江西省三生空間結(jié)構(gòu)時(shí)空格局的多尺度分析

陳錢錢, 舒曉波,2, 曾凡彬

(1.江西師范大學(xué) 地理與環(huán)境學(xué)院, 南昌 330022; 2.江西師范大學(xué) 鄱陽湖濕地與流域教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南昌 330022)

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城鄉(xiāng)建設(shè)用地不斷擴(kuò)張，生產(chǎn)空間、生活空間的擴(kuò)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益凸顯。國內(nèi)關(guān)于“三生”空間的研究文獻(xiàn)逐漸出現(xiàn)，如：黨麗娟等[1]以定性手段從微觀角度描述了燕溝流域“三生”空間分布特點(diǎn)，并構(gòu)建了五形向量空間構(gòu)成評(píng)價(jià)體；呂立剛等[2]從“三生”土地及空間功能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型特征及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響規(guī)律進(jìn)行了定量分析；樊杰等[3]將“三生”空間面狀形式劃入空間結(jié)構(gòu)理論體系之中，對(duì)審視區(qū)域發(fā)展?fàn)顩r、過程及發(fā)展規(guī)劃具有一定的科學(xué)價(jià)值；黃金川等[4]圍繞三生空間的內(nèi)涵分類對(duì)國土空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理；方創(chuàng)琳[5]提出了三生空間優(yōu)組理論，通過不同空間尺度的格局優(yōu)化，構(gòu)建科學(xué)合理的國土空間開發(fā)格局。目前學(xué)術(shù)界已有的研究呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：(1) 研究尺度涉及國家、城市群、省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等單一尺度單元[6-8]，很少關(guān)注跨時(shí)空多尺度的空間分析。(2) 研究主要依據(jù)土地利用、生態(tài)系統(tǒng)、城鄉(xiāng)發(fā)展三大視角，以經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向，結(jié)合生態(tài)、社會(huì)[9-11]等構(gòu)建“三生空間”體系，較少從“三生”功能方面去識(shí)別和定量刻畫國土空間功能結(jié)構(gòu)問題；簡而言之，“三生”功能研究仍處于探索階段，尚未形成較為完整的評(píng)價(jià)體系[12]。基于此，本文通過“三生”空間功能類型劃分方案，從市域和縣域的角度揭示江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)的時(shí)空特征，為江西省城市國土空間功能識(shí)別和優(yōu)化提供參考和支撐。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

分析“三生”空間各類用地特征，本文遵從“三生”空間功能劃分格局，借鑒并引用黨麗娟[1]、白如山[8]、金貴[13]等學(xué)者擬定的“三生”空間功能分類方案，引入景觀生態(tài)學(xué)方法中的多樣化指數(shù)、集中化指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、均勻度指數(shù)等模型[14-15]，對(duì)江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行跨時(shí)空多尺度多維計(jì)量分析。計(jì)量模型及內(nèi)涵見表1。

表1 “三生”空間功能結(jié)構(gòu)與格局評(píng)價(jià)指標(biāo)模型

1.2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

本文研究區(qū)域是指江西省11個(gè)地市內(nèi)所轄92個(gè)區(qū)、縣、市。所用江西省土地利用數(shù)據(jù)來源于江西省第二次全國土地利用現(xiàn)狀調(diào)查變更數(shù)據(jù)，選取2006年、2010年、2015年為時(shí)間點(diǎn)，將其分類數(shù)據(jù)按“三生”空間功能分類方案進(jìn)行歸類及計(jì)算得到各縣市區(qū)功能結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀(表2)。

表2 江西省各地級(jí)市空間功能數(shù)量結(jié)構(gòu) %

續(xù)表2

區(qū)域年份林地生態(tài)空間牧草生態(tài)空間水域生態(tài)空間其他生態(tài)空間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間工礦生產(chǎn)空間城鎮(zhèn)生活空間農(nóng)村生活空間其他生活空間200666.520.003.926.3019.070.310.642.280.96吉安市201068.791.733.640.9719.700.300.882.851.14201568.371.653.610.9819.760.301.202.891.24200656.190.004.545.3428.360.860.462.821.44宜春市201056.241.854.781.2228.480.651.243.851.69201555.491.614.721.2128.490.701.833.942.01200665.550.013.786.9820.040.370.471.810.98撫州市201064.212.113.621.1024.090.170.982.461.26201563.771.953.601.1224.000.181.382.571.43200656.390.0111.337.7319.400.560.492.951.14上饒市201058.391.959.001.5722.440.590.913.731.41201557.941.868.841.5822.430.681.263.831.58

2 結(jié)果與分析

基于表1指數(shù)模型對(duì)江西省2006年、2010年、2015年“三生”空間功能結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀(表2)進(jìn)行多維計(jì)量測(cè)算，計(jì)算出江西省各縣市“三生”空間功能結(jié)構(gòu)與格局指數(shù)(表3—4)，利用ArcGIS 10.2軟件的空間聚類分析生成江西省各縣市“三生”空間功能結(jié)構(gòu)多維格局分布圖(圖1—4)。

2.1 “三生”空間功能數(shù)量結(jié)構(gòu)分析

2.1.1 多樣化分析 從市域角度看，江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)多樣化分布格局呈現(xiàn)北部偏高，南側(cè)偏低的遞減格局(表3，圖1A—C)。其中，將江西省“三生”空間多樣化指數(shù)由高到低分為5級(jí)，南昌市多樣化程度最高，大于0.7，說明“三生”空間功能類型齊全、比例結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，單一功能空間類型比例均在43%以下；九江、新余、鷹潭、上饒4地多樣化指數(shù)為2級(jí)，這4個(gè)城市個(gè)別空間功能類型比例超過58%；宜春市的“三生”空間功能結(jié)構(gòu)的多樣化指數(shù)為3級(jí)，其中生態(tài)用地比例高達(dá)62%；而位于江西省南側(cè)的吉安、撫州、萍鄉(xiāng)、景德鎮(zhèn)4地多樣化指數(shù)為4級(jí)，撫州和宜春兩地的生態(tài)用地比例超過70%；贛州市的“三生”空間多樣化指數(shù)最低，說明“三生”空間功能比例結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，空間分異顯著。

研究區(qū)縣域“三生”空間多樣化指數(shù)整體上呈現(xiàn)由北向南成不規(guī)則遞減的分布特征(表4，圖1D—F)。其中，高多樣化指數(shù)的地區(qū)主要集中于永修、星子、鄱陽、都昌、湖口等縣，約占高多樣化縣域空間的2/3；低多樣化指數(shù)縣域單元共10個(gè)，其中贛州南部山區(qū)地區(qū)占4個(gè)，西南山區(qū)占3個(gè)；而中多樣化指數(shù)縣域主要集中于贛中部地區(qū)。

根據(jù)圖表中數(shù)據(jù)顯示，2006—2015年，江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)多樣化指數(shù)總體上呈增長趨勢(shì)，其多樣化分布格局呈現(xiàn)北部偏高，南側(cè)偏低的特征，多樣化指數(shù)空間分異顯著。其中景德鎮(zhèn)、萍鄉(xiāng)、贛州、撫州地區(qū)呈現(xiàn)出持續(xù)上升型趨勢(shì)，南昌、新余、鷹潭、吉安、上饒地區(qū)呈現(xiàn)出先減后增型趨勢(shì)，而宜春多樣化指數(shù)處于不變趨勢(shì)，其中九江處于持續(xù)下降趨勢(shì)。

表3 江西省各地級(jí)市“三生”空間功能結(jié)構(gòu)與格局指數(shù)

表4 江西省縣域“三生”空間功能結(jié)構(gòu)與格局指數(shù)

圖1 2006年、2010年、2015年江西省多樣化指數(shù)空間分布

2.1.2 集中化分析 由表3和圖2A—C可知，江西省市域“三生”空間功能結(jié)構(gòu)集中化指數(shù)較高，介于0.67～0.88，呈現(xiàn)出由南向北側(cè)集中化程度逐漸降低的空間分布特征。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，贛州、吉安、景德鎮(zhèn)屬于高集中化地區(qū)，撫州、宜春、萍鄉(xiāng)三地市為中高集中化地區(qū)，而上饒、鷹潭為中等集中化地區(qū)，九江、新余為中低集中化地區(qū)，而多樣化指數(shù)最高的南昌市則為集中化程度最低。

根據(jù)圖表中數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)縣域“三生”空間集中度空間分布整體上呈現(xiàn)以四周高、中間低的空間分異特征(表4，圖2D—F)。其中，贛東北部浮梁縣、婺源縣集中化指數(shù)高達(dá)0.9，贛南山區(qū)的大余縣、崇義縣、全南縣、會(huì)昌縣、尋烏縣等集中化指數(shù)均為0.88。

利用集中化指數(shù)分析可知江西省“三生”空間集中化程度整體較高且空間分異顯著，呈現(xiàn)出贛南、贛東北等四周高、贛中部低的空間分布特征。2006—2015年，江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)集中化指數(shù)分布整體上出現(xiàn)下降趨勢(shì)。其中南昌地區(qū)和上饒地區(qū)呈現(xiàn)出先增后降型趨勢(shì)，其他地級(jí)縣市均出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖2 2006年、2010年、2015年江西省集中化指數(shù)空間分布

2.2 “三生”空間功能空間結(jié)構(gòu)分析

2.2.1 優(yōu)勢(shì)度分析 由表3和圖3A—C可知，研究區(qū)市域優(yōu)勢(shì)度平均水平為0.9868，表明江西省三生空間功能結(jié)構(gòu)整體優(yōu)勢(shì)度高，且空間分布呈現(xiàn)出南北兩側(cè)高、中間偏低的特征；與研究區(qū)優(yōu)勢(shì)度平均水平相比，贛州、吉安、撫州、景德鎮(zhèn)具有較高的優(yōu)勢(shì)度，而南昌和新余兩地優(yōu)勢(shì)度最低，與平均水平相差較大，表明“三生”空間功能結(jié)構(gòu)類型集中性較低。

從“三生”空間結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)看，研究區(qū)縣域平均優(yōu)勢(shì)度水平為1.07,表明整體優(yōu)勢(shì)度明顯，“三生”空間結(jié)構(gòu)受一種或少數(shù)幾種功能類型控制(表4，圖3D—F)。各區(qū)縣優(yōu)勢(shì)度指數(shù)距平均水平浮動(dòng)區(qū)間達(dá)0.51，表明各區(qū)縣“三生”空間結(jié)構(gòu)差異較為顯著。其中，贛東北部浮梁縣、婺源縣，西南部全南縣、龍南縣、崇義縣等優(yōu)勢(shì)度指數(shù)最高。

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2006—2015年，江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)分布整體上出現(xiàn)下降趨勢(shì)，優(yōu)勢(shì)度水平較高且空間分異顯著。其中景德鎮(zhèn)、萍鄉(xiāng)、新余、鷹潭、贛州、宜春、撫州地區(qū)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，其中下降最明顯的分布在贛南山區(qū)。南昌、九江、吉安、上饒呈現(xiàn)出先增后降型趨勢(shì)。

2.2.2 均勻度分析 由表3，圖4A—C可知，研究區(qū)市域均勻度指數(shù)平均水平為0.397 9，表明江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)均勻度水平較低，與優(yōu)勢(shì)度呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)分布特征。具體來說，位于江西省南側(cè)的贛州市均勻度指數(shù)最低，表明其“三生”空間功能結(jié)構(gòu)類型均勻分配格局不明顯；而均勻度最高的南昌市則與之正好相反。

由表4，圖4D—F可知，研究區(qū)縣域均勻度指數(shù)平均水平約為0.37，表明整體均勻度不明顯，且各區(qū)縣存在一定差異，龍南、全南、會(huì)昌、大余、崇義、宜黃等縣均勻度指數(shù)遠(yuǎn)低于研究區(qū)平均水平，表明“三生”功能結(jié)構(gòu)空間均勻分配格局較低，而集中度較高。

根據(jù)圖表顯示，從2006—2015年，江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)均勻度指數(shù)分布整體上出現(xiàn)上升趨勢(shì)，但江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)分異明顯，均勻分配格局較低，集中性較高。其中景德鎮(zhèn)、萍鄉(xiāng)、贛州、宜春、撫州呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，南昌、九江、新余、鷹潭、吉安、上饒呈現(xiàn)出先降后增趨勢(shì)。

圖3 2006年、2010年、2015年江西省優(yōu)勢(shì)度指數(shù)空間分布

3 討論與結(jié)論

(1) 從數(shù)量結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)看，研究區(qū)“三生”空間功能結(jié)構(gòu)分布差異顯著。在多樣化指數(shù)分布呈現(xiàn)北部偏高，南側(cè)偏低的遞減格局，集中化指數(shù)空間分異較顯著，整體優(yōu)勢(shì)度較高，且呈現(xiàn)南北兩側(cè)高、中間偏低的空間格局特征；空間功能結(jié)構(gòu)均勻度水平較低的特征。說明江西省“三生”空間結(jié)構(gòu)受某種功能類型控制程度大，功能結(jié)構(gòu)分配不合理。

(2) 從時(shí)間序列看，2006—2015年江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)分布格局呈現(xiàn)出比例結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。其中生態(tài)空間用地大且逐年減少，生活空間和生產(chǎn)空間用地少且逐年增加，從而顯示出江西省土地利用效率低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高，揭示江西省應(yīng)該轉(zhuǎn)變其經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，努力提升土地利用效率，走集約化發(fā)展道路。

(3) 從市域和縣域尺度上，可以得到江西省不同詳細(xì)程度的“三生”空間功能結(jié)構(gòu)分布特征的信息。從縣域尺度分析，可以得到江西省內(nèi)部的“三生”空間功能結(jié)構(gòu)特征；從市域尺度分析，可以得到江西省整體的“三生”空間功能結(jié)構(gòu)特征。尺度不同，各有優(yōu)劣。

(4) 江西省市縣域“三生”空間功能分布特征與《江西省主體功能區(qū)規(guī)劃》、城市規(guī)劃等中功能定位相吻合，表明借助多維計(jì)量模型進(jìn)行國土空間功能識(shí)別方法具有可行性，可以更好地促進(jìn)落實(shí)“龍頭昂起、兩翼齊飛、蘇區(qū)振興、綠色崛起”的區(qū)域發(fā)展總體戰(zhàn)略。