念沛豪， 蔡玉梅， 馬世發(fā)，莊 立， 張路路

（1. 北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院， 北京 100875；2.中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院， 北京 100035；3.國(guó)土資源部土地利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100035；4. 中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院， 廣東 廣州 510275；5.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京 10 0083 )

1 引言

中國(guó)共產(chǎn)黨十八大工作報(bào)告中提出要全面建設(shè)小康社會(huì)，優(yōu)化國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局，促進(jìn)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。分區(qū)在制定、實(shí)施社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略和建設(shè)生態(tài)文明中處于基礎(chǔ)地位[1]，是實(shí)現(xiàn)報(bào)告所提要求的重要途徑。目前，不同部門(mén)的相關(guān)規(guī)劃從不同角度和主題對(duì)國(guó)土空間進(jìn)行分區(qū)，如自然區(qū)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)劃、經(jīng)濟(jì)區(qū)劃、生態(tài)功 能區(qū)劃、土地利用分區(qū)、主體功能區(qū)劃等。不同分區(qū)在分區(qū)結(jié)果、政策等方面存在不一致現(xiàn)象，影響著區(qū)域發(fā)展方向的確定。因此需要在綜合各類要素的基礎(chǔ)上，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境、資源所組成的復(fù)合國(guó)土空間進(jìn)行綜合分區(qū)研究，在更高層面對(duì)各類分區(qū)進(jìn)行統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。未來(lái)中國(guó)構(gòu)筑統(tǒng)一的空間規(guī)劃體系也需要以國(guó)土空間綜合分區(qū)作為支撐。目前國(guó)內(nèi)綜合分區(qū)研究尚處于探索階段，而主體功能區(qū)劃和土地利用分區(qū)具有綜合性質(zhì)，形成一定的研究方法，可為綜合分區(qū)研究提供借鑒。本文針對(duì)上述兩類分區(qū)的指標(biāo)體系和技術(shù)方法進(jìn)行歸納和總結(jié)，并提出綜合分區(qū)研究趨勢(shì)和建議。

2 分區(qū)指標(biāo)體系構(gòu)建

分區(qū)的本質(zhì)是對(duì)具有差異的區(qū)域進(jìn)行的劃分，而指標(biāo)體系作為區(qū)域差異識(shí)別的依據(jù)，是分區(qū)的前提和基礎(chǔ)，直接體現(xiàn)著分區(qū)的目標(biāo)。不同主題的分區(qū)根據(jù)其內(nèi)容、類型、目標(biāo)和尺度的不同，指標(biāo)體系在構(gòu)建的角度和涵蓋的要素等方面也各有差異[2]。

2.1 主體功能區(qū)指標(biāo)體系構(gòu)建

主體功能區(qū)是在分區(qū)類型確定后，對(duì)各評(píng)價(jià)單元進(jìn)行識(shí)別并決定其歸屬于哪種類型區(qū)[3]，故指標(biāo)體系圍繞著對(duì)分區(qū)類型的識(shí)別構(gòu)建，一般由主題層、目標(biāo)層、指標(biāo)層三級(jí)構(gòu)成。大部分研究將以資源環(huán)境承載力、開(kāi)發(fā)利用密度與強(qiáng)度、發(fā)展?jié)摿榇淼?大類要素作為主題層框架進(jìn)行指標(biāo)體系構(gòu)建[4-6]；一些研究從社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然生態(tài)兩大方面選取指標(biāo)，對(duì)其分別進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[7]；一些研究考慮資源、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、土地利用4大方面的要素；還有研究則集中關(guān)注于某類具有決定性的要素，如開(kāi)發(fā)適宜性[8]或相對(duì)資源承載力[9]等（表1)。

表1 主體功能區(qū)主題層要素構(gòu)建思路表Tab.1 Elements in subject layer built for national major function zoning

目標(biāo)層在三級(jí)指標(biāo)體系中承上啟下，是銜接主題層與指標(biāo)層的關(guān)鍵部分。目標(biāo)層指標(biāo)項(xiàng)一般為復(fù)合指標(biāo)，根據(jù)主題層要素項(xiàng)選取，并由指標(biāo)層的具體因子計(jì)算得到。本文歸納了目前主體功能區(qū)劃研究中采用較多的目標(biāo)層復(fù)合指標(biāo)項(xiàng)，并建立了其與表1中應(yīng)用最多的兩類主題層要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖1)。盡管不同研究主題層要素構(gòu)建思路不同，但目標(biāo)層的復(fù)合指標(biāo)項(xiàng)涵蓋的主要內(nèi)容大體一致，包括資源、環(huán)境、生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素。不同研究根據(jù)實(shí)地情況并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)對(duì)指標(biāo)層中的具體因子進(jìn)行選擇和調(diào)整，既要符合目標(biāo)層的要求，更要密切關(guān)注指標(biāo)的地域性。也有一些研究認(rèn)為不應(yīng)對(duì)所有分區(qū)類型構(gòu)建統(tǒng)一的指標(biāo)體系，而應(yīng)針對(duì)不同類型的區(qū)域采用不同的指標(biāo)體系，如禁止開(kāi)發(fā)區(qū)通過(guò)定性原則進(jìn)行劃定，而優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)通過(guò)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度進(jìn)行界定等。

圖1 主體功能區(qū)目標(biāo)層與主題層指標(biāo)關(guān)系對(duì)應(yīng)圖Fig.1 Relationship of indicators between destination layer and subject layer in the national major function zoning

主體功能區(qū)劃指標(biāo)體系圍繞著如何識(shí)別區(qū)域“優(yōu)化、重點(diǎn)、限制、禁止”4類不同的開(kāi)發(fā)程度構(gòu)建，雖然包含多種主題要素，但本質(zhì)上還是從城鎮(zhèn)及工業(yè)化開(kāi)發(fā)單角度出發(fā)，在指標(biāo)選取時(shí)對(duì)國(guó)土空間所表現(xiàn)出的諸如糧食保障等其他功能關(guān)注不夠。

2.2 土地利用分區(qū)指標(biāo)體系構(gòu)建

土地利用總體規(guī)劃中的分區(qū)通常分為三種：省級(jí)的綜合分區(qū)、市級(jí)的功能分區(qū)，以及縣鄉(xiāng)級(jí)的用途管制分區(qū)。在省級(jí)土地利用綜合分區(qū)研究中，指標(biāo)體系圍繞社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然生態(tài)和土地利用3大方面進(jìn)行構(gòu)建[10-14]。多數(shù)研究選擇的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然生態(tài)指標(biāo)主要包括經(jīng)濟(jì)總量與結(jié)構(gòu)、人口、交通條件、生態(tài)重要性和敏感性、環(huán)境容量等方面，而土地利用指標(biāo)則重點(diǎn)關(guān)注土地利用的結(jié)構(gòu)、程度和效益等[15]。此外，有些研究將土地利用指標(biāo)依據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然生態(tài)屬性分別進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[16-17]；有些研究從土地利用開(kāi)發(fā)和保護(hù)之間的耦合關(guān)系入手，選取指標(biāo)反映開(kāi)發(fā)和保護(hù)的狀態(tài)[18-20]；有些研究則集中關(guān)注土地利用及變化方面的指標(biāo)[21]，如從土地利用結(jié)構(gòu)、投入、產(chǎn)出、動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展等方面[22]，或從土地資源基礎(chǔ)、以及土地所表現(xiàn)出的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等各類功能的角度選取指標(biāo)[23]。綜上所述，土地利用分區(qū)主要針對(duì)差別化土地利用管理的政策需求，識(shí)別不同區(qū)域在土地資源條件和土地開(kāi)發(fā)利用方向上的差異，分區(qū)指標(biāo)具有綜合性和地域性。

3 分區(qū)技術(shù)方法

3.1 權(quán)重設(shè)置與指標(biāo)處理

指標(biāo)權(quán)重設(shè)置的方法包括專家咨詢法[24]、層次分析法[25]、頭腦風(fēng)暴法等主觀方法，以及主成分分析法[26-28]、熵值法[29]、變異系數(shù)法、灰色關(guān)聯(lián)法等客觀方法。也有學(xué)者采用綜合賦權(quán)法[30-31]，即分別選取幾種主客觀賦權(quán)方法進(jìn)行應(yīng)用，并綜合幾種方法的賦權(quán)結(jié)果作為最終權(quán)重，以提高綜合評(píng)價(jià)體系的正確性和科學(xué)性。

指標(biāo)處理方法包括綜合指數(shù)、分等定級(jí)、空間分析三大類。綜合指數(shù)法主要是通過(guò)加權(quán)求和、變異系數(shù)、主成分分析等具體方法求出各單元或各大類指標(biāo)的綜合指數(shù)值[4-5,28]，或通過(guò)專家集成等定性方法對(duì)政策、發(fā)展?jié)摿Φ炔灰锥康闹笜?biāo)進(jìn)行打分。一些研究在承載力和潛力計(jì)算方面設(shè)定理想值或參照值，將實(shí)際值與理想值的差值或比值作為綜合指數(shù)[32]。分等定級(jí)法是采用設(shè)定閾值等手段對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分等[7,33]。對(duì)于涉及空間要素的指標(biāo)，則需運(yùn)用GIS技術(shù)支持的空間分析方法[25-26]，如依據(jù)線性或指數(shù)衰減規(guī)律構(gòu)建緩沖區(qū)、通過(guò)疊置操作綜合不同空間要素、采取空間差值補(bǔ)充缺失數(shù)據(jù)等。

3.2 分區(qū)方法

分區(qū)方法即為達(dá)到區(qū)內(nèi)差異最小、區(qū)間差異最大的分區(qū)目標(biāo)而進(jìn)行區(qū)域劃分的過(guò)程，可分為定性方法、定量方法和“3S”技術(shù)與方法三大類。定性方法主要有專家集成法、主導(dǎo)因素法、頭腦風(fēng)暴法等，簡(jiǎn)單快捷，但是精度不高，依賴于專家知識(shí)與判斷，通常用于對(duì)區(qū)域整體進(jìn)行定性判斷，或?qū)Χ炕騁IS技術(shù)與方法生成的區(qū)劃方案進(jìn)行調(diào)整。定量方法主要有矩陣判斷法[26,33-34]、聚類分析法[14,35]、狀態(tài)空間法[6]、單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法[5]、資源環(huán)境承載力法[9]、生態(tài)因子指標(biāo)法、多元線性判斷法等，是目前分區(qū)研究中最常用的方法，能對(duì)屬性要素進(jìn)行準(zhǔn)確刻畫(huà)。3S技術(shù)與方法具有優(yōu)秀的空間數(shù)據(jù)處理和分析能力，為分區(qū)研究提供了極大支持，有些研究強(qiáng)調(diào)在GIS系統(tǒng)平臺(tái)下完成分區(qū)過(guò)程[36]。此類方法不僅包括對(duì)各要素的空間統(tǒng)計(jì)、分析與處理，利用優(yōu)化算法構(gòu)建智能化分區(qū)模型[37-38]，還包括對(duì)分區(qū)成果進(jìn)行空間可視化表達(dá)和建庫(kù)等。表2為對(duì)目前常用分區(qū)方法的特點(diǎn)進(jìn)行的總結(jié)。

各類分區(qū)研究與實(shí)踐多結(jié)合“自上而下”演繹與“自下而上”歸納兩種思路，根據(jù)各類方法的特點(diǎn)在分區(qū)過(guò)程中配合使用。在不同階段或?qū)Σ煌囊剡M(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，將定性、定量與“3S”方法結(jié)合起來(lái)，不僅可以在不同階段發(fā)揮不同方法各自的優(yōu)點(diǎn)，還可以對(duì)不同方法形成的分區(qū)方案進(jìn)行對(duì)比修正后得出最終成果。但是目前各類方法還不能全面地滿足分區(qū)的需求。定性方法只能應(yīng)用于某些定性判斷步驟，無(wú)法支撐整個(gè)分區(qū)過(guò)程。常規(guī)的定量方法主要考慮以各評(píng)價(jià)單元進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的要素與指標(biāo)，而較少考慮鄰接單元間的空間聯(lián)系與相互作用，導(dǎo)致分區(qū)成果在空間上過(guò)于破碎，片區(qū)不連續(xù)。對(duì)新方法特別是以GIS為代表的基于空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)代空間信息分析技術(shù)，還只是運(yùn)用了空間分析、制圖或數(shù)據(jù)管理等方面的初級(jí)功能。

4 結(jié)論與展望

4.1 多主題集成的綜合分區(qū)是未來(lái)研究的重要方面

雖然具有綜合分區(qū)性質(zhì)的主體功能區(qū)劃和土地利用分區(qū)研究取得了豐富的成果，但其分區(qū)目標(biāo)和指標(biāo)體系構(gòu)建是從城鎮(zhèn)及工業(yè)化開(kāi)發(fā)或土地利用等單主題、單角度出發(fā)的，仍不足以反映綜合分區(qū)的特征。未來(lái)應(yīng)在吸收和借鑒各類分區(qū)有益成果的基礎(chǔ)上，注重對(duì)不同性質(zhì)、不同數(shù)據(jù)來(lái)源、既相互作用又相互獨(dú)立的多主題空間要素的集成，構(gòu)建不同尺度的綜合分區(qū)思路，包括評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐帧⒅笜?biāo)體系構(gòu)建、分區(qū)方法選擇、成果表達(dá)等多個(gè)方面。在協(xié)調(diào)各要素空間開(kāi)發(fā)秩序的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)土空間的優(yōu)化配置，增強(qiáng)分區(qū)的科學(xué)性和實(shí)用性。

表2 常用分區(qū)方法述評(píng)Tab.2 Review of different common regionalization methods

4.2 注重對(duì)智能化分區(qū)模型的研究

一方面，綜合分區(qū)具有統(tǒng)籌考慮自然環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩大方面要素，統(tǒng)一協(xié)調(diào)屬性要素與空間要素關(guān)系，考慮區(qū)域變化對(duì)周邊以及更大區(qū)域影響和作用等特征，傳統(tǒng)的分區(qū)方法已無(wú)法滿足綜合分區(qū)的需求。另一方面，隨著計(jì)算模擬與預(yù)測(cè)、專家智能、“3S”等技術(shù)的發(fā)展，為分區(qū)模型的構(gòu)建提供了新的思路與技術(shù)支撐。未來(lái)應(yīng)將科學(xué)發(fā)展的前沿技術(shù)與綜合分區(qū)的業(yè)務(wù)需求相結(jié)合，不斷發(fā)展、豐富、提高和完善分區(qū)方法。深入挖掘“3S”技術(shù)在分區(qū)中的應(yīng)用，融合專家知識(shí)、集體智能與空間模型等方法，注重對(duì)各類智能優(yōu)化算法的應(yīng)用，探索多學(xué)科背景的綜合集成方法體系，結(jié)合綜合分區(qū)統(tǒng)籌考慮自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素、屬性與空間要素的特點(diǎn)，構(gòu)建分區(qū)模型與決策輔助支持系統(tǒng)。

4.3 加強(qiáng)對(duì)國(guó)土空間動(dòng)態(tài)分區(qū)的研究

目前，分區(qū)的指標(biāo)體系和方法主要適用于對(duì)區(qū)域的靜態(tài)描述。雖然有些研究在指標(biāo)選取等方面考慮到區(qū)域的未來(lái)情況，但也只是將發(fā)展?jié)摿Φ让枋鑫磥?lái)變化趨勢(shì)的指標(biāo)與其他靜態(tài)指標(biāo)一同計(jì)算，其本質(zhì)還是描述區(qū)域在某一個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)，并沒(méi)有形成連續(xù)的動(dòng)態(tài)分區(qū)過(guò)程。因此，未來(lái)應(yīng)將時(shí)空動(dòng)態(tài)分析模擬應(yīng)用到綜合分區(qū)中，以避免傳統(tǒng)靜態(tài)分區(qū)對(duì)未來(lái)形勢(shì)估計(jì)的不足，并考慮區(qū)域內(nèi)各要素的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，進(jìn)行基于現(xiàn)狀、面向未來(lái)的動(dòng)態(tài)分區(qū)，模擬未來(lái)近、中、遠(yuǎn)期不同時(shí)間尺度，以及不同發(fā)展方向與政策情景下的區(qū)域狀態(tài)。通過(guò)區(qū)域變化監(jiān)測(cè)，不斷向分區(qū)系統(tǒng)中注入?yún)^(qū)域的最新?tīng)顟B(tài)，借助數(shù)據(jù)同化技術(shù)，支持分區(qū)的動(dòng)態(tài)演變和調(diào)整，更有效地為促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)良性循環(huán)提供支撐。

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