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        江西省三生空間結(jié)構(gòu)時空格局的多尺度分析

        2020-07-08 00:39:58陳錢錢舒曉波曾凡彬
        水土保持研究 2020年4期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)功能

        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實驗室, 南昌 330022)

        隨著城鎮(zhèn)化進程的加快,城鄉(xiāng)建設(shè)用地不斷擴張,生產(chǎn)空間、生活空間的擴展與生態(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,并構(gòu)建了五形向量空間構(gòu)成評價體;呂立剛等[2]從“三生”土地及空間功能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型特征及其對生態(tài)環(huán)境的影響規(guī)律進行了定量分析;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)價值;黃金川等[4]圍繞三生空間的內(nèi)涵分類對國土空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃進行了系統(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:(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)濟為導(dǎo)向,結(jié)合生態(tài)、社會[9-11]等構(gòu)建“三生空間”體系,較少從“三生”功能方面去識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價體系[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)的時空特征,為江西省城市國土空間功能識別和優(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)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)等模型[14-15],對江西省“三生”空間功能結(jié)構(gòu)進行跨時空多尺度多維計量分析。計量模型及內(nèi)涵見表1。

        表1 “三生”空間功能結(jié)構(gòu)與格局評價指標(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個地市內(nèi)所轄92個區(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年為時間點,將其分類數(shù)據(jù)按“三生”空間功能分類方案進行歸類及計算得到各縣市區(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)進行多維計量測算,計算出江西省各縣市“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,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,這4個城市個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,其中生態(tài)用地比例高達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,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,其中贛州南部山區(qū)地區(qū)占4個,西南山區(qū)占3個;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,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,南昌、新余、鷹潭、吉安、上饒地區(qū)呈現(xiàn)出先減后增型趨勢,而宜春多樣化指數(shù)處于不變趨勢,其中九江處于持續(xù)下降趨勢。

        表3 江西省各地級市“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0.9,贛南山區(qū)的大余縣、崇義縣、全南縣、會昌縣、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。其中南昌地區(qū)和上饒地區(qū)呈現(xiàn)出先增后降型趨勢,其他地級縣市均出現(xiàn)下降趨勢。

        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)勢度分析 由表3和圖3A—C可知,研究區(qū)市域優(yōu)勢度平均水平為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)勢度,而南昌和新余兩地優(yōu)勢度最低,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)勢度指數(shù)看,研究區(qū)縣域平均優(yōu)勢度水平為1.07,表明整體優(yōu)勢度明顯,“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)勢度指數(shù)距平均水平浮動區(qū)間達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)勢度指數(shù)分布整體上出現(xiàn)下降趨勢,優(yōu)勢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,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。

        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)勢度呈現(xiàn)顯著的負相關(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、會昌、大余、崇義、宜黃等縣均勻度指數(shù)遠低于研究區(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,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,南昌、九江、新余、鷹潭、吉安、上饒呈現(xiàn)出先降后增趨勢。

        圖3 2006年、2010年、2015年江西省優(yōu)勢度指數(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)濟發(fā)展水平不高,揭示江西省應(yīng)該轉(zhuǎn)變其經(jīng)濟發(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,表明借助多維計量模型進行國土空間功能識別方法具有可行性,可以更好地促進落實“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。

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