基于“三生空間”的玉州區國土空間優化方法探索

馮瑛

華藍設計（集團）有限公司 廣西 南寧 530001

近年來，為響應中共十八大的戰略目標，“三生空間”相關研究逐漸成熟。而“多規合一”目標下的國土空間規劃正處于嘗試階段，廣西區內僅在賀州市開通試點。如何采用“三生空間”研究成果來指導“多規合一”背景下的國土空間規劃是本次研究內容。李廣東等以理論和實踐相結合定量識別了“三生空間”主導功能[1]；黃金川等對“三生空間”相關研究進行梳理，提出“三生空間”研究的框架體系[2]；徐磊等統籌國土空間均衡發展，定量與定性相結合對國土空間發展格局進行重構[3]。

2017年1月中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《省級空間規劃試點方案》提出以主題功能區劃為基礎，科學劃定“三區三線”。王穎等總結分析了“三生空間”和“三區三線”的內涵和適用性，并對區域空間規劃的方法進行初步的探索[4]；張駿杰等在“多規合一”的基礎上采用遺傳算法對國土空間進行優化[5]；陳紅等運用LANDSCAPE模型對鄭州市2020年土地利用空間布局進行預測，欲尋找既能保護生態又能促進經濟發展的國土空間優化方法[6]；袁勇利用現有的“多規合一”成果來指導國土空間規劃[7]。

“三生空間”的研究方法相對成熟，而“三區三線”的國土空間規劃仍處于探索階段。國土空間優化缺乏從空間的發展目標與其價值的屬性出發，長遠發展的角度來綜合考慮空間布局的協調性和合理性。因此，本文嘗試采用“三生空間”功能服務價值評估和國土空間規劃成果來優化空間布局，多種發展目標的情景下，對城市總體規劃和土地利用總體規劃沖突區域進行空間優化，以期利用現有研究成果指導“多規合一”背景下的玉林中心城區國土空間規劃。

1 研究區及數據

1.1 研究區概況

玉州區位于廣西的東南側，是玉林市的中心城區。全區常住人口40萬。該區域有入選2017年中國500強企業的玉柴集團，公司總資產344億元。還有以南方黑芝麻為代表大型民營集團，是國內最大的糊類健康產品生產經營企業。玉州區有28座中小型水庫，以國家一級保護區的蘇煙水庫為代表，總庫容5189.53萬m3。西北部是玉林的名山佛子山，群山環抱，山清水秀，擁有豐富的自然資源。

1.2 數據來源

本研究采用的土地利用數據來源于遙感解譯成果；本文選定的農產品價格系中國農業信息部官方網站公布數據；人口、經濟等相關數據來自廣西統計局和玉林市統計局；基準地價以及征地拆遷補償標注來源于玉林市自然資源局；TEEB（生態系統和生物多樣性）數據來源于de Groot等的研究數據集[8]；玉林市土地利用總體規劃、玉林市城市總體規劃等相關數據來源于生產項目成果。

2 “三生空間”功能價值評估

2.1 “三生空間”分類

參考謝高地等的生態系統服務功能分類體系和李廣東等的“三生空間”功能分類體系，對研究區“三生空間”功能進行分類[8-9]，生態功能劃分為氣候調節、氣體調節、水文調節等10種具體功能；生產功能包含：食物、原料等農作物生產，以及維持生物多樣性的生態產品生產，以及商品與服務產品的加工服務型生產等4種具體功能；生活功能具體為居住、交通、公服、生活保障等5種為人類生活衍生的多種具體功能。詳見表1所示。

表1 生態-生產-生活空間功能分類表

表2 生態-生產-生活功能單位價值表（元/hm2）

2.2 評估方法

根據謝高地等研究成果提出的當量表，采用區域自然條件修正的方法，選用生物、物理過程法及價值替代法計量玉州區功能價值。

2.2.1 區域修正

當量表測算結果為全國平均水平，需經過區域自然條件的修正。自然差異表現為凈初級生產力、植被覆蓋度、降水和土壤等，對當量表進行區域自然條件修正。公式如下：

2.2.2 緩和突發事件

具備抵抗自然突發的重大災害風險能力，根據de Groot等人公開的TEEB數據集[8]。計算方法如下：

2.2.3 授粉

以劉鵬飛等研究的蜜蜂授粉對農產品生態效益作評估為基準，公式如下：

2.2.4 初級生產力

初級生產力是自然有機質生產作用的重要價值，生態系統的初級生產力為NPP和單位有機質功能價值的乘積，也就是生態系統生產有機物質的價值[12]。公式如下：

2.2.5 商品與服務產品生產功能

商品與服務產品功能是人類活動進化衍生的產物，包括工業、金融、服務等生產價值。公式如下：

2.2.6 居住承載功能

居住承載功能是人類賴以生存的空間承載，居住承載功能是評估人類住宅及其附屬的公共設施的價值評估，可根據研究區的基準地價來確定住宅承載功能價值。公式如下：

2.2.7 交通與公共服務承載功能

交通運輸、公共服務承載功能采用替代法來測算，根據地區公布的征地拆遷補償標準來核算該項經濟價值。公式如下：

2.2.8 基本生活保障功能

根據地區平均壽命統計，保障生存時間內的基本生活條件，遵循土地利用的可持續發展原則，測算區域的人口承載能力[13]，計算公式如下：

2.2.9 就業保障功能

隨著社會的不斷發展，適齡勞動者需面臨隨著市場調整引來的挑戰，適齡勞動者需面對相應的壓力和生存困難。土地承載力與人口產生沖突的時候，部分勞動人口即將面臨失業的風險。失業保險價值計算公式如下：

2.3 評估結果

運用以上“三生空間”功能價值測度方法，結合前人的生態服務價值測算方法，測算玉州區各地類的空間功能價值。

3 國土空間優化方法

本文采用的國土空間優化方法參考張駿杰等采用的3類目標函數模型，綜合考慮國土空間沖突區域的空間功能價值和國土空間布局的合理性，欲使城市總體規劃和土地利用總體規劃沖突區域的價值最大化與布局最優化。首先需要明晰土地利用總體規劃、城市總體規劃和生態保護紅線規劃的主要內容，其次通過疊加確定3類規劃下農業空間、城鎮空間和生態空間（表3）的沖突區域。由于缺少生態保護紅線的相關數據，本文將土地利用總體規劃和城市總體規劃沖突的以生態服務為主的區域歸為生態空間。農業空間分為基本農田和一般耕地，基本農田按照國家相關法律法規不能改變；城鎮空間分為建成區和拓展區，其中建成區一般難以改變其現狀；生態空間分為禁止開發區和二級管控區，禁止開發區也受相關法律法規限制無法改變。因此，與永久基本農田、建成區、禁止開發區沖突的區域全部調整為以上3類，其他沖突類型采用本文方法進行優化。

3.1 國土空間價值

空間價值反映不同國土空間類型多種功能價值的高低，空間價值越高越能體現其在以經濟發展為目標的城鎮的重要性，反之越不利于城鎮經濟發展。基于“三生空間”功能價值測算結果，結合農業空間、城鎮空間和生態空間的劃定，以空間功能價值最大化為導向，采用相應的空間功能對其空間價值進行度量：

3.2 國土空間布局緊湊度

緊湊度表征單位空間的聚合程度，為避免土地利用過于破碎，加入空間布局緊湊度的調控顯得很有必要，計算方法如下：

3.3 國土空間協調度

單位空間的調整還需考慮其自身與周圍的協調度，協調度描述不同過空間之間的耦合度，耦合度越高表明國土空間之間關聯性越好。因此，在國土空間優化的過程中將生產與生活共同作用產生的舒適度納入此次優化方法中，用協調度表征單位空間與相鄰環境的協調性：

3.4 總目標函數

為尋求空間價值與空間布局的最優解，對以上3類目標函數進行加權統一：

4 結果與分析

根據疊加統計結果顯示，城市總體規劃與土地利用總體規劃沖突斑塊有30個，根據國家相關法律法規可直接將其中28塊圖斑確定優化結果，其余2塊圖斑利用以上優化模型對玉州區進行國土空間優化。通過計算可得2塊圖斑三大指標具體數據對比，從表4中看出圖斑1城市總體規劃與土地利用規劃分別將其劃定為拓展區與二級管控區，相比之下土規劃定的二級管控區的空間價值與緊湊度更優于城市總體規劃的拓展區，其協調度一樣的條件下最終優化為二極管控區；圖斑2通過數據對比可得，城市總體規劃的拓展區空間價值相對比較高，但是緊湊度為0，協調度一樣，根據現有研究成果確定權重，通過加權計算結果顯示土規的二級管控區為最優解。最終得到價值與布局最優的國土空間優化結果。

表4 斑塊相關數據對比

借助ArcGIS平臺將優化后的結果進行可視化處理，與優化前進行對比。從圖1和圖2中可以看出，城市規劃與土地規劃的非沖突區域相較于優化前分布更為集中連片，而城市總體規劃與土地利用總體規劃的沖突區域大部分屬于拓展區。

圖1 優化前國土空間

圖2 優化后國土空間

采用單位空間價值、緊湊度和協調度3個指標來評價單位空間變更前后的差異。通過優化結果統計表（表5）可知，優化后的國土空間價值為8.2億元，比城市總體規劃高42%，比土地利用總體規劃高41%，滿足了城鎮以經濟發展為主要目標的需求；優化后的國土空間平均緊湊度為2.65，比城市總體規劃高33%，比土地利用總體規劃高35%，空間聚合度相比優化前更高，有效的解決了區域空間破碎化的問題，逐漸向以“雙核、一帶、多軸”的景觀格局發展；優化后的國土空間平均協調度為1.73，比城市總體規劃高6%，比土地利用總體規劃高12%，保證了單位空間與相鄰空間協調發展，促進空間結構趨向更優融合度發展。

表5 國土空間優化結果

5 結論與討論

本文利用“三生空間”的相關研究成果來指導“多規合一”背景下的國土空間優化。選定空間價值、緊湊度和協調度3個目標函數。首先對研究區“三生空間”功能進行分類，生態功能劃分10種具體功能，生產功能劃分4種具體功能，生活功能劃分為5種具體功能。測算各空間相對應的功能價值。其次結合緊湊度和協調度模型構成國土空間優化模型。通過3個目標函數計算得到國土空間優化結果，并對其結果進行分析。得到以下結論：

（1）雖然本次研究缺少生態保護紅線規劃的數據，但是本文構建的國土空間優化方法能有效的解決“多規合一”背景下國土空間沖突問題。國土空間優化后空間空間價值優化后比城市總體規劃和土地利用總體規劃分別提升42%、41%；緊湊度優化后比城市總體規劃和土地利用總體規劃分別提升33%、35%；協調度優化后比城市總體規劃和土地利用總體規劃分別提升6%、12%。從沖突的區域來看，大部分是城市為發展不斷向外擴張導致的，其中城鎮空間中的拓展區比較多，說明玉州區正在積極推動新型城鎮化建設。

（2）從管理層面來考慮，不管是新型城鎮化發展還是生態文明建設的需求下，實施一套適用性較強的國土空間優化方法能有效解決不同行政區國土空間規劃的難題。從行政管理等級來看，市級的國土空間規劃更容易實施，從數據可獲取性來說，也是市級的國土空間規劃更容易操作。探索國土空間優化的方法不僅能提升空間價值和布局合理性，而且也是追求經濟發展為主要目標的時代所急需的。

本文為解決“多規合一”背景下的國土空間規劃提供了技術支撐，該方法合理地調控區域發展方向上的土地變更范圍，促進國土空間從空間價值和空間布局方面綜合考慮選定最優的配置。但是采用“三生空間”功能價值指導“三區三線”的國土空間規劃的處于初步探索階段，研究方法存在一些明顯不足之處：

（1）“三生空間”和“三區三線”的內涵有相似之處，同時也存在部分內容不相匹配，如何科學完善的對國土空間分類促進兩類空間分類關聯性是后續研究的一大難題。

（2）本文部分參數的設定參考了其他研究區的研究成果，然而從地理的空間特征來看，本文的研究結果并不是最理想的，因此科學的修正地理因素成為今后進一步研究的內容。