，三生空間識別方法主要有土地利用歸并法［2］和指標(biāo)體系測算法［12］2種，前者以用地類型為單元基于土地利用所發(fā)揮的主導(dǎo)功能［2，9］，直接歸并土地利用類型從微觀尺度進行三生空間識別，因其操作簡單，且能較好地將用地類型和國土空間類型聯(lián)系起來，但其難以刻畫地類功能的強弱［14］；后者以行政區(qū)劃為單元根據(jù)區(qū)域特征、資源條件等構(gòu)建指標(biāo)體系［12-13］，在宏觀綜合評價的基礎(chǔ)上識別三生空間，但研究結(jié)果難以打破行政區(qū)和用地類型圖斑的限制。基于生態(tài)學(xué)的尺度傳遞效應(yīng)，柵格單元將宏觀尺度與微觀尺度結(jié)合進行適宜性評價，可為解決三生空間尺度融合問題提供有效途徑［4，19］。邊境地區(qū)社會公共安全價值凸顯，迫切需要準(zhǔn)確識別劃分三生空間，以促進邊境地區(qū)居民正常生產(chǎn)生活。

邊境地區(qū)三生空間的識別是促進邊境經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、保障社會公共衛(wèi)生安全的重要依托。瑞麗市與緬甸接壤，邊境線漫長，是中國西南地區(qū)社會公共安全重要的防護門。鑒于此，本研究以瑞麗市為研究區(qū)，充分考慮地理區(qū)位、特殊環(huán)境等影響因素，構(gòu)建了以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元的三生功能評價體系和以柵格為單元的三生空間適宜度指標(biāo)體系，并基于生態(tài)學(xué)的尺度傳遞效應(yīng)［21］，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)三生功能評價結(jié)果修正柵格空間適宜度評價結(jié)果，從而實現(xiàn)了三生空間的識別，旨在為當(dāng)?shù)厝臻g格局優(yōu)化提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

瑞麗市（23°38′～24°14′N，97°31′～98°02′E）是云南省西南部的中緬邊境城市，東連芒市，北接隴川縣，西北、西南和東南三面與緬甸山水相望、村寨相依，國土面積共有945.10 km2，邊境線長169.8 km，有抵邊的行政村20個，是我國西南地區(qū)最大的內(nèi)陸口岸，有明顯的區(qū)位優(yōu)勢。瑞麗市地勢西北高東南低，相對高差1276 m，山區(qū)、壩區(qū)面積比約為3∶1。在2018年末，常住人口21.02萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值107.4億元，第三產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟增長的貢獻率為104.2%，但是從2020年疫情發(fā)生以來，瑞麗經(jīng)濟社會的發(fā)展受到了嚴峻挑戰(zhàn)，“一院兩國、一井兩國、一街兩國、一橋兩國”的獨特景觀使得當(dāng)?shù)匾咔榉揽匦蝿輫谰?fù)雜，除頻繁的邊民往來、繁榮的邊境貿(mào)易之外，緬甸疫情的復(fù)雜局勢也加劇了邊境的管控難度，瑞麗口岸的境外疫病輸入風(fēng)險遠高于國內(nèi)其他任何一個陸路口岸［22］，社會公共安全難以保障。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究的土地利用數(shù)據(jù)來自瑞麗市2018年土地利用變更調(diào)查矢量數(shù)據(jù)庫，來源于瑞麗市自然資源局；DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/），經(jīng)ArcGIS 10.7軟件處理得到相應(yīng)的坡度數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m；糧食產(chǎn)量、農(nóng)民收入等社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于瑞麗市統(tǒng)計年鑒。三生功能評價基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度，三生空間適宜性評價基于柵格尺度，為30 m×30 m。

2 指標(biāo)構(gòu)建與研究方法

2.1 總體思路

研究方法的總體思路為：首先選取相關(guān)指標(biāo)，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元，評價不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能的空間變化；其次以30 m×30 m柵格為單元，評價三生空間的空間適宜度；最后基于尺度傳遞效應(yīng)，將相對大尺度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)三生功能評價結(jié)果，修正到尺度相對小的柵格三生空間適宜度評價結(jié)果中，最終識別劃定三生空間（圖1）。

圖1 論文整體的研究框架

2.2 三生功能評價指標(biāo)體系與方法

依據(jù)黨的十八大提出的國土空間優(yōu)化目標(biāo)，國土空間功能劃分為生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能，不同地域的功能則是在多種因素的共同影響和作用下形成的。參照以往學(xué)者的研究成果［23］，考慮數(shù)據(jù)的可獲取性和瑞麗市實際情況，從生產(chǎn)、生活和生態(tài)3個方面選取12個指標(biāo)。由于三生功能評價指標(biāo)體系中的各指標(biāo)數(shù)據(jù)量綱、屬性均有差異，為消除各指標(biāo)之間的差異，本文采用極值法進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，正向指標(biāo)和負向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化具體公式分別見公式（1）和（2）。對指標(biāo)賦予權(quán)重是進行功能評價的重要基礎(chǔ)步驟，由于熵值法能夠較為客觀地衡量各指標(biāo)之間的重要性，也可以在一定程度上規(guī)避信息冗雜等問題，故本文采用熵值法［24］確定權(quán)重。在進行各指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和權(quán)重確定的基礎(chǔ)上，采用綜合評價法計算三生空間功能值，公式見（3）。具體指標(biāo)及其權(quán)重見表1。

上述公式中：Yijz表示第i個鄉(xiāng)鎮(zhèn)第j個功能的第z個指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值；Xijz為第i個鄉(xiāng)鎮(zhèn)第j個功能的第z個指標(biāo)評價值；Xijzmax、Xijzmin分別為該指標(biāo)的最大值和最小值；Mij表示第i個鄉(xiāng)鎮(zhèn)第j個功能的總分值；n表示評價指標(biāo)總數(shù)；wjz表示第j個功能的第z個指標(biāo)的權(quán)重。

2.3 三生空間適宜度評價指標(biāo)與方法

國土空間多維性、復(fù)雜性的特征決定了構(gòu)建三生空間評價指標(biāo)時需考慮其地域性和綜合性，尤其需考慮對生產(chǎn)生活有重大影響的特定環(huán)境因素。土地利用現(xiàn)狀在一定程度上決定了國土空間分布狀況，加之以城鎮(zhèn)用地為代表的城鄉(xiāng)建設(shè)用地很難轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)用地，這也意味著三生空間的識別必須基于現(xiàn)狀，不適宜發(fā)生劇烈改變。基于此，為保障邊境地區(qū)生產(chǎn)、生活安全有序進行，充分考慮瑞麗市土地利用的影響因素和保障瑞麗市國土安全和社會安全，對三生空間選取坡度、土地利用現(xiàn)狀、與城鎮(zhèn)村用地距離、與交通運輸用地距離、與邊境線距離、與公共服務(wù)設(shè)施用地距離、與水源地距離、與生態(tài)管控區(qū)距離共8項指標(biāo)。生產(chǎn)空間適宜度從坡度、土地利用現(xiàn)狀、與邊境線距離等方面進行評價，其中與邊境線距離方面主要考慮邊境安全和社會安全，因為邊境地區(qū)是維護國家安全和社會安全的緩沖區(qū)，社會公共安全的價值日益凸顯。與生產(chǎn)空間適宜度評價相比較，生活空間指標(biāo)選取的差異主要體現(xiàn)在公共服務(wù)設(shè)施區(qū)位因素對生活空間更具有吸引力，其距離越近，表征生活功能越強。生態(tài)空間適宜度從與水源地距離、與生態(tài)管控區(qū)距離等3個因素進行評價，其中生態(tài)管控區(qū)包含自然保護區(qū)、飲用水水源地、風(fēng)景名勝區(qū)和國家森林公園4個類別，是保障區(qū)域生態(tài)安全的重要屏障。

三生空間適宜度評價采用多因素綜合評價法，以30 m×30 m柵格單元為尺度，將影響生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間的因素進行空間化和歸一化處理，利用yaahp軟件構(gòu)建層次模型［23］，對生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間內(nèi)部的兩兩指標(biāo)進行重要性比較，從而確定各指標(biāo)的權(quán)重。基于ArcGIS 10.7軟件的柵格計算功能，將歸一化處理后的各指標(biāo)加權(quán)疊加，計算得出每個柵格單元的生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間適宜值，計算公式如公式（4）所示。具體三生空間適宜度評價指標(biāo)及其權(quán)重見表2。

表2 瑞麗市三生空間適宜度評價影響因素與權(quán)重

公式（4）中：Fi表示第i個柵格單元生產(chǎn)/生活/生態(tài)空間適宜度評價值；n表示評價指標(biāo)總數(shù)；Si(k)表示第i個柵格單元的第k個評價指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Wk表示第k個指標(biāo)的權(quán)重。

2.4 三生空間識別方法

三生空間的識別不僅要適應(yīng)圖斑自身的適宜度，還要考慮其所在行政單元的三生功能高低，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展和行政管理需求為導(dǎo)向［23］。三生空間識別方法如下：首先基于尺度傳遞效應(yīng)，將相對尺度大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)三生功能評價結(jié)果修正到尺度小的柵格三生空間適宜性結(jié)果中，得到修正后的三生空間適宜度，修正公式見（5）；將修正后的柵格單元值在ArcGIS 10.7軟件中利用柵格轉(zhuǎn)換工具，將其轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)，得到每個圖斑對應(yīng)生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間的適宜度；借助ArcGIS 10.7軟件中的Python語言構(gòu)建循環(huán)算法，比較同一圖斑生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間適宜度的大小，將其識別為最佳適宜空間，以此類推，實現(xiàn)瑞麗市三生空間識別。

公式（5）中：SMijz表示第i個鄉(xiāng)鎮(zhèn)第j個柵格第z類空間的適宜度；M2018iz為2018年第i個鄉(xiāng)鎮(zhèn)第z類功能的評價值。

3 結(jié)果與分析

3.1 三生功能評價

利用熵值法和綜合評價法以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為尺度依次對瑞麗市的生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能進行評價。結(jié)果（圖2）顯示，生產(chǎn)功能較為突出的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為姐相鄉(xiāng)、勐卯鎮(zhèn)，主要因為這2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)不僅土地墾殖率、有效灌溉比、糧食總產(chǎn)量等指標(biāo)高，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，而且這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)地勢平坦，靠近鐵路、公路等交通設(shè)施，交通、口岸和倉儲等功能突出，區(qū)位條件優(yōu)越，經(jīng)濟實力突出，又進一步提升其生產(chǎn)功能。生活功能主要集中于姐相鄉(xiāng)、勐卯鎮(zhèn)，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)由于人均凈收入高，居民的消費能力強，加之交通網(wǎng)密度大，城鎮(zhèn)村建設(shè)用地占比較高，公共服務(wù)和生活配套基礎(chǔ)設(shè)施配套健全，生活便利，因此生活功能較高；而勐秀鄉(xiāng)、戶育鄉(xiāng)等人均凈收入低，交通網(wǎng)密度低，基礎(chǔ)設(shè)施配套相對匱乏，故生活功能較弱。生態(tài)功能較強的有弄島鎮(zhèn)、畹町鎮(zhèn)等，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)由于農(nóng)藥和化肥使用量低、森林覆蓋率高、林地和水域等生態(tài)用地占比大，生態(tài)環(huán)境保持良好，生態(tài)功能突出；而勐卯鎮(zhèn)因農(nóng)藥、化肥使用量較大，南部區(qū)域多為建設(shè)用地，生態(tài)用地占比較小，故生態(tài)功能相對偏弱。

圖2 2018年瑞麗市鄉(xiāng)鎮(zhèn)三生功能空間分布

3.2 三生空間適宜度分析

利用層次分析法和多因素綜合評價法，以30 m×30 m柵格單元為尺度對瑞麗市生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間進行適宜度評價，并基于尺度傳遞效應(yīng)，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的三生功能評價結(jié)果修正到柵格尺度的三生空間適宜度，修正后的三生空間適宜度如圖3所示。結(jié)果表明，生產(chǎn)適宜度較高的空間主要為姐相鄉(xiāng)、勐卯鎮(zhèn)南部及勐秀鄉(xiāng)西北部，生產(chǎn)適宜度空間分異特征明顯，呈南北強中間弱分布，南北兩側(cè)地勢較為平坦，土地利用以建設(shè)用地為主，交通網(wǎng)密度大，生產(chǎn)適宜度最佳；中部區(qū)域由于坡度大，土地利用以林地為主且道路密度低，故其生產(chǎn)適宜度相對較低。生活適宜度較高的空間主要分布在勐卯鎮(zhèn)和姐相鄉(xiāng)，以勐卯鎮(zhèn)南部最典型，主要由于這里城鎮(zhèn)村用地密集，公共服務(wù)設(shè)施分布規(guī)模大且集中，輻射范圍廣；其他生活適宜高值區(qū)則呈點狀分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之中，土地利用以農(nóng)村居民點用地為典型。生態(tài)適宜度與生產(chǎn)、生活適宜度表現(xiàn)出顯著的空間互補性，生態(tài)適宜度較高的空間則主要分布在弄島鎮(zhèn)和戶育鄉(xiāng)西北部、勐卯鎮(zhèn)北部，集中表現(xiàn)為林地、水域和草地富集的區(qū)域；而生態(tài)適宜度低值區(qū)主要分布在西北角、東南角團塊狀的城鎮(zhèn)村用地。

圖3 三生功能修正后的瑞麗市三生空間適宜度結(jié)果

3.3 三生空間綜合識別

根據(jù)修正后的三生空間適宜度值，基于ArcGIS 10.7中的Python語言構(gòu)建循環(huán)算法，比較同一圖斑的生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間適宜度大小，若出現(xiàn)適宜度兩兩相等或三者都相等的情況，則比較原則為生態(tài)優(yōu)先，其次為生產(chǎn)，最后為生活，從而獲得瑞麗市三生空間分布圖（圖4）。

圖4 瑞麗市的三生空間識別結(jié)果

瑞麗市生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間所占的比例依次為19.82%、4.75%、75.43%，三生空間類型以生態(tài)空間為主。生產(chǎn)空間主要集中分布在東南部和西北部，表現(xiàn)出明顯的空間聚集性，這是因為該地區(qū)坡度較小，地勢低平，公路、鐵路等各類基礎(chǔ)設(shè)施集中，導(dǎo)致該類空間集聚，即使在特殊環(huán)境下將與邊境線的距離作為生產(chǎn)空間的負向因子加以考慮，生產(chǎn)空間布局仍無顯著差別；生活空間與現(xiàn)狀城鎮(zhèn)村用地布局高度相似，東南部生產(chǎn)空間組團面積相較于中部而言較大，且更集中；生態(tài)空間主要分布于銅壁關(guān)自然保護區(qū)、畹町國家森林公園、莫里熱帶雨林等地，呈現(xiàn)中部多、南北兩側(cè)少的分布特征。與非邊境地區(qū)的三生空間格局對比，邊境地區(qū)的三生空間尤其是生產(chǎn)空間和生活空間分布以對外貿(mào)易為導(dǎo)向，經(jīng)濟較為發(fā)達的區(qū)域的生產(chǎn)空間和生活空間適宜度相對較高。由于受新冠疫情連續(xù)多次的影響，瑞麗市的經(jīng)濟受到了極大的影響，為確保邊境地區(qū)公共衛(wèi)生安全，使瑞麗市能夠健康穩(wěn)定地發(fā)展，未來應(yīng)將對距離邊境線較近的空間尤其是邊民來往頻繁、對外貿(mào)易發(fā)達的瑞麗河沿岸作為重點關(guān)注區(qū)域，實施區(qū)域管控，從而推動三生空間布局優(yōu)化，以適應(yīng)新形勢的發(fā)展。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

（1）瑞麗市三生功能鄉(xiāng)鎮(zhèn)差異明顯。生產(chǎn)功能主要分布在姐相鄉(xiāng)、勐卯鎮(zhèn)，表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、口岸和倉儲等功能突出的區(qū)域，與城鎮(zhèn)建設(shè)用地和基礎(chǔ)設(shè)施分布呈明顯的正相關(guān)；生活功能高值區(qū)和生產(chǎn)功能具有空間一致性，得益于人均凈收入高，居民的消費能力強，加之公共服務(wù)和生活配套基礎(chǔ)設(shè)施配套健全，生活便利；生態(tài)功能主要集中分布在弄島鎮(zhèn)、戶育鄉(xiāng)、畹町鎮(zhèn)等，由于農(nóng)藥和化肥使用量低、森林覆蓋率高、林地和水域等生態(tài)用地占比大，生態(tài)環(huán)境保持良好，生態(tài)功能突出。

（2）瑞麗市三生適宜度格局空間分異顯著。生產(chǎn)適宜度空間分異特征明顯，呈南北強中間弱分布，南北兩側(cè)地勢較為低平，土地利用以建設(shè)用地為主，交通網(wǎng)密度大，生產(chǎn)適宜度最佳；生活空間適宜性格局與生產(chǎn)空間具有明顯的一致性，適宜度高值區(qū)勐卯鎮(zhèn)南部最典型，由于這里公共服務(wù)設(shè)施分布規(guī)模大且集中，輻射范圍廣；其他生活適宜高值區(qū)則呈點狀分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之中；生態(tài)適宜度與生產(chǎn)、生活適宜度表現(xiàn)出顯著的空間互補性，生態(tài)適宜度高值區(qū)主要分布在弄島鎮(zhèn)和戶育鄉(xiāng)西北部、勐卯鎮(zhèn)北部，集中表現(xiàn)為林地、水域和草地富集的區(qū)域。

（3）三生空間識別。基于尺度傳遞效應(yīng)，瑞麗市識別的生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間依次占比為19.82%、4.75%、75.43%，以生態(tài)空間為主。在空間布局上，東南部和西北部以生產(chǎn)空間為主，生活空間與現(xiàn)狀城鎮(zhèn)村用地布局高度相似，集中分布在東南部以及零散分布于全縣；生態(tài)空間主要分布于銅壁關(guān)自然保護區(qū)、畹町國家森林公園、莫里熱帶雨林等地，呈現(xiàn)中部多、南北兩側(cè)少的分布特征。

4.2 討論

三生空間的識別是國土空間規(guī)劃的重要內(nèi)容，相比于以往關(guān)于三生空間的研究，邊境地區(qū)的生產(chǎn)空間、生活空間分布具有明顯的集聚特征，以邊境口岸為導(dǎo)向。本文在構(gòu)建三生空間適宜度評價指標(biāo)體系時，基于新冠疫情對區(qū)域社會公共衛(wèi)生安全的影響，考慮了與邊境線距離這一因子，但未能充分將社會經(jīng)濟因素納入考慮。邊境地區(qū)三生空間布局以自然條件為基礎(chǔ)，但是社會經(jīng)濟因素、環(huán)境因素也是導(dǎo)致其變化的重要因子，尤其是在新冠疫情影響的當(dāng)下，邊境線外時常有偷渡事件發(fā)生，時不時引發(fā)的疫情威脅著當(dāng)?shù)啬酥琳麄€國家的社會公共衛(wèi)生安全，而邊境線內(nèi)的當(dāng)?shù)厝嗣裼捎谝咔橛绊憣?dǎo)致生產(chǎn)生活難以得到保障，居民外遷、企業(yè)倒閉也時有發(fā)生。因此，在未來進行三生空間識別時，應(yīng)充分結(jié)合社會經(jīng)濟和環(huán)境因子開展研究，由此得出的評價結(jié)果將更加符合實際需求。而在后疫情時代如何對瑞麗市的三生空間進行重構(gòu)，對邊境地區(qū)的沿邊區(qū)域，如距離邊境線一定范圍內(nèi)實施特殊管控，保障瑞麗市當(dāng)?shù)啬軌蛘Ｉa(chǎn)、生活將是未來的重要研究方向。