長株潭都市圈國土空間格局演變特征研究

魏紫玲　唐常春

摘? ? 要：本文采用2005～2020年長時間序列遙感解譯數據，根據國土空間類型劃分構建8類空間分類體系，通過重分類、綜合動態度指數、國土空間轉移矩陣、空間疊加等方法，對長株潭都市圈國土空間格局時空演變進行分析。結果表明：2005～2020年長株潭都市圈城鎮空間顯著擴張，逐漸集中連片，農業空間和生態空間規模不斷縮減，但仍然占主導地位。城鎮生產空間轉入面積最大，農業生產空間的轉出最高，林地生態空間次之，轉移空間集中分布于長株潭三市中心城區，呈片狀分布格局。應嚴守城鎮開發邊界，嚴格落實永久基本農田和生態保護紅線，統籌經濟效益和生態效益發展，推進國土空間合理開發和利用，為實現健康、可持續發展提供重要保障。

關鍵詞：國土空間；格局；時空演變；長株潭都市圈

中圖分類號：TU982? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1672-5603（2023）01-14-08

Study on Evolution Characteristics of Territorial Spatial

Pattern in Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Metropolitan Area

Wei Ziling， Tang Changchun

（School of Architecture，Changsha University of Science and Technology，

Changsha Hunan 410076）

Abstract： Based on the remote sensing interpretation data of long time series from 2005 to 2020，this paper constructs 8 types of spatial classification system according to the classification of land space types，and? using the methods of reclassification， comprehensive dynamic attitude index，territorial spatial transfer matrix and spatial superposition， analyzes the evolution characteristics of the territorial spatial pattern in Changzhutan metropolitan area.The results show that： from 2005 to 2020，the urban space of Changzhutan metropolitan area expanded significantly， and gradually concentrated and contiguized，while the scale of agricultural space and ecological space shrank continuously，but still dominated. Among them， the transfer area of urban production space is the largest，agricultural production space is the highest， followed by woodland ecological space.The transfer space is concentrated in the central urban area of Changsha city， Zhuzhou City and Xiangtan city，showing a lame-like distribution pattern. We should strictly observe urban development boundaries， strictly implement permanent basic farmland and ecological protection red lines， balance the development of economic and ecological benefits， and promote the rational development and utilization of territorial space， so as to provide an important guarantee for healthy and sustainable development.

Keywords： territorial space; pattern; spatial evolution; Changsha-Zhuzhou-Xiangtan metropolitan area

0 引言

國土空間作為人類生產生活的載體，是社會經濟發展的基礎和保障、社會穩定和諧的重要因素，其開發和利用始終貫穿人類社會發展的歷史進程[1]。隨著城鎮化進程加快，區域國土空間結構發生巨大變化，人口、經濟空間集聚加強，生態系統功能、生態環境質量面臨多方面的壓力和嚴峻挑戰[2]。2019年中共中央、國務院《關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》要求將主體功能區規劃、土地利用規劃和城鄉規劃融合為統一的國土空間規劃，通過劃定“三區三線”建立起統一的國土空間用途管控制度，“三區”即城鎮空間、農業空間和生態空間，“三線”即為城鎮開發邊界、永久基本農田及生態保護紅線[3]。在“多規合一”和“多規融合”的大背景下，三類國土空間協調發展問題逐漸成為研究的熱點和焦點問題[4]。在經濟發展新常態和建設“美麗中國”的要求下，識別國土空間格局演變態勢，實現空間資源的高效配置、優化國土空間格局成為亟需解決的問題。

目前，國內外學者關于國土空間優化開展大量積極研究與實踐，主要關注土地利用優化配置[5-6]、三生空間格局[1，4]、主體功能區[7]等研究方向，在理論基礎[8]、實證研究和研究方法等層面均取得顯著進展。但對于國土空間分類尚沒有統一的標準，不同地區的國土空間利用呈現區域性特征，國土空間功能存在差異，其空間格局研究仍亟待深入。因此本文基于國土空間規劃編制中“三區”劃定的要求，結合國土空間功能和研究區實際情況進一步細分國土空間類型，以便更詳細、直觀地識別國土空間格局變動態勢。

2022年湖南省人民政府印發《長株潭都市圈發展規劃》，是中部地區第一個都市圈規劃[9]。梳理長株潭都市圈國土空間格局時空演變規律，可以為科學制定國土空間格局優化策略提供參考依據[10]。本文通過識別不同時期國土空間格局，并分析其時空動態演化特征，探究更為細致的國土空間功能演變特征，為長株潭都市圈國土空間總體規劃及可持續發展提供參考。

1 研究區概況

長株潭都市圈位于湖南省東北部，湘江下游，包括長沙市全域、株洲市中心城區及醴陵市、湘潭市中心城區及韶山市和湘潭縣，共19個區縣，區域總面積為18 900 km2。長株潭都市圈是我國中部地區的經濟增長極，處于京廣經濟帶、長江經濟帶的結合部，是我國中部地區重要的“十字路口”，既得益于東南沿海的經濟輻射，又受惠于內陸地區的全面聯動，是湖南社會經濟發展的核心區域。研究區內京廣、滬昆、渝長廈高鐵及京港澳高速公路等多條交通動脈交匯，黃花機場航線網絡日益完善，城際鐵路、芙蓉大道等域內交通干線陸續貫通，形成高鐵、城鐵、高速公路、城際快速道、國際國內航線等協調發展的立體交通網絡。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文土地利用/覆蓋數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心（http：//www.resdc.cn），采用空間分辨率30 m×30 m的2005年、2010年、2015年和2020年的土地利用/覆蓋數據。基于新時期國土空間規劃與治理體系，根據生產生活活動對土地利用的干擾程度強弱，將國土空間劃分為城鎮空間、農業空間和生態空間[11]。依據國土空間主導性、統一性和可持續原則，與研究區實際發展相結合[12]，構建國土空間研究分類體系，利用GIS軟件的重分類工具，將土地利用/覆蓋數據進行國土空間類型轉換[13-14]（表1）。

2.2? 研究方法

本文利用GIS軟件將長株潭都市圈2005年、2010年、2015年和2020年遙感影像柵格數據進行疊加處理、幾何校正、空間分布裁剪等處理，依據國土空間類型與土地利用/覆蓋數據分類表，運用GIS軟件空間分析中的重分類工具，對不同時期土地利用/覆蓋數據進行重分類，識別其國土空間格局。同時，運用綜合動態度指數、國土空間類型轉移矩陣、空間疊加分析等工具，研究長株潭都市圈國土空間格局時空動態演化特征。

2.2.1? 國土空間綜合動態度

國土空間綜合動態度指標反映研究區的不同類型國土空間的轉換趨勢，其計算公式如下[15]：

其中LC為研究期某一時間段內國土空間的綜合動態度；LUi為研究期初第i種空間類型的面積；LUi-j表示研究期內第i種空間類型轉換為其他類型j的空間面積；T為研究時間段跨度。

2.2.2? 國土空間轉移矩陣

國土空間轉移矩陣能夠清晰地表達研究區內各類國土空間變化的數量特征以及不同類型之間的相互轉移方向[16]。本文利用GIS工具，對研究區域不同時期國土空間類型變更數據進行空間分析。其表達式如下：

其中，S為國土空間面積；n為國土空間類型；i，j分別為研究初期與后期國土空間類型。國土空間轉入和轉出的百分比能夠更為直觀地分析各類國土空間類型之間的相互轉移情況。

3? 結果與分析

3.1? 國土空間類型面積變化特征

根據2005年、2010年、2015年和2020年國土空間利用現狀數據提取長株潭都市圈各類國土空間的面積，長株潭都市圈2005～2020年國土空間變化為城鎮空間顯著擴張，逐漸集中連片，而農業空間和生態空間受城鎮空間擠壓，規模不斷縮減，但仍然占主導地位。依據前文國土空間類型的用地分類體系表，利用GIS重分類工具，得到4期二類國土空間利用現狀圖（圖1）。

2005～2020年，長株潭都市圈各類國土空間類型均發生顯著變化，面積變化最大的城鎮空間，增加777.61 km2，占國土空間總面積比重由2.30%增長到6.43%；其中，農業生產空間下降最為顯著，農業生活空間占比下降較為緩慢，波動幅度較小，生態空間占比有所下降，由64.05%下降至62.37%，但仍占據研究區一半多空間，主要減少的空間類型為林地生態空間。從空間格局來看，城鎮空間分布逐漸趨向集中連片，呈現以長沙市、湘潭市和株洲市三市中心城區為核心，向外圍城鎮地區擴張的圈層式空間結構，整體呈

現片狀分布格局，斑塊面積較大。農業空間受城鎮空間不斷擠壓，規模逐漸縮減，空間分布趨于分散。生態空間分布最為廣泛，總體保護良好，部分受到侵占。以林地為主的生態空間是該區域的主要功能空間類型，在區域內發揮著至關重要的作用，能夠有效促進長株潭都市圈生態保護、生境服務與環境改善，是區域生產生活和經濟發展的重要綠色屏障和生態安全保障。

3.2? 國土空間動態度變化分析

從國土空間綜合動態度變化情況（表2）得出，2005～2020年長株潭都市圈城鎮空間綜合動態度經歷由高到低，變動逐漸緩慢的過程，其中城鎮生產空間綜合動態度最高，達到33.99%，2005～2010年國土空間類型演變頻繁，城鎮生產空間變動最大。農業空間和生態空間格局變動較為緩慢，綜合動態度較低。城鎮生產空間和其他生態空間綜合動態度較高，是國土空間變化熱點區域，而林地、草地和水域生態空間變化程度較低，是變化的冷點區（圖2）。

從各類空間類型變化來看，城鎮生活空間和城鎮生產空間始終保持擴張態勢，但不同時期增長速率有一定的差異。其中，城鎮生活空間增速逐漸減緩，2005～2010年間增長幅度最大，后趨于緩慢增加，城鎮生產空間則是顯著加速擴張，研究后期增長速率最大，這主要源于工礦用地等生產建設用地增加以及社會經濟發展對國土空間的需求提升。農業生產空間和農業生活空間縮減呈現先快后慢的趨勢，其中農業生產空間主要由耕地組成，受到建設用地侵占最為明顯，縮減幅度最多。較之農業空間縮減幅度，生態空間縮減幅度有所減緩，主要減少空間為林地生態空間。應通過嚴格落實永久基本農田和生態保護紅線，推進農業現代化、發展生態經濟，實現農業空間和生態空間可持續發展。

3.3? 國土空間類型轉移時空特征

3.3.1? 時序特征分析

研究期內，長株潭都市圈8類國土空間轉入和轉出量均有所不同，國土空間類型轉移總面積為1 660.15 km2，其中轉出量最大的空間類型是農業生產空間，轉入量最大的是城鎮生產空間（表3，圖3）。農業生產空間主要轉出為林地生態空間和城鎮生產空間，轉出面積分別是286.06 km2和269.33 km2。林地生態空間主要轉出為城鎮生產和農業生產空間，轉出面積分別為269.59 km2和265.42 km2。城鎮生活空間、水域生態空間和其他生態空間以轉入為主，農業生活空間和草地生態空間以轉出為主。

從轉入轉出的演化趨勢來看，2005～2020年長株潭都市圈城鎮生產空間和城鎮生活空間的轉入最為明顯，占轉入比例90%以上，該時期主要是以耕地為主的農業生產空間以及生態功能為主的林地生態空間向經濟社會建設開發活動為主的城鎮生產、生活空間轉移。在這一時期，由于城鎮空間的擴張擠壓周邊以耕地、林地為主的農業空間和生態空間，導致該空間類型縮減，耕地保護壓力增加。長株潭都市圈城鎮擴張向周邊蔓延，主要侵占是農業生產空間和林地生態空間，對區域內農產品的有效供給和生態環境保護提出挑戰。如何節約集約利用空間資源，化解城鎮空間與農業空間、生態空間的沖突問題，是長株潭都市圈實現高質量、一體化發展需解決的重要問題。

3.3.2? 空間特征分析

通過GIS空間疊加分析得到2005～2020年長株潭都市圈國土空間格局轉移在空間上的變化狀況（圖4）。2005～2010年國土空間類型轉移區域主要集中在中心城區周邊的城鄉過渡地帶，如雨花區的同升街道和跳馬鎮、芙蓉區和長沙縣的交界處以及望城區、雨湖區等區縣的城鄉交錯地帶。上述區縣均是城鎮化發展迅速，產業發展面臨轉型期，城鎮空間擴張較為明顯的區域。研究期內，以城鎮人口擴張、工業化加速為主要影響因素，經濟發展迅速帶來人口空間集聚，城鎮生活空間需求加大，經濟核心區周邊區縣的農業和生態空間受到侵占。城市內部各功能分區的空間競爭激烈，對區域高質量、協調、可持續發展提出挑戰。

城鎮生產空間和生活空間快速擴張蔓延，功能集聚加強，通過侵占生態空間，得到生產功能的提升，使得農業空間和生態空間受到擠壓，尤其是靠近中心城區周邊的農業生產空間和產業發展面臨轉型的區縣。長株潭都市圈空間經濟效益與生態效益之間的矛盾不斷增加，進而誘發空間資源競爭問題。隨著都市圈生態環境保護相關政策的提出與實施，基于區域高質量、協調發展要求，推進經濟發展和生態保護相協調，有效落實區域功能空間，統籌安排城鄉開發建設，促進土地資源利用和生態環境保護的合理分配及發展，為實現可持續發展提供重要保障。

4? 結論與討論

4.1? 結論

（1）根據長株潭都市圈國土空間格局識別，運用重分類、空間統計方法對長株潭都市圈國土空間類型面積變化進行分析。長株潭都市圈2005～2020年國土空間變化以城鎮空間顯著擴張為主，逐漸集中連片，而農業空間和生態空間受城鎮空間擠壓，規模不斷縮減，但仍然占主導地位。從空間格局來看，城鎮空間分布逐漸趨向集中連片，呈現以長沙市、湘潭市和株洲市三市中心城區為核心，向外圍城鎮地區擴張的圈層式空間結構，整體片狀空間分布格局，斑塊面積較大。農業空間分布趨于分散。生態空間分布最為廣泛，總體保護良好，部分受到侵占。

（2）根據長株潭都市圈國土空間綜合動態度變化分析，2005～2020年長株潭都市圈城鎮空間綜合動態度經歷由高到低，變動逐漸趨緩的過程，其中城鎮生產空間綜合動態度最高，農業空間和生態空間格局變動較為緩慢。城鎮生產空間和其他生態空間綜合動態度較高，是國土空間變化熱點區域，而林地、草地和水域生態空間變化程度較低，是變化的冷點區。城鎮空間變化顯著主要是區域工業化、城鎮化發展迅速導致，可通過嚴守城鎮開發邊界，提高城鎮用地利用效率，落實永久基本農田和生態保護紅線，優化農業空間和生態空間產業結構，統籌經濟和生態效益協調發展，推進農業現代化、發展生態經濟等措施，實現功能空間高質量、可持續發展。

（3）根據長株潭都市圈國土空間類型變化分析，2005～2020年，長株潭都市圈城鎮生活空間和城鎮生產空間始終保持擴張態勢，但不同時期增長速率有一定的差異。其中，城鎮生活空間增速逐漸減緩，城鎮生產空間顯著加速擴張。農業生產空間和農業生活空間縮減呈現先快后慢的趨勢。生態空間縮減幅度有所減緩，主要減少空間為林地生態空間。如何節約集約利用空間資源，化解城鎮空間與農業空間、生態空間的沖突，是長株潭都市圈實現高質量發展需解決的重要問題。

（4）根據長株潭都市圈8類國土空間類型的轉移矩陣分析，研究期內，長株潭都市圈8類國土空間轉入和轉出量均有所不同，城鎮生產空間轉入面積最大，農業生產空間的轉出率最高。從空間分布來看，主要集中在長沙市中心城區及株洲市、湘潭市中心區縣。隨著長株潭都市圈對于生態環境保護相關政策的提出、完善與實施，基于區域高質量與一體化發展要求，應有效落實區域功能空間，促進土地資源利用和生態環境保護的合理分配及協同發展，為實現健康、可持續發展提供重要保障。

4.2? 討論

統籌劃定“三區三線”是優化國土空間開發保護格局和構建國土空間規劃體系的一項核心工作。國土空間三生分類是國土空間綜合功能分區的基礎，能充分體現國土空間功能特征。因此，本文以國土空間規劃體系中“三區”劃定為基礎，結合國土空間功能特征，銜接現狀土地利用/覆蓋，建立國土空間分類體系，探究不同時期長株潭都市圈國土空間格局演化特征。國土空間發展受社會、經濟、政策、生態等多種因素的影響，如何根據都市圈內部各空間類型發展特點篩選有效的影響因子，成為未來研判國土空間格局演變驅動因素的重點之一。同時，在研究長株潭都市圈國土空間格局的時空特征及演變規律的基礎上，仍需深入探究都市圈國土空間格局優化的科學途徑、制度與保障體系。

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收稿日期：2023-01-23;? ? ? ? ? ? ? ? ?改回日期：2023-02-28。

*基金項目：國家社會科學基金后期資助項目“省域主體功能區建設績效評價與政策體系構建研究”（編號：22FJLB031）。

*第一作者簡介：魏紫玲（1997—），女，碩士研究生在讀；主要研究方向為城鄉規劃與區域發展；E-mail：2584062728@qq.com。

*通訊作者簡介：唐常春（1976—），男，教授、碩士生導師；主要從事經濟地理與區域發展研究；E-mail：tangchangchun@163.com。