藍色空間與典型經濟要素的時空匹配性研究
——以鄱陽湖生態經濟區為例

肖 圣，多 玲 花*，鄒 自 力，張 曉 平，官 炎 俊

(1.東華理工大學江西省軟科學研究培育基地資源與環境戰略研究中心，測繪工程學院，江西 南昌 330013；2.中國地質大學(北京)土地科學技術學院，北京 100083)

0 引言

藍色空間包含傳統的流域、湖泊、坑塘、灘涂、沼澤等濕地，也包含藍色廊道、濱水綠地等不同地類，是城市生態系統乃至整個自然生態系統中不可或缺的重要組成部分[1，2]，不僅為社會發展提供水資源，而且在氣溫調節、心理保健、排水防洪等方面具有重要作用。藍色空間對環境的調節作用與其組成特征、時空演變及空間匹配狀況密切相關[3]，因此，在建設用地不斷擴張、生態空間劇烈變化的背景下，調節藍色空間與城市擴張、人口集聚、經濟發展的匹配關系，能提高城市抵御極端氣候的能力和居民生活宜居度，保障城市協調可持續發展。

目前，國內學者偏重于對濕地、湖泊等藍色空間的景觀面積形態[4]、結構特征[5，6]及功能效應[7，8]等進行探究[9，10]；還有學者對水資源與其他要素的時空匹配協調性進行研究，如王亞迪等采用水土資源匹配系數、基尼系數分析河南省水土資源時空匹配協調程度及演變特征[11]，韓雁等通過基尼系數、不均衡模型等研究張家口水資源與社會經濟發展要素的時空匹配特征[12]。國外學者主要研究藍色空間的生態、社會、經濟功能及其對人生理/心理健康的影響，如通過人口普查數據和地理編碼數據分析德國人口的國籍與藍色空間可達性的相關性[13]，研究藍色空間對附近居民生活舒適度的影響[14]，認為藍色空間作為治療性景觀，有助于身體、心理和社會環境健康[15-17]。綜上，現有關于生態環境資源與各要素協調匹配關系的研究多以某區域(流域)的自然水體資源為研究對象，亦或研究單一生態因素與人口要素的時空協調匹配度，然而藍色空間中水域并非離散單一，且藍色空間與城市各方面發展息息相關，不應局限于人口因素，相關研究顯示，人口、GDP等典型經濟要素與生態空間變化緊密相關[18]。鑒于此，本文基于生態與經濟協調發展原則，以鄱陽湖生態經濟區為研究區，通過動態變化幅度、冷熱點分析、基尼系數、泰爾指數、重心遷移模型等方法，從空間匹配角度探究該區域藍色空間與人口數量、GDP總量的匹配度及時空演化特征，以期為優化鄱陽湖生態經濟區整體空間結構以及實現人口、經濟和生態協調發展提供科學依據。

1 數據與研究方法

1.1 研究區概況

鄱陽湖生態經濟區[19]包含9市38縣區，總面積51 117 km2，占全省面積的30.62%，人口占全省的49.01%，GDP占全省的57.04%，是江西省的核心地帶(圖1)，選取該區域作為研究區具有典型性。本文以2000年為基準期，結合國家經濟發展劃定2010年、2015年為時間節點，分析2000-2020年鄱陽湖生態經濟區38個縣區的藍色空間與人口數量、GDP總量的時空匹配度變化規律，探究其空間布局合理性。

圖1 研究區地理位置和土地利用類型Fig.1 Geographic location and land use types of the study area

1.2 數據來源

本文所需數據包括：1)2000年、2010年、2015年、2020年土地利用數據，基于Landsat 8/TM影像數據(從地理空間數據云、中國科學院資源環境科學與數據中心等網站獲取)進行解譯，根據中國科學院土地利用遙感分類標準[20]，將研究區地類劃分為26小類，其中藍色空間地類為自然、人工水體，包含湖泊、庫塘、河流、灘地等；2)各縣區人口與GDP數據，來源于歷年《中國縣域統計年鑒》《江西統計年鑒》《國民經濟和社會發展統計公報》以及各市區統計年鑒、各縣區統計局相關資料，缺失數據用插值法或相關替代指標轉換。

1.3 研究方法

本文采用動態變化幅度分析藍色空間面積與典型經濟要素(人口數量及GDP總量)的變化；采用冷熱點分析[21，22]探索藍色空間和GDP總量的空間集聚特征；采用基尼系數[23]描述藍色空間與典型經濟要素匹配的時序變化，參照基尼系數的固有分級[11]，以0.2、0.3、0.4和0.5為分界點，劃分為完全匹配、相對匹配、匹配較合理、相對不匹配和完全不匹配5個等級；采用泰爾指數衡量藍色空間與典型經濟要素匹配空間差異[24-26]；采用重心遷移模型[27-29]、標準差橢圓[30-33]度量藍色空間與典型經濟要素的空間重疊性并揭示其空間演變趨勢。

2 結果分析

2.1 藍色空間與典型經濟要素的時序變化分析

由表1可知，研究區藍色空間面積、人口數量及GDP總量總體呈增長趨勢，其中以GDP總量增長最顯著。具體可分為3個階段：第一階段(2000-2010年)各要素增長趨勢不一，GDP總量大幅提升，緣于改革開放帶來的社會快速發展；第二階段(2010-2015年)藍色空間面積、人口數量和GDP總量增速減緩，這與城市發展模式密切相關，即初期國家大力推進生產建設，生態用地不斷被建設用地侵蝕，GDP總量與人口數量持續增長，隨著環境問題凸顯，生態建設逐漸引起重視，強調生態環境保護，導致社會經濟增速減緩；第三階段(2015-2020年)藍色空間面積和人口數量增速再次加快，緣于生態修復、協調發展等理論的應用實施，提升了城市生態宜居水平并促進生態與經濟建設協調發展。

表1 2000-2020年鄱陽湖生態經濟區各要素動態變化幅度Table 1 Dynamic change amplitude of each factor in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020

2.2 藍色空間與典型經濟要素的空間集聚性分析

由圖2可知，2000-2020年研究區藍色空間冷熱點空間分布差異明顯，熱點分布在研究區西北部的瑞昌、柴桑、濂溪及德安，冷點則穩定分布于南昌市區。其中，2000-2010年次熱點分布于東北部的鄱陽縣、樂平與昌江區，表明該區域藍色空間相對周邊增長較快，這與水利基本設施、農田水利及水土保持等工程的大力發展密切相關；2010-2015年研究區內僅存在較少冷點，均集中于安義、進賢、青山湖等南昌縣區，緣于南昌建設用地擴張，多中心發展模式逐漸形成，導致鄰近發展中心的湖泊、水塘大量減少；2015-2020年隨著城市生態文明建設進一步推進，各縣區逐漸重視生態空間的保護與修復，熱點、次熱點出現在瑞昌、廬山等九江城區，主要以生態修復及人工水體建設為主，冷點則位于紅谷灘區，緣于紅谷灘區中心城區建設快速發展對藍色空間增長的制約。限于篇幅，本文選用更具代表性且空間表現較顯著的GDP總量進行典型經濟要素的集聚分析。由圖3可知，2000-2020年研究區GDP總量熱點、次熱點集中于南昌市及其周邊區域(鄱陽湖腹地)，并呈現沿南昌周邊擴散趨勢，與藍色空間冷點分布范圍大體一致，顯示出中心城區大力發展經濟對藍色空間的制約作用。

圖2 2000-2020年鄱陽湖生態經濟區藍色空間冷熱點演化格局Fig.2 Evolution pattern of cold and hot spots of blue space in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020

圖3 2000-2020年鄱陽湖生態經濟區GDP冷熱點演化格局Fig.3 Evolution pattern of cold and hot spots of GDP in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020

2.3 藍色空間與典型經濟要素匹配的時序演變分析

由圖4可知，2000-2020年藍色空間—人口的基尼系數較穩定，變化幅度較小，2020年為0.348，兩者由相對匹配轉向匹配較合理狀態，但若維持現狀，其基尼系數終將突破0.4警戒線。鄱陽湖生態經濟區人口集中分布在鄱陽湖沿線的上饒市、九江市、宜春市，但研究區整體自然資源豐富，生態空間范圍較大且水系河網密布，削弱了匹配度的差異，導致藍色空間與人口數量多年保持匹配較合理狀態。2000-2020年藍色空間—GDP的基尼系數先增后減，但總體呈增長趨勢。其中，2010年基尼系數為0.39，2015年為0.41，突破0.4警戒線，處于相對不匹配狀態，2020年基尼系數降至0.375，回到匹配較合理狀態。南昌、上饒東部及九江東南部等地區作為研究區的主要經濟發展中心，國內生產總值占比持續增長，2020年共占75.76%，而這些區域分布于東部及東北部，與研究區主要水域異向分布，隨著一系列高效益產業區集聚，二者匹配度逐漸降低。

圖4 2000-2020年鄱陽湖生態經濟區藍色空間與典型經濟要素基尼系數變化曲線Fig.4 Gini coefficient change curve of blue space and typical economic factors in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020

2.4 藍色空間與典型經濟要素匹配的空間格局分析

為更直觀地反映各區域匹配不均衡性，利用泰爾指數分析鄱陽湖生態經濟區各縣區內部空間差異，并采用自然斷點法將空間差異結果劃分為5個層次，層次越高表明相對差異越大[23]。由圖5a可知：1)九江、上饒藍色空間與人口的匹配度差異較大，分別位于第五與第四層次，近年來兩市藍色空間沿水系呈弧形擴張，而人口逐漸向南昌遷移，導致藍色空間與人口數量匹配差異較大。2)南昌、宜春作為研究區中心地區，以鄱陽湖水系為主要藍色空間，且南昌為省會城市，人口集聚分布，其藍色空間面積占研究區藍色空間總面積的26.57%，人口占研究區總人口的38.29%，二者匹配差異不大，處于第三層次。3)景德鎮、鷹潭、撫州藍色空間與人口的匹配差異較小，位于第二層次，伴隨二、三產業發展，三市生產生活基礎設施逐步完善，中心城區及其周邊地區成為人口集聚地，人口分布較均勻且城區周邊具有一定范圍藍色空間，故三市藍色空間與人口匹配較均衡。由圖5b可知：1)上饒、九江和南昌的藍色空間與GDP匹配差異較大，處于第四、第五層次。三市位于鄱陽湖生態經濟區腹地，是主要的經濟發展中心，均有一定的水資源，其GDP占66.02%，藍色空間占85.41%，經濟建設已形成連片規模，導致二者空間匹配差異較大。2)處于第三層次的宜春、景德鎮和鷹潭藍色空間占9.94%，GDP占23.68%，城市存在多個經濟發展水平相似的區域(即多核現象)，除主城區外，其他經濟水平較高的區域多與主城區距離較近，或為某產業發達縣區，避免了分化差異，致使該區域整體藍色空間與經濟發展匹配度差異處于中等水平。3)撫州與新余藍色空間與GDP的匹配度差異較小，其GDP占9.12%，藍色空間則占3.61%，由于研究區內撫州只覆蓋臨川區、東鄉區，新余只包含渝水區，這些地區經濟產業分布與藍色空間分布方向一致，故其藍色空間與GDP匹配差異較小。

圖5 2020年鄱陽湖生態經濟區藍色空間與典型經濟要素空間差異格局Fig.5 Spatial difference pattern of blue space and typical economic factors in Poyang Lake Ecological Economic Zone in 2020

2.5 藍色空間與典型經濟要素匹配的空間演變分析

通過重心遷移模型和標準差橢圓分別探索局部和全局視角下藍色空間與典型經濟要素的重心分布特征及演變趨勢(圖6、表2)。

表2 2000-2020年鄱陽湖生態經濟區藍色空間與典型經濟要素重心變動及分布特征Table 2 Change and distribution characteristics of centers of gravity for blue space and typical economic factors in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020

根據藍色空間與人口重心距離變化(圖6a)將研究區城市劃分為3種類型：1)以上饒和九江為典型的距離增加型。上饒市位于研究區腹地，經濟發展迅速，藍色空間資源以鄱陽湖水系為主，但人口呈現向外遷移趨勢，人口與藍色空間分布趨勢不一致，故其藍色空間與人口的重心距離逐漸擴大。2)以南昌與撫州為典型的距離縮小型。南昌市為江西省核心區，藍色空間有贛江、撫河與鄱陽湖等水系資源，隨著城市建設發展，人們依水而居，逐步重視城市藍色空間規劃格局，其重心距離不斷縮短。3)以宜春與景德鎮為典型的距離波動變化型。宜春市藍色空間主要為信江流域，無較大變化，其重心距離的變化主要取決于當地人口重心的遷移，而隨著社會不斷發展變化，不同時期人口重心趨勢變化不一。

根據藍色空間與GDP的重心距離變化(圖6b)將研究區城市分為兩大類：1)遷移距離劇烈變化型，主要有景德鎮、撫州及上饒，均表現為2000年與2015年重心距離較大，2010年與2020年重心距離較小。2000年經濟發展水平較低，開發程度低，經濟建設未形成規模區域，同時人口重心與藍色空間重心相距較遠，生產活動中心大多為人口集聚處，且各區域GDP增長幅度不同，GDP主要生產區域受資本技術等條件影響遠離藍色空間重心,從而導致GDP與藍色空間重心相距較遠；2010年經濟發展迅速，受自然資源條件約束，人們生產生活逐漸沿水系聚集，重心距離大幅減??；2015年經濟水平再次提升，忽視生態環境的保護導致藍色空間受到一定程度的侵占，同時城鎮化建設不斷向其他區域擴張，人口的重心距離增長加上規模產業區域的工業區位效應，導致藍色空間與GDP重心距離進一步拉大；2020年隨著生態文明的建設，各城市逐漸重視生態修復與景觀布局，如自然流域、人工湖、水庫以及城市內部公園水體的建設，使城市藍色空間與GDP重心距離不斷縮減。2)遷移距離穩定變化型，如南昌、宜春及九江重心距離波動幅度較小(其中以南昌重心距離最穩定)，這些城市水體資源豐富，地理區位條件優越，經濟建設發展迅速，城市結構布局更合理，發展格局穩定，故其重心距離變化較小。

注：由于吉安市和新余市分別只包含新干縣與渝水區，各要素重心重疊率較高，重心變化很小，故未納入分析。圖6 2000-2020年鄱陽湖生態經濟區藍色空間與典型經濟要素重心距離Fig.6 Distance between centers of gravity for blue space and typical economic factors in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020

由表2可知，標準差橢圓的變動具有一定的方向性，且與重心的移動具有一定關聯。全局視角下各要素總體呈東北—西南分布格局，其中典型經濟要素重心坐標總體遷移范圍不大，人口與GDP的重心方位角在47.99°～50.54°之間，波動幅度較小。2000-2020年人口要素重心方位角逐漸增大，短軸增加，長軸減小，表明南—北方向上的擴張強度弱于東—西方向上的收縮強度，主要方向上分布的離散程度在減緩；GDP與藍色空間重心變化趨勢大體一致，方位角呈增加—減小—增加趨勢，短軸增加，長軸縮減更明顯，表明東西方向收縮強度大于南北方向擴張強度。藍色空間與人口、GDP重心移動路徑總體趨勢一致，這與研究區當前發展方向基本相符，緣于多年來昌九一體化、鄱陽湖生態經濟區、長江中游城市群等戰略的影響，促使資本、技術、勞動力等要素向東北部轉移。GDP、人口及藍色空間等要素長半軸逐漸縮短，但幅度較小，表明經濟發展空間分布在主要方向上逐漸集聚，但集聚程度有限，而短半軸在研究期內有一定增長，總體呈現長軸縮短、短軸延伸趨勢，各要素趨勢一致，表明該階段研究區域內藍色空間與典型經濟要素空間格局相對平衡。

3 結論與討論

本文以鄱陽湖生態經濟區為例，通過動態變化幅度、熱點分析、泰爾指數及重心遷移模型等方法，結合人口、GDP 典型經濟要素探究其與藍色空間的時空匹配程度，從總體變化以及二者之間匹配的時序變化、空間差異格局與演變趨勢等方面進行研究，得到以下結論：1)2000-2020年研究區藍色空間、人口數量及GDP總量總體呈上升趨勢，其中人口與GDP增長速率較快，這與相關城鎮化研究結論相一致[34]。同時藍色空間與GDP要素的動態變化在空間上呈現出一定的集聚特征，藍色空間變化中冷點較多，分布于南昌市，熱點則分布于研究區西北部；GDP變化的熱點分布則與之相反，其熱點的空間位置與藍色空間冷點位置基本吻合，顯示出二者存在一定聯系，印證了生態與社會經濟發展之間的緊密關聯[35]。2)2000-2020年研究區內藍色空間與人口、GDP總體上處于匹配較合理狀態，但匹配度呈現下降趨勢，其中以2015年各城市的不匹配程度最明顯，藍色空間與GDP的基尼系數超過0.4警戒線，印證了生態要素與社會經濟協調發展仍存在一定距離[36]。同時，二者的空間匹配差異程度與城市自身條件、發展格局有關：地理位置優越、資源豐富的城市，建設發展受藍色空間限制較小，易形成人口及產業核心區，呈單核集聚分布，GDP水平較高，故匹配差異程度較大；而資源條件有限的城市區域未能形成一定規模的生活、生產集聚中心，建設生產點多零散分布，形成“多核分布”現象，GDP水平較低，且存在一定范圍藍色空間，故其匹配差異程度較小。3)從匹配程度的演變趨勢看，各要素重心遷移距離主要取決于經濟要素的發展布局，局部視角下各地級市的重心遷移距離與各城市的藍色空間分布、經濟要素發展狀況密切相關，全局視角下各要素的空間演變趨勢一致，變化幅度不大，各要素總體呈現東北—西南分布格局，其中以東西方向收縮為主，匹配較為均衡。

本研究尚存在一定的局限性：1)藍色空間與典型經濟要素的時空匹配過程是多要素綜合作用的復雜動態過程，本文選取的典型經濟要素較少，缺乏由藍色空間與社會經濟兩方面構成的全面評價體系，未來可考慮納入工業化水平、經濟類型結構、資本投入等因素，對藍色空間與社會經濟協調匹配程度進行綜合評估；2)城市多核發展與單核發展的協調性相差較大，經濟建設格局對藍色空間與經濟要素的匹配性影響較大，未來需著重考慮城市中心結構，使匹配度不斷提升，達到最佳綜合效益。