廣西國土空間利用質量評價及時空差異分析

韋蘆桂，周 興，龐 麗

（南寧師范大學自然資源與測繪學院，廣西 南寧 530001）

國土空間是承載人類生存和國民經濟發展的重要載體和核心要素。1978—2016 年期間，我國年均城鎮化以1.01%[1]的速率增長，由于城市的盲目擴張造成的耕地流失、生態空間被擠占[2]、國土開發混亂[3]等問題日益突出。構建科學、合理的國土空間開發格局成為實現區域國土空間可持續發展的重要基礎。黨的十八大以來，習總書記反復強調生態文明建設，提出在現代化建設中，要整體規劃國土空間開發，盡可能集中集約利用國土空間，減少對自然生態空間的占用。2017 年，國家下發的《全國國土規劃綱要（2016—2030）》中更進一步提出科學劃定城鎮、農業、生態空間的重要性[4]，因此在我國經濟發展新常態的背景下，統籌“城鎮、農業、生態”空間用地，對國土空間利用質量進行科學的評價是構建科學、合理的國土空間開發格局以及促進我國國土資源合理開發和保護的重要前提。

目前，學術界對國土空間利用質量評價的研究尚處于探索階段，已有的研究主要集中在內涵、分類、評價等方面。國外關于國土空間利用質量評價的具體研究較少，評價思路和方法主要是借鑒于土地利用、集約利用、質量評價等相關研究[5]。國內關于國土空間質量的研究主要集中在以下2 個方面：一是對國土空間利用質量內涵、評價思路進行理論研究[6-7]；二是對國土空間利用質量評價及系統要素間相互關系進行研究。已有研究多從“三生空間”或其中的單一空間進行國土生態空間質量評價[8-9]，研究方法主要有綜合指數模型、耦合度協調度模型、TOPSIS 評價模型等[10-12]，評價單元多基于城市群尺度展開。綜上所述，關于國土空間利用質量的現有研究角度相對單一，關于省、市、縣域尺度下的“三區空間”利用質量研究仍較少。

基于此，筆者以廣西14 個市為研究對象，從“城鎮—農業—生態”視角并結合研究區的實際概況建立相適應評價指標體系，利用熵權物元模型評價廣西國土空間利用質量，進行時空差異分析，并提出相應對策建議，為提高廣西國土空間利用效率、制定國土空間開發及優化戰略提供參考。

1 研究區域概況及數據來源

1.1 研究區概況

廣西壯族自治區（簡稱廣西）位于我國西南沿海，南臨北部灣，西南與越南接壤，是西南最快速便捷的出海關口，是東盟與中國大陸經濟交往的重要橋梁。全區土地面積約23.67 萬km2，現轄14 個地級市。廣西地勢西北高，東南低，屬山地丘陵性盆地地貌，喀斯特地貌分布較廣，約占廣西土地總面積的38%，土地利用較為困難。近幾年，廣西社會經濟快速發展，2018 年GDP 達20 352.51 億元，相較2017 年增長了6.8%。隨著工業化、城鎮化的加速，在國家實施最嚴格的耕地保護和節約用地制度下，土地生態問題逐漸凸顯，2018 年，廣西水土流失面積達246.41 萬hm2，約占全區土地面積的11%。

1.2 數據來源

以廣西14 個市為基本研究單元，數據主要源于2010—2019 年《廣西統計年鑒》《城市統計年鑒》《廣西環境統計年鑒》及各市統計年鑒、統計公報、環境質量公報等。

2 評價指標體系及方法

2.1 指標體系構建

通過借鑒國內外學者對于國土空間利用質量的概念定義[11-13]，將國土空間利用質量定義為：在一定地域范圍內，人類遵循國土空間自然屬性及其發展規律，從事生產和生活行為而產生的滿足人和自然界發展需求能力的所有特性總和。主要反應國土單元內多種不同屬性綜合影響效應程度。因此筆者從“城鎮—農業—生態”3 個方面構建廣西國土空間利用質量指標體系，具體見表1。

2.2 評價方法

2.2.1 數據標準化及權重的確定 （1）數據標準化方法。采用極差標準化法進行原始數據的處理，方法見公式（1）和（2）。式中，Zij表示第i 個指標第j 年的標準化值；Xij是第i 個指標第j 年的初始值，Ximax和Ximin分別表示第i 個指標在所有研究年份內的最大值和最小值；α=0.9[14]。其中，公式（1）適用于正項指標，公式（2）適用于負向指標。（2）權重確定。采用熵權法確定各個指標的權重（見表1），熵值法已經很成熟，具體計算過程不予贅述。

表1 廣西國土空間利用質量評價指標體系

2.2.2 物元模型 物元模型是蔡文于教授20 世紀80年代提出的，用于研究解決因子不相容的復雜問題，適用于多因子綜合評價[15]。一般步驟是：設定物元—確定物元的經典域和節域—確定待判物元—確定關聯函數—計算綜合關聯度—判定評價級。具體方法見公式（3）～（8）。

（1）建立國土空間利用質量物元矩陣。國土空間利用質量物元可用有序三元組R=（P,C,V），其中R為n 維國土空間利用質量物元，P 為所描述對象，C表示其特征向量的評價指標，v 為特征向量C 對應的量值（實測值）。

（2）建立經典物元和節域物元。國土空間利用質量的經典物元矩陣可表示為：

國土空間利用質量的節域矩陣可表示為：

式中，P0為國土空間利用質量評價標準的第0等級，ci為國土空間利用質量評價指標體系中的指標，區間v0i=為P0關于ci規定的量值范圍，其組成的物元稱為經典物元；由集合國土空間利用質量評價標準等級全體P，區間vpi=為P 關于ci所取得值范圍，其組成的物元稱為節域物元；顯然有v0i∈vpi（i=1，2，…，n）。

（3）計算關聯函數值。關聯函數表示物元的量值取值為實軸上一點時物元復合要求的范圍程度。廣西國土空間利用質量的關聯函數定義為：

其中

（4）綜合關聯度及判別準則。若vk∈vpk，則由公式（8）計算p 與P0的綜合關聯度。

根據物元模型中的經典域和節域計算可得經典域和節域物元矩陣，它對國土空間利用質量標準的參照也是關鍵環節之一，目前國土空間利用質量評級評價還沒有統一的標準，參考相關學者研究[11]以及廣西實際情況將廣西國土空間利用質量劃分為4 個等級：高質量（Ⅰ）、中高質量（Ⅱ）、中低質量（Ⅲ）、低質量（Ⅴ）。同時參照《生態市、生態省建設指標（試行）》的標準值、全國平均值、《國家環境保護模范城市考核指標實施細則》等標準及相關國土空間利用質量評價研究成果確定廣西國土空間利用質量的評價標準，即評價區經典域物元和節域物元矩陣，如表2所示。

3 結果與分析

3.1 廣西國土空間利用質量時間變化分析

3.1.1 廣西國土空間利用質量整體情況分析 由公式（1）～（8）計算出廣西2009—2018 年國土空間利用質量對應高質量（Ⅰ）、較高質量（Ⅱ）、中等質量（Ⅲ）、低質量（Ⅴ）4 個等級的綜合關聯度，并根據最大值原則[16]判斷各年份和各城市所處利用質量等級（表3）。根據評價等級結果，繪制2009—2018 年廣西國土空間（S）和3 個子系統空間城鎮空間（A）、農業空間（B）、生態空間（C）及廣西14 個市的國土 空間利用質量等級時序變化趨勢圖（圖1 和圖2）。2009—2018 年，廣西國土空間利用質量等級由低向高轉化。城鎮空間中城鎮化率和社會發展投資、城鎮居民可支配收入、地均二、三產業產值等經濟條件的持續增加以及交通、教育、衛生等公共服務水平在不斷提高，城鎮空間效益水平逐年提升，此外，雖然城鎮化率的提高也給生態空間增加壓力，但森林覆蓋率、自然保護區域、空氣質量等一直在“中等—較高質量”浮動，各指標共同作用使得生態空間效益水平沒有出現較大下降趨勢，而主要體現在了農業空間中人均耕地面積的不斷減少和耕地糧食貢獻率、土地墾殖率的降低。

表2 經典域和節域沒模型矩陣

圖1 2009—2018 年廣西國土空間利用質量變化趨勢

圖2 2009—2018 年廣西各市國土空間利用質量變化趨勢

3.1.2 廣西國土空間各子系統空間利用質量情況分析 依據表3分析，2009—2018年，城鎮空間利用質量由“低質量”轉為“較高質量”水平，主要是因為城鎮空間中占較大比重的地均固定資產投資和城鎮化率分別較穩定的保持在“中等質量”和“較高質量”水平，且變化幅度較小，有效的人口政策使人口總數保持較穩定的速率增長，城鎮化進程的加快使地區經濟水平提高，居民日常住房、生活保障水平在逐年提高，促進城鎮空間利用質量整體水平的提高；對于農業空間而言，2009—2018 年，利用質量從“中等質量”轉化為“較高質量”，其中農業空間中占比最大的土地墾殖率、人均耕地面積于2009—2014 年均在下降，雖然有效灌溉系數、地均農林牧漁業總產值、耕地糧食貢獻率等指標在提高，但均處于“中等質量”，2015 年農業空間質量依舊沒能實現“中等”向“較高”質量的跨越，2015—2018 年，土地墾殖率和各指標在不斷提升，有利于農業空間利用從“中等質量”向“較高質量”轉化；對于生態空間而言，2009—2018 年，利用質量從“低質量”提升為“高質量”，但總體呈“較高質量”水平。在生態空間占權重較大的人均公園綠地面積、森林覆蓋率和自然保護區面積比例這3 項指標基本保持上升趨勢，SO2排放強度有所下降，生態空間各指標相互影響和作用最終拉動生態空間關聯度水平的上升，使生態空間利用質量水平不斷提高。

表3 2009—2018 年廣西國土空間利用質量綜合關聯度及利用質量等級

3.1.3 廣西各市國土空間利用質量情況分析 從廣西各城市來看，2009—2018 年國土空間利用質量變化趨勢類型可分成3 類，第一類城市有南寧、柳州、桂林和北海，它們的國土空間利用質量變化趨勢較為相似，2009 年國土空間利用質量狀態除柳州處于“低質量”外，另外3 個城市均處于“中等質量”水平，2012—2014 年間，4 個城市相繼進入“較高質量”和“高質量”狀態，并保持較好的發展態勢，在2018 年，南寧和北海率先達到“高質量”水平，柳州和桂林依舊保持“較高質量”水平發展；第二類城市有梧州、防城港、欽州、貴港、玉林、來賓和崇左共7 個城市，相較于第一類城市的國土空間質量變化趨勢，它們在2009 年均處于“低質量”水平，并集中于2010—2013 年向“中等質量”等級轉化，到2018 年均達到“較高質量水平”；第三類城市有百色、賀州和河池，這3 個城市在2009—2018 年間，國土空間利用質量總體水平較低，等級狀態不穩定且升降變化也更為明顯，其中百色國土空間利用質量等級變化最為明顯，分別以2013 年、2015 年、2017 年為變動節點，在“低質量—中等質量”區間轉化，并在2018 年達到中等質量。總體上說，廣西14個市國土空間利用質量水平雖然明顯波動，但大體上均呈現出上升的趨勢，發展總體是朝著良性的方向。

3.2 廣西國土空間利用質量空間變化分析

以市為單元，選取2009 年、2014 年、2018 年作為典型年份分析廣西14 個市的國土空間利用質量及城鎮、農業、生態3 個子空間的利用質量情況及分布狀況，結果見表4 和圖3。2009—2018 年廣西各市國土空間質量等級具有一定的集聚效應，在空間上大致呈桂西北—桂東南逐步上升格局分布，且以崇左、百色、河池及梧州等處于“中等質量”和“較高質量”水平為主體構成的“倒C 型”格局分割南寧、北海、柳州及桂林等質量利用水平較高的城市。具體從3 個子系統空間變化來看，2009—2018 年，廣西城鎮空間利用具有“團狀集聚，中部優先”的空間分布特征。其中南寧和柳州一直領先于其他各市，南寧和柳州不僅分別是廣西首府和廣西第一大工業城市，也是二三產業的集聚城市，能引導大量商貿交流和人口聚集，因此城市經濟發展迅速，城鎮化水平、城鎮路網密度、科、教、文、衛等設施完善，空間效益水平較高；城鎮空間利用總體水平次于南寧和柳州的主要是以北海、欽州、防城港等屬于北部灣國家級重點的城市群，具有臨海發展的區位優勢，容易招商引資、擴大發展，因此該地區基礎設施、公共服務等條件能承受較強規模的人類活動和經濟發展，城鎮空間利用水平提升潛力較高。而來賓、崇左、百色、賀州等市由于歷史和地理因素，經濟發展滯后，該地區人口密度、城鎮化水平、地均二三產業GDP 等經濟指標處于較低水平，城鎮空間利用水平較低。

2009—2018 年，農業空間較高和高質量利用空間基本分布在土地資源條件較好的桂中、桂南地區，且以片狀形式集聚。其中南寧、貴港、玉林這3 個城市的農業空間利用質量水平基本同步，且領先其他各市；來賓和桂南地區的北海、防城港、崇左等市僅隨其后，主要原因：桂中、桂南地區土地肥沃，耕地資源較豐富，土地墾殖率相對較高，近年糧食播種面積、基礎電力及農業生產的大規模投入，桂中、桂南地區的農業空間規模發展態勢良好，空間效益水平較高。農業空間低和中等利用質量空間包括百色、河池、柳州、桂林、賀州、梧州，主要在桂西北地區和桂東北地區，該地區喀斯特地貌集中連片分布，耕地資源較少，且大部分地區耕地的土壤肥力不高，人均耕地面積和土地墾殖率等指標均基本處于中等水平以下，農業自然生產條件較差，在農業空間規模的擴大及利用程度的增強方面均有所限制。

表4 2009—2018 年廣西各市國土空間利用質量等級

圖3 2009—2018 年廣西國土空間質量空間差異

2009—2018 年，生態空間利用質量變化較明顯，整體上看呈現“西北部高，東南部低”且具有連片均衡分布的空間特征。其中生態空間較高和高質量利用空間主要分布在桂北、桂西北和桂東北，主要包括百色、河池、桂林、賀州、梧州等城市，該地區生態資源豐富，自然保護區覆蓋率較大，區域內水資源充沛，森林覆蓋率較高，且是廣西水源涵養和水土保持的重要區域，生態空間的規模及保障水平均較高。生態空間中等質量及低質量利用空間主要分布在桂南地區，該地區生態資源不豐富，大部分以城市開發建設為主，資源過度開發、水土資源不合理利用、空氣的污染問題較突出，因此森林覆蓋率、污水處理率、空氣質量優良率幾乎處于“中等質量”水平，即使該地區地形較為平坦、交通便利，但在社會經濟快速發展的同時未能科學合理地利用生態空間。

4 結論與建議

基于“城鎮、農業、生態”3 類空間視角，運用物元模型對2009—2018 年廣西國土空間利用質量進行評價及時空差異分析，得出結論：時間變化上，廣西國土空間利用質量整體水平呈上升趨勢，其中農業空間變化較穩定，城鎮空間和生態空間波動幅度較大，對區域空間利用質量總體水平影響較大，土地墾殖率、人均可利用水資源、空氣質量達標率等指標一直浮動在“低—中等”狀態，影響區域國土空間利用質量水平的提高；空間差異上，大致呈現出桂西南—桂東逐步上升的分布格局，其中城鎮、農業、生態3 個子系統的空間利用在空間分布上也各具差異，且均呈現出4 個利用質量等級類型，但總的來說，其特征與各城市經濟社會發展趨勢基本吻合。

基于以上研究結果，對廣西國土空間利用質量提升提出以下建議：（1）對于城鎮空間，要優化城鎮用地和布局，充分利用低效用地，提高城鎮空間利用強度，同時廣西要繼續依托西部大開發、東盟、北部灣經濟開發區等國家政策和資金的支持，加大對各市鎮的優勢產業和基礎設施的建設投入，促進產業集聚、設施保障、城鎮化水平及城鎮空間利用效益的提升；（2）對于農業空間，要強化耕地和基本農田保護，在保障現有耕地資源數量穩定的同時要加大土地整復墾力度，增加耕地面積；同時完善農用地基礎設施，改善農業生產條件，加強“農牧漁結合，種養一體化”生產，大力提高農業各類資源和空間利用率；（3）對于生態空間，要合理控制城市擴張速度，守好各市生態紅線區域內本底資源，促進生態空間自然保障水平的提高，同時要結合當地實際情況，轉變經濟發展方式，積極向“低成本、少污染、高產出”的產業發展，加大對生態治理的合理投入，緩解生態環境的承載壓力，促進生態空間利用水平的提高。