基于三生空間的汪清縣城市國土空間開發建設適宜性分析

黃夢佳，齊 魯，李淑杰，杜婉婷，曹競文

(吉林大學 地球科學學院，吉林 長春 130061)

0 引言

經濟社會的迅速發展，促使城市空間建設不斷推進。隨著我國國土開發建設格局的劇烈變化，自然空間逐年減少，生態、生產及生活空間內部矛盾難以協調，國土空間開發適宜性評價的重要性逐漸凸顯[1]。城市國土空間開發建設適宜性是指在一定技術條件下，國土資源作為建設用地利用的適宜程度，也即將其他功能的國土空間轉化為城市生產、生活等空間的適宜程度[2]，其受地形地貌、人類活動以及經濟社會等諸多因素影響。近年來因城市化進程的不斷加快，建設用地逐年增加，城市空間結構失衡，三生空間也即生態、生產和生活空間相互擠占，導致土地利用率較低，浪費嚴重[3]，雖然我國積極開展土地整治等措施，力圖在開發建設中減少空間矛盾，但效果并不理想。因此，為解決上述矛盾，優化國土開發格局，促進經濟社會持續發展，結合國土空間用途綜合分析其開發適宜性十分重要。

國內外對于建設用地開發適宜性的評價由來已久，國內學者研究工作起步較晚，但從農用地到非農用地的研究也取得了一些成果，涉及適宜性評價指標、評價方法以及適宜性評價實際應用等方面[4-10]。總體來看，國內學者較傾向利用GIS平臺從復合視角對研究區域進行適宜性綜合評價，功能用地則偏向于農村居民點以及城鎮建設用地，且大多通過構建一套適宜性指標對現實情況做出分析，但不同地類空間在研究時受到的限制、評價指標的選取往往存在差異，對不同功能用地進行更多更具體的分析是目前研究的深化拓展方向。國土空間按功能用途可分為生態、生產以及生活空間，關于三生空間劃分的探索有著不同的方式[11-14]，我國主要分為2種：一種是根據研究實際建立不同評價體系，利用權重計算劃分，確定生態、生產以及生活空間；另一種是以土地利用功能為基礎，進行歸并分類，該方法實現了土地功能與土地利用的銜接，為城市國土開發建設適宜性評價提供了一個新的思路。

汪清縣城市三生用地結構失衡，研究其城市國土空間開發建設適宜性較為重要。因此，本文通過土地利用分類體系，以吉林省汪清縣為研究對象，在守住耕地保護和生態保護等紅線范圍的基礎上，從生態、生產和生活功能出發，劃分出三生空間，并根據不同功能確定各類空間開發建設適宜程度。通過對研究區開發建設適宜程度的分析，優化國土空間開發格局，為城市國土空間開發秩序提供參考依據，以促進人口、資源與環境的協調發展。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

汪清縣地處吉林省東部，延邊朝鮮族自治州東北部，東經129°51′～130°56′、北緯43°06′～44°03′，東接琿春市，西同敦化市毗鄰，南連圖們、延吉市，北與黑龍江省寧安、穆棱、東寧縣接壤，地處長白山東麓，緊靠東北亞經濟貿易區。汪清縣屬北半球西風帶中溫帶季風氣候區，東長夏短，四季分明，具有春季和暖風大，夏季短促多雨，秋季涼爽晴朗，冬季漫長寒冷的特點。

汪清縣區域面積9016 km2，是吉林省縣級區域面積第二大縣，少數民族較多，屬多民族聚居區域。汪清縣人民政府駐汪清鎮，下轄8個鎮、1個鄉：汪清鎮、大興溝鎮、天橋嶺鎮、羅子溝鎮、百草溝鎮、春陽鎮、復興鎮、東光鎮、雞冠鄉。林地面積分布廣泛，資源豐富，占汪清縣總面積的80%以上，河流水系發達，地下水豐沛，素有“木業之都”、“魚米之鄉”的美稱。

1.2 資料收集及數據整理

本研究涉及到土地地類數據、基本農田矢量數據、生態紅線矢量數據以及坡度地形數據等。其中地類數據來源于2017年汪清縣土地調查數據庫；基本農田以及生態紅線數據來源于汪清縣土地整治數據庫；坡度地形數據來源于汪清縣DEM。通過對所需數據進行初步篩選、歸類整理，以保證研究的持續進行。

2 研究方法與過程

2.1 三生空間分類體系

在汪清縣土地利用現狀的基礎上，按照生態功能、生產功能以及生活功能劃分三生空間。在三生空間劃分時，同一地類可能存在多種功能，本文以各地類最主要的功能為劃分依據，結合相關研究成果[12，15]，具體地類的分類體系見表1，三生空間劃分結果見圖1。

本文將生態空間劃分為生態調節空間及生態容納空間。生態調節空間中在生態紅線保護范圍內的不可開發建設的區域，開發建設適宜性較低，生態紅線范圍以外的其余地類空間，在國土空間開發建設時無生態方面的限制，但需考慮開發建設可行性等；生態容納空間在開發建設時可行性較強，幾乎不受生態保護限制，此處包括鹽堿地、沼澤、沙地、裸地。生產空間按照生產功能劃分為工業生產空間與農業生產空間。農業生產空間中用于生產的地類主要為耕地，包括水田、水澆地、旱地，涉及基本農田、永久基本農田等范疇，在開發建設時受耕地保護等限制，其適宜性略微不同；工業生產空間主要包括采礦用地，用于第二產業的生產。生活空間是為人們提供居住、休閑、娛樂等的場所，根據城鄉建設差距將其分為城市生活空間與農村生活空間。

表1 三生空間分類體系

圖1 汪清縣三生空間分布圖

2.2 三生空間開發建設轉移梯度

生態、生活和生產空間在進行開發建設適宜性評價時，受到的限制各有不同，在三生空間劃分的基礎上，結合吳燕娟等[17]的相關研究，構建不同用地開發建設轉移梯度，初步確定汪清縣國土空間開發建設適宜性。為使適宜性具有可比性，本文在科學合理的前提下結合上述研究將開發建設適宜程度劃分為4個等級，即比較適宜、一般適宜、臨界適宜和不適宜。比較適宜指適宜程度較高，開發建設時一般沒有限制的區域；一般適宜指適宜程度一般，開發建設時僅需稍加改善即可利用的區域；臨界適宜指建設開發程度低，利用相對困難的區域；不適宜指開發建設適宜程度極低，不適合開發利用的區域。參考相關研究成果，結合汪清縣實際，通過確定不同地類轉移梯度初步明確研究區開發建設適宜性，具體來看，城市國土空間開發建設受土地功能差異、保護政策及建設難易程度等因素限制，在用地轉移時梯度各不相同，用地轉移梯度的0、1、2、3分別表示比較適宜、一般適宜、臨界適宜和不適宜。例如耕地等轉換為城市國土空間開發建設用地，其包括功能變換及基本農田限制，可將其劃分為2～3個梯度，村莊等作為建設用地在轉換為城市建設用地時，可看做轉移1個梯度。劃分結果見表2。

2.3 三生空間開發建設適宜性

2.3.1 生態空間開發建設適宜性 生態空間開發建設適宜性主要從生態保護底線方面考慮，生態功能越強則開發建設適宜性越弱，生態保護底線是國土空間開發建設的一個重要限制因素，生態保護底線數據來源于《延邊朝鮮族自治州土地利用總體規劃(2006～2020年)》數據庫，包括風景名勝區、生態環境安全控制區和自然與文化遺產保護區。汪清縣主要涉及生態休閑度假旅游區，部分重要水源保護區、濱海防患區和河湖及蓄滯洪區，以及各種地質和森林公園、自然保護區的核心區等。

表2 基于三生空間的國土空間開發建設適宜性劃分表

將汪清縣生態空間與生態保護紅線矢量數據相疊加，在生態保護底線范圍內的屬于不適宜開發建設部分；生態調節空間中除去在生態保護紅線范圍內的部分，綜合考慮其轉移為建設用地的難易程度將其劃分為臨界適宜；生態容納空間生態功能較弱，開發建設可能性相對較強，其轉移為建設用地可視為1個梯度，其為一般適宜；由于汪清縣是“木業之都”，林地在汪清縣具有重要地位，也即生態空間，此處無比較適宜開發建設的空間。

清潔機器人的驅動力是由履帶節對驅動鏈輪的反向作用力提供的。由牛頓第三定律可知作用力和反作用力是大小相等方向相反，所以驅動鏈輪對履帶節的作用力的大小決定了驅動力的大小。驅動鏈輪對履帶的作用力由驅動電動機提供。公式表示為：

2.3.2 生產空間開發建設適宜性 生產空間主要以土地資源為生產對象，本文分為農業生產空間和工業生產空間。生產功能最基本的限制是地形地質因素，將生產空間與地形矢量圖層疊加，由于坡度小于15°為可用于建設的區域，15°～25°為可經過改造的建設區域，本文依據坡度級別簡單將其劃分為4個適宜性等級，劃分方式見表3。在將地形因素與生產空間疊加的基礎上，考慮不同地類轉移梯度，結合地類轉移梯度結果，綜合確定生產空間開發建設適宜性程度。在考慮轉移梯度時，工業生產空間涉及地類作為城市建設用地的一種，其轉移梯度視為0，為比較適宜開發建設區域。農業生產空間包括耕地、園地、林地等，其主要限制為基本農田，基本農田中的永久基本農田作為不可開發建設的區域，其為不適宜開發建設區域；永久基本農田外的基本農田開發建設適宜性較弱，為臨界適宜；基本農田以外的耕地等開發建設適宜性較強，為一般適宜。

2.3.3 生活空間開發建設適宜性 汪清縣地處吉林省東部山區，開發建設適宜性評價應考慮到地形地貌、水資源、交通便捷度等影響，查閱相關文獻，根據研究區實際情況構建開發建設適宜性評價體系，同時利用主客觀相結合的方式確定各指標權重(表4)，最終通過計算劃分適宜性等級。

表3 生產空間開發建設適宜性劃分方式

表4 生活空間開發建設適宜性評價體系

坡度：將汪清縣坡度數據劃分為4個等級，<5°(100分)、5°～15°(80分)、15°～25°(60分)、>25°(40分)。

海拔：海拔較高，不利于人類生活，低海拔(100分)、中海拔(80分)、高海拔(60分)、超高海拔(40分)。

活動斷層：根據《建筑抗震設計規范》的規定，將距離重大斷層>900 m設為100分，700～900 m為80分，500～700 m為60分，<500 m為40分。

交通通達度：交通對人類居住活動有著較大影響，交通便捷的地區往往更適合開發建設。利用汪清縣道路矢量數據制作緩沖區，按照距離道路中心的遠近賦予相應分值，<500 m設為100分，500～1500 m為80分，1500～3000 m為60分，>3000 m為40分。

地下水規模：汪清縣地下水資源豐富，且水質良好，因此僅選用地下水規模這一指標來反映地下水環境情況，利用自然斷點法劃分出4個等級，從高到低依次為100分、80分、60分、40分。

3 結果與分析

3.1 國土空間開發建設適宜性總體分析

通過上述三生空間開發建設適宜性評價，確定出汪清縣國土空間開發建設適宜程度(表5)。根據上述開發建設適宜性等級確定方式得到汪清縣國土空間開發適宜性分布圖(圖2)。

表5 汪清縣國土空間開發建設適宜性統計表 hm2

2017年汪清縣生態、生產和生活空間面積分別為792848.98、74457.29和8384.05 hm2。可以看出三類空間總面積差別較大，生態空間面積最大，生活空間面積最小。從空間上看，汪清縣生態空間各鄉鎮均有分布，且面積較廣；生產空間主要分布在西部地區以及葦子溝鎮；生活空間主要集中在各鄉鎮中心地區。汪清縣不適宜開發建設的區域較多，面積為794725.35 hm2，以生態保護空間和永久基本農田為主；比較適宜的區域面積為4294.65 hm2，主要是已作為建設用地的區域；一般適宜區域面積為4615.24 hm2，以農村生活空間和部分農業生產空間為主；臨界適宜區域面積為72055.08 hm2，主要為生態調節空間中生態保護紅線外的區域。

汪清縣生態空間中不適宜開發建設區域面積為785296.09 hm2，占生態空間總面積的99.05%，由于汪清縣是木業之都，以生態空間為重，不適宜開發建設區域比重較大；而比較適宜開發建設區域面積為0.00 hm2，一般適宜面積254.79 hm2，臨界適宜面積7298.09 hm2，所占面積比例均不高。

生產空間開發建設適宜性中臨界適宜的空間面積比重較大，總面積為64756.98 hm2，占生產空間面積的86.97%，而比較適宜、一般適宜以及不適宜空間的面積分別為954.34、177.83和8568.14 hm2，分別占生產空間面積的1.28%、0.24%和11.51%。

生活空間開發建設區域中除臨界適宜外，其余適宜等級分布較均勻，其中臨界適宜面積為0.00 hm2，比較適宜、一般適宜以及不適宜面積分別為340.31、4182.62和861.12 hm2，分別占生活空間面積的39.84%、49.89%和10.27%。

圖2 汪清縣國土空間開發建設適宜性分布圖

3.2 國土空間開發建設適宜性鄉鎮分析

2017年汪清縣各鄉鎮開發建設適宜等級面積統計見表6，從鄉鎮角度來看，汪清縣各鄉鎮適宜性有較大差別，但總體上不適宜開發建設區域在各鄉鎮所占比例較多；從臨界適宜區域看，羅子溝和大興溝鎮所占比例較高；而比較適宜與一般適宜面積差距不大，在各鄉鎮均勻分布。

各鄉鎮中心地區及附近空間地域適宜性較好，各鄉鎮比較適宜、一般適宜以及臨界適宜空間經不同程度改造后，可用于開發建設的區域空間面積較多的有羅子溝鎮和大興溝鎮，分別為20361.83和17776.35 hm2，而占所屬鄉鎮總面積的百分比較高的為汪清鎮、大興溝鎮以及羅子溝鎮，所占比例分別為19.60%、17.61%以及14.76%，其余鄉鎮所占面積和占比均較低。可以看出，汪清縣作為“木業之都”，其生態價值較高，未來開發建設時應著重考慮其生態價值，避免盲目開發建設，造成土地資源浪費，根據其生態導向綜合考慮，促進汪清縣國土資源優化利用，進一步調整國土空間格局。

表6 汪清縣各鄉鎮適宜性統計表 hm2

4 討論與結論

汪清縣各鄉鎮經適當改造后可用于國土空間開發建設的區域較少，在一定程度上可以看出其生態功能較為重要。國土空間適宜性評價是國土空間開發建設的重要環節，本文在參照相關研究成果的基礎上，將汪清縣劃分為生態、生產、生活三類空間，各類空間根據其所受到的不同限制進行考量，同時結合開發建設適宜轉移矩陣，得到汪清縣開發建設適宜性分布結果，整體上看，此方法結合地類功能、政策限制以及自然條件，具有較大可行性；但同時由于數據獲取的難易程度，在進行建設用地適宜性評價時，選取的限制因素考慮不夠全面，在未來開發建設時可在此基礎上適當增加限制因素加以考慮。

本文將三生空間應用于國土空間開發建設適宜性評價，以汪清縣為研究對象，利用三種空間不同功能用途確定限制條件，從而對研究區域進行適宜性分析，確定其適宜程度及空間分布格局，結果表明：

(1)汪清縣生態空間面積為792848.98 hm2，在各鄉鎮均有大面積分布，一般適宜、臨界適宜與不適宜分別為254.79、7298.09和785296.09 hm2；生產空間面積為74457.29 hm2，集中分布在汪清縣東部地區，比較適宜、一般適宜、臨界適宜和不適宜分別為954.34、177.83、64756.98和8568.14 hm2；生活空間為8384.05 hm2，主要分布在各鄉鎮中心地區，比較適宜、一般適宜與不適宜分別為3340.31、4182.62和861.12hm2。

(2)汪清縣不適宜開發建設的區域居多，面積達794725.35 hm2，占汪清縣國土面積的90.75%，生態空間、生產空間和生活空間分別占89.68%、0.98%和0.10%，生態空間面積較大；臨界適宜區域為72055.08 hm2，占比為8.23%，生態空間、生產空間和生活空間分別占0.83%、7.39%和0.00%，以生產空間為主；比較適宜區域面積為4294.65 hm2，占比為0.49%，生態空間、生產空間和生活空間分別占0.00%、0.11%和0.38%，以生活空間為主；一般適宜區域面積為4615.24 hm2，占比為0.53%，生態空間、生產空間和生活空間分別占0.03%、0.02%和0.48%，也以生活空間為主。

(3)總體來看，汪清縣各鄉鎮不同適宜等級土地經相應改造后可用于國土空間開發建設的區域較少，其中占比較高的有汪清鎮、大興溝鎮以及羅子溝鎮，但占比均不到20%，其余鄉鎮比例更低。未來發展應注重其生態價值，在開發建設時進行合理規劃，提高土地利用效率。