長江經濟帶“三生”空間時空格局演變分析

■梁 甜 楊 霏 羅胤晨 文傳浩

一、引言

長江經濟帶既是我國經濟密度最大的流域經濟地帶，也是我國生態文明建設的先行示范帶。推動長江經濟帶發展是黨中央做出的重大決策，是關系國家發展全局的重大戰略，對實現“兩個一百年”奮斗目標、實現中華民族偉大復興的中國夢具有重要意義[1]。然而，由于過去的無序利用和過度開發，長江經濟帶生態環境惡化，生態功能一度不堪重負，“生產—生活—生態”空間結構比例也曾嚴重失衡。2016年以來，習近平總書記連續前往長江上、中、下游調研，三次主持召開專題座談會，深刻闡釋長江經濟帶“共抓大保護、不搞大開發”的辯證關系和戰略考量，并就新形勢下加強我國生態文明建設，明確指出要走出一條生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路[2]。“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要也明確提出要逐步形成城市化地區、農產品主產區、生態功能區三大空間格局。基于此，本文以長江經濟帶為典型研究區，研究其“三生”空間的時空格局演變，以期為長江經濟帶國土空間優化和生態文明建設提供決策參考。

二、文獻綜述

作為生態文明建設理念下國土空間規劃最直接、最重要的目標載體，“三生”空間的相關理論研究和地方實踐已成為學術研究前沿和國土空間規劃亟須解決的問題。當前研究者在“三生”空間內涵定義、識別和分類方法、空間優化發展等方面進行了探索研究，為本文開展相關研究奠定了堅實的理論基礎、方法指導和實踐經驗。一是對“三生”空間內涵定義的研究，主要有“空間功能論”“空間用地論”“空間實踐論”，如黃金川、黃安等認為，以某一功能主導的空間可以確定為這一類型空間，以空間所承載或表現出的某種特定功能為依據來界定“三生空間”的內涵[3-4]；朱媛媛、扈萬泰等認為“三生”空間可以用不同用地性質來界定，這樣具有很強的可操作性，有利于實踐中的空間識別操作[5-6]；劉燕以實踐活動為依據界定“三生”空間，將空間理解為人類實踐活動的場所和結果，如“生產空間是勞動活動的空間存在形式”，是“生產什么，如何生產的空間場域和空間結果”[7]。二是對“三生”空間識別和分類方法研究，從土地利用角度目前有幾種具有代表性的識別和分類體系（表1）：扈萬泰等基于不同土地的單一功能，以城鄉規劃用地分類為基礎，分別從城鄉全域、城鎮區域、鄉村區域探討了不同空間區域視角下的生產、生活、生態空間的對象內容，建立了不同空間區域視角下的“三生”空間分類體系[8]；張紅旗等將生態用地的概念融入土地的主體功能，構建了“三生”用地分類體系[9]；劉繼來等辯證分析了土地利用功能與類型的關系，結合國家土地利用分類標準，構建了“三生”用地評分分類體系，該分類方法在一定程度上反映了“三生”空間本質上是人地關系地域系統演進和分異的結果[10]；李廣東等從土地功能、生態系統服務和景觀功能綜合的視角構建城市生態—生產—生活空間功能分類體系，并以生態系統服務價值評估為基礎系統整合空間功能價值量核算函數群[11]；鄒利林等以土地利用的產業、社會和管理屬性為依據，將縣域土地劃分為17個類型，提出了“三生”用地的數量和組合結構[12]。三是對“三生”空間優化發展研究，理論基礎主要有區域可持續發展理論、人地系統耦合理論、系統科學理論、空間均衡理論和共同體理論等，著眼點主要是基于國土空間利用質量的優化[13-15]，基于適宜性評價和承載力的優化[16-17]，基于比較優勢的優化[18-19]。

表1 “三生”空間分類和識別方法的相關研究

經梳理發現，“三生”空間識別和分類方法是研究“三生”空間的關鍵，其判別標準具有一定的尺度依賴性，微、宏觀研究適用不同的體系。目前研究尺度偏重于全國、城域或縣域、鄉鎮單元，較少關注特殊尺度或特殊地理單元的空間分析。本研究以長江經濟帶為研究區，屬中觀尺度，時間維度橫跨2000—2020年，利用地理信息技術以及標準差橢圓等方法，探討長江經濟帶“三生”空間的格局演化特征。

三、研究區概況

長江經濟帶西起云南，東至上海，橫跨11個省市，總面積205.23萬km2，占我國國土面積的21.4%（圖1）。長江經濟帶是橫跨我國東中西三大地理板塊的核心流域地區，是中央重點實施的“三大戰略”區域之一，也是我國生態文明建設的示范帶。根據《中國統計年鑒2021》數據，2020年，長江經濟帶常住人口達6.06億人，占全國人口總數的42.98%，GDP為471579.6億元，占全國GDP總量的46.42%。長江經濟帶土地利用類型多樣，以耕地、林地、草地為主。

圖1 長江經濟帶區位圖

四、數據來源與研究方法

（一）數據來源

本文所使用的土地利用數據分辨率為1km×1km的柵格數據，來源于中國科學院地理科學與資源研究所資源環境科學與數據中心（https://www.resdc.cn/），其他社會經濟數據來源于國家統計局（http://www.stats.gov.cn/）。

（二）研究方法

標準差橢圓（Standard Deviational Ellipse，SDE）最早由Lefever提出[20]，現被廣泛應用于自然、社會、經濟領域空間發展格局研究。該方法是分析要素空間運動方向的一種分析方法，可識別研究區域地理要素中心位置變化及遷移趨勢，通過對比同一要素前后年份的幾何中心坐標，長、短軸，方位角，橢圓面積以及扁率變化情況，可以解釋長江經濟帶“三生”空間分布的中心性、方向性、展布性、空間集聚性等特征。

（三）“三生”空間識別評價體系

“三生”空間分為生產空間、生態空間和生活空間，合理地構建“三生”空間識別評價體系是分析“三生”空間時空格局的前提。由于目前暫無統一的識別和評價標準體系，研究者根據自己的研究區域和內容，會構建不同的識別和評價體系。本文以土地利用功能為出發點，依據不同土地類型對應的“三生”功能的強弱，從而劃分“三生”空間的格局，主要參考劉繼來等建立的分類系統和國家土地利用分類方法，將研究區土地利用類型分為7個一級類和26個二級類[21]。其中7個一級類分別為耕地、林地、草地、水域、城鄉工礦居民用地、未利用地和其他用地，并按對應地類的“三生”功能分進行賦值。若某地類生態功能占主導，則生態功能賦值為最高分5分，相反賦值最低分0分，以主導功能作為識別空間類型的依據。基于土地利用類型的“三生”空間識別體系如表2所示。

表2 基于“三生”空間的長江經濟帶土地利用分類賦值表

再利用ArcGIS的重分類空間分析方法，將原始1km分辨率柵格影像按表2的標準進行重分類賦值，以長江經濟帶十一省市為研究區，制作1km×1km矢量格網作為識別單元。通過分區統計每個格網中的“三生”功能分值，并采取樣方比例法識別長江經濟帶“三生”空間。“三生”空間功能分值格局圖根據數據自身特點，采用“自然斷點法”調整節點值后劃分三個層級。

五、結果分析

（一）生產空間分布格局

生產空間是創造物質資料的根本力量，是“三生”空間發展的關鍵環節[22]。從2000—2020年長江經濟帶生產空間格局圖來看（圖2），長江經濟帶生產空間主要分布在下游地區、中游地區北部和上游地區東北部，這與這些地區發展程度較高、糧食生產較多基本一致。上游地區生產空間主要集中在重慶市中西部地區以及成都平原周圍地區，弱生產空間主要分布在四川省西部、云南省和貴州省大部分地區；中游地區生產空間主要分布在湖北省中東部、湖南省洞庭湖地區，即江漢平原地區，以及江西省鄱陽湖地區；下游地區是長江經濟帶生產空間分布最為廣泛的地區，其生產空間主要分布在上海市和江蘇省大部分地區、安徽省北部和浙江省東北部地區。

圖2 2000—2020年長江經濟帶生產空間格局圖

通過分析2000—2020年長江經濟帶生產空間的標準差橢圓（表3和圖3）可知，總體來看，生產空間分布格局上游地區呈東北—西南走向，中游地區無明顯走向分布，離散程度較大，下游地區呈西北—東南走向，而且扁率最大，生產空間的集聚明顯。從具體數據上分析，長江經濟帶上游地區橢圓面積由2000年51.25萬km2擴大至2020年52.15萬km2；中游地區橢圓面積由2000年28.02萬km2擴大至2020年28.66萬km2；下游地區橢圓面積由2000年17.52萬km2縮減至2020年17.31萬km2，面積變化不大，但生產空間重心向東南浙江省移動。數據上的變化也表明近年來我國加快推動生產空間集約高效，促進生產力的內涵式高質量發展頗具成效，即以較少生產空間對生態空間的擠壓和侵占，仍能滿足不斷增長的人口對物質資料的需求。

表3 2000—2020年長江經濟帶生產空間SDE表

圖3 2000—2020年長江經濟帶生產空間標準差橢圓

（二）生活空間分布格局

生活空間是人們吃穿住用行以及日常交往的空間存在形式，是連接生產空間和生態空間的橋梁，是協調“三生”空間和諧發展的重要紐帶。從2000—2020年長江經濟帶生活空間格局圖來看（圖4），長江經濟帶生活空間范圍下游地區>中游地區>上游地區，其變動大多以原有生活空間為核心，向其周邊輻射發展。上游地區以成渝為核心，并在其毗鄰地區不斷新增生活空間；中游地區以湘、鄂、贛各自省會為核心向外延伸，但毗鄰地區未見明顯生活空間集聚現象；下游地區的生活空間集聚明顯要強很多，在長三角城市群呈現高密度集聚，并且集聚效應在不斷增強。

圖4 2000—2020年長江經濟帶生活空間格局變動圖

通過分析2000—2020年長江經濟帶生活空間的標準差橢圓表可知（表4），上中下游地區2000—2020年橢圓面積分別增加2.73萬km2、0.9萬km2、0.5萬km2，上游地區增加明顯。為進一步分析其變動，從標準差橢圓圖形（圖5）可以清晰地看出，上游地區橢圓的變動幅度和變動方向，明顯在向重慶和貴州方向轉移，且整個扁率最大，生活空間集聚明顯；中游地區生活空間略有變動，但是變動幅度不大；下游地區生活空間重心明顯偏北，江蘇省生活空間拉動力強勁。長江經濟帶生活空間擴張主要是城鎮化帶來的建設用地擴張所致，根據本文數據源分類統計可知，長江經濟帶城鄉工礦居民用地從2000年的4.71萬km2增加至2020年的8.3萬km2，土地利用動態度為3.81%，其中上中下游土地利用動態度分別為8%、3.98%、2.91%。由此可見，下游地區生活空間總量大但擴張慢，中游和上游地區由于中部崛起和西部大開發政策影響，其擴張速度明顯快于下游地區。

表4 2000—2020年長江經濟帶生活空間SDE表

圖5 2000—2020年長江經濟帶生活空間標準差橢圓

（三）生態空間分布格局

生態空間為生產空間、生活空間提供生態前提，并規定生產空間、生活空間的發展方向，是“三生”空間協調發展的先決條件。從2000—2020年長江經濟帶生態空間格局圖來看（圖6），長江經濟帶生態空間主要分布在上游和中游地區，下游地區生態空間分布較少。上游地區的生態空間集中在川西地區、云南省中北部，弱生態空間則分布在成都平原和重慶市中西部地區；中游地區的生態空間主要分布在湘鄂西部山區，弱生態空間主要分布在湖北省中東部、湖南省東北部、江西省中部鄱陽湖地區；下游地區的生態空間主要分布在安徽省南部、浙江省西南部。

圖6 2000—2020年長江經濟帶生態空間格局變動圖

通過分析2000—2020年長江經濟帶生態空間的標準差橢圓（表5和圖7）可知，整體來看，長江經濟帶生態空間這20年變化不大，下游地區略有縮減，上游和中游地區基本整體上沒有變化；從生態空間標準差橢圓圖形可以看出，隨著長江經濟帶從上游到下游的海拔遞減，生態空間的標準差橢圓的扁率依次遞增，表明其生態空間的集聚性是逐步增強的。上游和中游地區的扁率較小，表明生態空間分布集聚小，即生態空間在上游和中游地區分布較平均，無明顯方向性。

表5 2000—2020年長江經濟帶生態空間SDE表

圖7 2000—2020年長江經濟帶生態空間標準差橢圓

六、研究結論

當前，我國正在努力推動長江經濟帶高質量發展，譜寫生態優先綠色發展新篇章。推進高質量和綠色發展，關鍵在于構建集約高效的生產空間、宜居適度的生活空間、山清水秀的生態空間。本文構建了長江經濟帶“三生”空間土地利用分類及評價體系，揭示了2000—2020年長江經濟帶“三生”空間的時空格局演變特征，可得以下主要結論：

一是在生產空間格局上，受耕地影響較大，長江經濟帶生產空間主要分布在平原地區，即集中分布在長江經濟帶上游的成都平原，以及長江中下游平原地區。

二是在生活空間格局上，長江經濟帶生活空間格局差異較大，下游長三角城市群地區生活空間明顯大于中游和上游地區；而且分布格局明顯以各省會城市為核心、點狀式擴張，整體上表現出“大分散、小集聚”的空間特征。

三是在生態空間格局上，長江經濟帶生態空間主要分布在長江經濟帶西部地區，以及長江以南地區；整體表現為“西高東低，南高北低”的格局。

四是長江經濟帶生產空間總體保持平穩，整體略有小幅縮減；生活空間重心在長江經濟帶上游地區表現為整體向重慶和貴州地區移動；生態空間整體變動趨勢較為緩和。

本文采用土地利用多功能評分方法，對長江經濟帶“三生”空間進行識別分類，其結果能夠客觀體現長江經濟帶“三生”空間的分布格局，便于區域主導功能的界定與識別。利用標準差橢圓的空間分析方法能反映長江經濟帶“三生”空間的時空演變，能清晰對比上中下游各分區各空間的集聚效力，可以為區域未來空間優化布局提供實踐指導，以實現區域國土空間有效管控與科學治理。然而，“三生”空間本質上是人地關系地域系統演進和分異的結果，受地區的自然因素、經濟因素、政策因素等諸多因素影響。在以土地利用為主導的識別評價體系中，主要考慮的是自然因素的影響。在“三生”空間分析中加入經濟和政策因素，以及空間演進的成因、機制與效應問題仍需要進一步開展系統的綜合研究。