生態安全格局視角下村莊用地減量地塊識別與分區

馮惠懿，趙春江，唐文正，唐秀美，孫 寧，喬曉東

·土地保障與生態安全·

生態安全格局視角下村莊用地減量地塊識別與分區

馮惠懿1,2，趙春江1,2，唐文正3，唐秀美1,2※，孫 寧1,2，喬曉東1,2

（1. 北京市農林科學院信息技術研究中心，北京 100097；2. 國家農業信息化工程技術研究中心，北京 100097；3.黑龍江省自然資源生態保護修復監測中心，哈爾濱 150090）

村莊用地減量地塊的科學識別和類型分區是編制村莊規劃和建設用地減量規劃的基礎。該研究以北京市密云區為例，基于土地利用、興趣點和社會經濟統計等多源數據，在構建區域生態安全格局的基礎上，從生態安全性、空間穩定性、發展適宜性3個維度，構建村莊用地減量地塊識別評價指標體系并對其進行評價，根據評價結果確定減量地塊，借助三維魔方圖解法對減量地塊進行類型劃分與分區，并提出減量策略。結果表明：1）密云區生境質量的分布具有明顯的區域性聚集分布特征，篩選出生態源地781.65 km2和15條生態廊道，綜合構建密云區生態安全格局；2）密云區村莊用地減量地塊識別評價分值內部差異較大，空間上呈現出東北高、西南低的特點。通過綜合評價法確定密云區減量地塊面積789.84 hm2；3）采用三維魔方圖解法將村莊用地減量地塊劃分為近期減量區（生態-空間減量型、生態-發展減量型、空間-發展減量型）、中期減量區（生態安全減量型、空間穩定減量型、發展適宜減量型）、遠期減量區（綜合減量型）共3區7類減量類型，并對不同類型減量地塊提出對應的減量措施。研究結果可以為生態涵養區村莊用地減量地塊的識別提供科學依據，并為生態涵養區減量、生態保護和區域可持續發展服務。

土地利用; 村莊用地；減量；生態安全格局；三維魔方圖解法；密云區

0 引 言

快速的城鎮化進程中，中國經濟發達地區普遍面臨建設用地規模接近“天花板”、土地供需矛盾突出，存量用地低效利用等問題[1]。與中心城區高密度、高效率的用地相比，村莊用地普遍存在分布散、面貌亂、效率低與集約度弱等問題。為此，2016年原國土資源部下發了《國土資源“十三五”規劃綱要》，提出對建設用地總量進行“瘦身”，盤活存量建設用地，并將建設用地減量化上升為國家戰略[2]。“十四五”規劃中，進一步提出要全面提高資源利用效率，加強土地節約集約利用，加大批而未供和閑置土地處置力度，盤活城鎮低效用地。在明確的建設用地減量發展目標下，如何科學合理的確定建設用地減量地塊成為亟須解決的問題。西方國家有關建設用地減量方面的研究多集中于低效工業用地，即“棕地”的再開發再利用方面，其再利用方向有2個：一是再利用為工業用地、商業用地和住宅用地[3]，二是再利用為生態空間[4]。“棕地”恢復及再利用已成為西方國家城市更新的重要發展策略之一。目前國內學者對于建設用地減量方面的研究主要集中在建設用地減量實施的機制和模式[5-7]、減量化管理政策[8-9]等方面，如董祚繼[10]以“超級增減掛鉤”模式探討了上海市松江區建設用地減量化實施路徑；王克強等[11]總結了上海市建設用地減量化的運作機制，并提出了一系列減量化機制完善方向；吳天婉等[12]分析了北京市鄉村規劃中“減量提質”的發展目標及實施原則，并從5方面提出了北京市上郭東村減量提質規劃的新思路與方法；劉秀瓊[13]以上海郊區為例，從農居點劃定、減量推進和規劃安置3個方面構建了農村居民點減量規劃的技術路徑。總體而言，已有研究成果為建設用地減量提供了理論基礎和技術借鑒，但也存在一定的不足：在研究對象上以大都市的城市低效工業用地減量為主[14]，對村莊用地的關注較少；在研究視角上以建設用地減量化的制度設計和運作機制為主，從定量識別方面開展的研究較少；在減量地塊識別評價指標體系構建中多聚焦于減量地塊本身的指標，缺乏基于生態安全格局進行綜合指標構建方面的研究[15]。

《北京市生態安全格局專項規劃（2021－2035年）》中，將北京生態涵養區劃分為北京市重要的底線生態安全格局區，生態涵養區承擔著為北京市提供基礎生態安全保障的重任。同時，生態涵養區內地形地貌復雜，村莊用地呈現總量大、分布散、圖斑小的特征。在生態保護、綠色發展和建設用地減量提質發展的多重背景下，生態涵養區的村莊用地減量地塊識別必須考慮維護區域生態安全格局。密云區是首都最重要的水源保護地及區域生態治理協作區，是生態涵養區的重要組成部分，密云分區規劃中明確提出要嚴格落實生態環境保護要求，堅持集約發展，實現城鄉建設用地減量提質。基于以上分析，本研究以北京市密云區為例，基于生態安全格局視角，探索村莊用地減量地塊定量識別和分區方法，并提出對應的減量措施。本研究旨在豐富村莊用地減量地塊識別和分區方法，從而為生態涵養區村莊用地減量地塊的定量識別和分類治理提供科學依據。

1 研究區與數據來源

1.1 研究區概況

密云區位于北京市東北部，地理坐標為116°39′33″～117°30′25″E，40°13′7"～40°47′57″N，距北京中心城區88 km，是北京市面積最大的區。密云區地處燕山山地與華北平原交接區域，海拔最高1 735 m，山區占全區面積4/5，地勢總體為東西兩側高，自北向西南傾斜，形成一個三面環山，中部低緩，西南開口的簸箕形。截止2020年底，轄區總面積222 945 hm2，含2街道17鎮1鄉356個行政村，戶籍人口44.07萬，其中農業人口24.15萬。根據2020年密云區遙感影像解譯出村莊用地圖斑8 088塊，總面積7 920 hm2，平均斑塊面積為0.98 hm2，村莊用地呈現細碎化程度高和分布散亂的特點。在密云區提倡村莊用地“減量、增綠、提質”的背景下，基于生態安全格局視角，探索密云區村莊用地減量地塊識別與分區方法，有利于促進密云區的生態文明建設和區域綠色發展。

1.2 數據來源及處理

本研究所用的研究數據包括基礎地理信息數據、土地利用數據、DEM（Digital Elevation Model）數據、POI（Point of Interest）數據以及社會經濟統計數據，數據時點為2020年。其中，基礎地理信息數據（道路、河流水系、地質災害易發程度分區圖）來自北京市規劃和自然資源委員會密云分局；土地利用數據來源于2020年GF-1（Gaofen 1）影像，對其進行輻射校正、幾何校正、圖像配準等預處理，使用監督分類并輔以目視解譯的方式獲取[16]，并參照土地利用分類標準提取村莊用地空間數據信息，經過拓撲檢驗，形成村莊用地空間分布圖；DEM數據來源于Remote sensing technology center of Japan公司提供的密云區DSM（Digital Surface Model）數據，并據此獲取密云區的高程與坡度狀況；POI數據購買于北京數字空間科技有限公司；農村人均所得、人口等社會經濟數據來源于密云區統計年鑒。所有數據在ArcGIS10.6平臺進行統一空間投影坐標處理和格式轉換，并與村莊用地地塊進行配準與疊加，形成本研究所需基礎數據。

2 研究思路與方法

2.1 研究思路

減量地塊是指針對建設用地低效利用問題，通過政策或者工程技術措施對其進行減量并恢復為農用地或生態用地的地塊[14]。村莊用地減量地塊識別與分區是將村莊用地中利用效率低、區位條件差、基礎設施落后以及威脅生態安全的地塊識別出來，并進行類型劃分與分區的過程。生態涵養區的村莊用地減量地塊識別首先需要考慮維護區域生態安全格局，同時還需考慮村莊用地自身空間穩定性和發展適宜性。進行減量地塊識別過程中，主要是識別出對區域生態安全有威脅、空間穩定性差及村莊發展適宜性差的地塊。本研究的研究思路：首先，評估研究區生境質量，選取生境質量高的大面積斑塊作為生態源地，采用最小累積阻力模型識別生態廊道并構建區域生態安全格局；其次，從生態安全性、空間穩定性、發展適宜性3方面構建村莊用地減量地塊識別評價指標體系。其中，生態安全性方面的指標主要考慮區域生態安全格局狀況，從生態安全條件方面選取評價指標；空間穩定性主要是考慮村莊用地的外部自然條件和內部斑塊特征，從自然條件和村莊用地特征選擇評價指標；發展適宜性主要考慮村莊的發展狀況，從社會經濟條件和區位條件兩方面選取評價指標。最后，采用綜合評價法計算密云區村莊用地減量地塊識別評估分值，據此確定減量地塊，進而借助三維魔方圖解法將減量地塊進行類型劃分與分區。總體研究思路如圖1所示。

2.2 研究方法

2.2.1 生態安全格局構建

生態安全格局構建包括生態源地選取、構建生態阻力面、識別生態廊道等步驟，具體如下：

1）生態源地選取。生態源地是生態安全格局的核心且生境質量較高[17]。本研究基于InVEST 3.8.0中的Habitat Quality模塊，設置模塊所需參數值[18-20]，從而獲取密云區生境質量總體分布情況，采用自然斷點法對密云區生境質量指數進行分級，選取級別最高的大面積斑塊作為密云區生態源地。

2）構建生態阻力面。生態源地向外擴散主要受自然環境條件和人類活動的影響，選擇土地利用類型、海拔、坡度作為阻力因子[21-23]，對生態阻力因子柵格數據進行重分類并賦值[21]（表1），通過權重疊加構建綜合生態阻力面。

3）識別生態廊道。生態廊道是生態源地間物質循環和能量流動的低阻力通道，它對維系斑塊之間的連通，防止斑塊破碎退化起著重要的作用[24]。基于生態源地和已構建的綜合阻力面，采用ArcGIS10.6軟件空間分析中的成本距離和成本路徑工具識別密云區生態源地間的生態廊道。

通過以上步驟，最終構建形成密云區生態安全格局。

2.2.2 評價指標體系構建與計算

本研究以2020年密云區遙感影像解譯出的8 088塊村莊用地地塊圖斑為評價單元，從村莊用地地塊生態安全性、空間穩定性、發展適宜性3個維度構建生態涵養區村莊用地減量地塊識別評價指標體系。

圖1 研究思路

表1 阻力因子阻力值及其權重

生態安全性指標。從生態安全條件方面選擇評價指標。選擇與生態源地距離和與生態廊道距離作為評價指標。由于村莊用地的人類活動對區域有一定的擾動性，其與生態源地、生態廊道的距離越近，對生態安全格局的威脅和干擾越大，村莊用地地塊越需要減量。本研究中與生態源地距離分為處于生態源地內和位于生態源地外2種類型；與生態廊道距離利用ArcGIS10.6軟件對生態廊道進行緩沖區分析和量化賦值。

空間穩定性指標。從自然條件和村莊用地特征2個方面選擇評價指標。其中，自然條件選擇地形位指數、地質災害易發程度和與水源距離作為評價指標。地形位指數根據DEM提取的坡度進行柵格計算獲取；地質災害易發程度采用北京市自然資源和規劃委員會密云分局提供的地質災害易發圖獲取；與水源距離通過對河流進行緩沖區分析與疊加分析獲取。村莊用地特征選擇村莊用地規模、平均斑塊分維數和平均斑塊形狀指數作為評價指標，村莊用地規模采用村莊用地地塊面積進行量化分級；平均斑塊分維數和平均斑塊形狀指數通過fragstats3.3 軟件計算得到。

發展適宜性指標。從社會經濟條件和區位條件2個方面選擇評價指標。其中，社會經濟條件選擇農村人均所得、人口規模和基礎設施作為評價指標。農村人均所得數據來源于2021年密云區統計年鑒，按照地塊所屬村莊進行指標賦值；人口規模采用人口與村莊用地地塊面積占比的乘積表征；基礎設施用村莊醫療、教育等基礎設施POI個數表征。區位條件選擇與道路距離和與建制鎮距離作為評價指標，均進行緩沖區分析和量化賦值。

2.2.3 指標量化與權重確定

本研究采用賦分法對各項指標進行無量綱化處理，對其進行級別劃分并采用5分制賦值（分別為1，2，3，4，5分），各指標量化及權重如表2所示，分值越高表示村莊用地地塊越需要減量。其中，地形位指數、平均斑塊分維數、平均斑塊形狀指數以及農村人均所得采用自然斷點法進行量化賦值。其他指標的量化方法參考已有的研究成果[25-27]并結合密云區實際情況進行了調整。采用層次分析法確定指標權重[28]。

表2 密云區村莊用地減量地塊識別評價指標體系及權重

2.2.4 評價結果與減量地塊確定

采用綜合評價法計算密云區村莊用地減量地塊識別評價的總分值。計算式如下：

式中S表示第個村莊用地減量識別評價分值；X表示地塊第個評價指標的量化分值；W表示第個評價指標的權重；表示評價指標數。

結合區域建設用地減量任務確定出村莊用地需要減量的地塊總面積，將村莊用地減量地塊識別評價分值從高到低排序，根據減量地塊面積需求篩選出需要減量的村莊地塊。

2.2.5 村莊用地減量地塊分區

本研究采用三維魔方圖解法對密云區村莊用地減量地塊進行分區。三維魔方圖解法的基本思想是基于要素向量在三維空間中形成不同組合的空間單元，從而進行類型劃分[29]。本研究借助這一思想，通過構建村莊用地減量地塊的三維空間，將各維度指數進行分級，根據分級數量設定維度節點以及維度節點屬性值，最終形成三維魔方。具體過程為：分別以生態安全性為軸、空間穩定性為軸、發展適宜性為軸，建立三維坐標系，基于各維度指標分值評價結果，借助自然斷點法將其劃分為3個級別，在三維坐標系上確定3個節點，按照節點距坐標軸原點遠近確定節點屬性值為1、2、3，值越大，距離原點越遠，級別越高，該要素對應的地塊越需要減量。在此基礎上形成一個3×3×3的三維三階魔方，得到27種組合，組合表達式由魔方單元坐標（，，）來表現，分別對應生態安全性、空間穩定性、發展適宜性的級別屬性值（圖2）。

圖2 村莊用地減量地塊類型劃分三維魔方圖

結合減量地塊的主導限制維度將研究區村莊用地減量地塊劃分為7種減量類型，以發展適宜減量型為例，當村莊用地地塊發展適宜性水平處于低水平（=3），而生態安全性和空間穩定性處于中高水平（≤2，≤2，與不同時等于2）時，則定義該地塊為發展適宜減量型。對于部分存在2種以上主導限制維度的組合，則根據研究區實際進行歸并[30]。最終，按照絕對劣勢，相對劣勢的順序確定減量分區，并將其分為近期減量區、中期減量區和遠期減量區3類。當空間單元坐標（，，）中有2個維度屬性值等于3時，該組合類型村莊用地減量地塊劃為近期減量區；除近期減量區的組合外，當空間單元坐標（，，）中有1個維度屬性值等于3時，該組合類型村莊用地減量地塊劃為中期減量區；當空間單元坐標（，，）中各維度屬性值等于1或2時，該組合類型村莊用地減量地塊劃為遠期減量區（表3）。

表3 村莊用地減量地塊類型及分區

3 結果與分析

3.1 密云區生態安全格局

密云區生態安全格局構建結果顯示：1）生態源地。密云區生境質量的高值區主要分布在密云區的北部和中部，土地利用類型以林地、草地和水域為主，這些地區林草資源豐富，生物多樣；低值區主要集中在密云區西南部的城鎮以及村莊用地相對密集的區域，這些地區受人類活動干擾強，生境質量低（圖3a）。采用自然斷點法將生境質量分為5級，高生境質量等級內物種的生存適宜性程度遠高于其他級別，選取最高級生境質量范圍內的斑塊作為初步生態源地，進而以20 km2為面積閾值剔除初步生態源地內其余斑塊，篩選后共提取6處生態源地，總面積781.65 km2，約占研究區總面積35.06%（圖3c）。

2）生態阻力面。密云區生態阻力值最高的區域位于西南部的城鎮以及村莊用地相對密集的區域，該區域高度集中的建設用地多為不透水表面積，阻礙了物種的遷移。中部地區的水庫雖然為生態用地，但阻斷了陸地生態流，因此也有一定的阻力（圖3b）。

3）生態廊道。運用最小累積阻力模型識別提取出15條生態廊道，總長度為479.11 km（最大、最小和平均長度分別為53.94、4.13和22.81 km）（圖3c）。

圖3 密云區生境質量、生態阻力面、生態安全格局

3.2 密云區村莊用地減量地塊識別評價結果

3.2.1 生態安全性

密云區村莊用地地塊生態安全性程度總體較高，呈現南高北低的特點（圖4a）。生態安全性高的地塊共7 139個，面積6 774.43 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的88.27%和85.72%，主要分布在除西北部以外的各鄉鎮，密云區西南部平原地區的村莊用地地塊遠離生態源地，對區域的干擾小，生態安全性高。生態安全性適中的地塊共359個，面積635.67 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的4.44%和8.04%，主要分布在密云區東北部以及密云水庫周圍，這些村莊用地地塊距離生態廊道較近，生態安全性處于中等水平。生態安全性低的地塊共590個，面積493.32 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的7.29%和6.24%，主要分布在馮家峪鎮、不老屯鎮、高嶺鎮中部以及密云水庫南邊的穆家峪鎮，這些村莊用地地塊多處于生態源地上，對區域生態安全威脅較大，表現為低生態安全性。

3.2.2 空間穩定性

密云區村莊用地地塊的空間穩定性總體較強，空間上呈現出由東北向西南遞增的趨勢（圖4b）。空間穩定性強的地塊共2 799個，面積3 845.27 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的34.61%和48.65%，其空間分布較為分散，由于西南部地區地勢平坦，村莊用地地塊規模大且規整，空間穩定性總體上高于北部地區。空間穩定性適中的地塊共3 448個，面積3 047.22 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的42.63%和38.56%，在各個村鎮分布均較多。空間穩定性弱的地塊共1 841個，面積1 010.93 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的22.76%和12.79%，主要分布在不老屯、高嶺、太師屯等鄉鎮，這些村莊用地地塊地處山區，地形位指數大，滑坡、泥石流等地質災害易發，距河流水源地較遠，交通不便，村莊用地規模小且分散，村莊用地地塊空間穩定性弱。

3.2.3 發展適宜性

密云區村莊用地地塊發展適宜性狀況表現出明顯的空間差異性，總體呈現出由城鎮區向外遞減的特點（圖4c）。村莊用地發展適宜性高的地塊共2 290個，面積4 087.29 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的28.31%和51.72%，主要分布在密云水庫西南部城區周邊的穆家峪鎮、十里堡鎮、巨各莊鎮、河南寨鎮以及其余鄉鎮的建制鎮周圍，這些區域路網密集，受交通和城鎮輻射作用強，生產生活方便、人口規模大，經濟發展水平較高，醫療教育等基礎設施相對完善，發展優勢顯著。發展適宜性中等的地塊共3 529個，面積2 806.08 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的43.63%和35.50%，在各鄉鎮均有分布；發展適宜性較低的地塊共2 269個，面積1 010.04 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的28.05%和12.78%，主要分布于密云區的北部和東北部，包括馮家峪鎮、不老屯鎮、新城子鎮以及大城子鎮等，這些地塊多處于深山地區，遠離建制鎮，基礎設施個數極少且遠離道路。還有少量分布于西田各莊鎮的北部以及河南寨鎮的西南部，這些地塊雖然靠近道路，但其人口規模小、基礎設施少，發展適宜程度低。

3.2.4 村莊用地減量地塊識別評價

根據公式（1）得到密云區村莊用地減量地塊識別評價結果，評價分值在1.224～3.815之間，平均得分2.147分，總體呈現東北高、西南低的特點（圖4d）。高值區（2.491～3.815，均值2.802）共953個，面積597.37 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的11.78%和7.54%，主要分布在密云水庫周邊以及北部和東部的馮家峪鎮、不老屯鎮、高嶺鎮、新城子鎮、北莊鎮等，少量分布在西南的河南寨鎮河東邵渠鎮，這部分村莊用地地塊地處山區，地形復雜、地質災害高發、人口規模小、交通不便且遠離城鎮，減量識別評價分值高；中值區（1.991～2.490，均值2.181）共3 560個，面積1 879.26 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的44.02%和23.73%，大致均勻分布于各鄉鎮；低值區（1.224～1.990，均值1.849）共3 575個，面積5 426.79 hm2，占全區村莊用地地塊總數量和總面積的44.20%和68.52%，集中分布在密云區西南部溪翁莊鎮、穆家峪鎮、巨各莊鎮、河南寨鎮、十里堡鎮、西田各莊鎮，這部分村莊用地地塊對生態安全格局的影響小，村莊地塊面積大，空間穩定性程度高，地勢平坦、路網密集、基礎設施相對完善，發展適宜性程度高，評價分值低。

根據2.2.4提出的減量地塊識別方法，結合密云區減量規劃，基于村莊用地減量地塊識別評價結果，由高到低提取面積占比前10%的村莊用地地塊作為本研究的減量對象，確定減量地塊總面積789.84 hm2。

圖4 密云區村莊用地減量地塊識別評價結果

3.3 密云區村莊用地減量地塊類型及分區

在村莊用地減量地塊識別的基礎上，采用三維魔方圖解法將減量地塊分為近期減量區、中期減量區和遠期減量區（表4）。

1）近期減量區。近期減量區包含生態-空間減量型、生態-發展減量型、空間-發展減量型3類，共565個地塊，總面積213.34 hm2，占減量地塊總面積的27.01%。生態-空間減量型地塊共15個，面積1.67 hm2，分布于穆家峪鎮的水潭村和南穆家峪村、溪翁莊鎮的白草洼村以及馮家峪鎮的西白連峪村，這些地塊多處于生境質量較高的生態源地上，地塊規模小且不規整。生態-發展減量型地塊共39個，面積30.25 hm2，主要分布于不老屯鎮的陽坡地村、馮家峪鎮的三岔口村以及北莊鎮的抗峪村和大嶺村，這些地塊位于生態安全格局區內，對生態涵養功能干擾較大，生態安全性低，距城鎮較遠，村內基礎設施少。空間-發展減量型地塊共511個，面積181.42 hm2，主要分布于北邊的馮家峪鎮、不老屯鎮、高嶺鎮、新城子鎮，東邊的大城子鎮以及南邊的東邵渠鎮，這些區域地形起伏大、地質災害易發、村莊用地面積小、遠離道路和建制鎮、基礎設施落后。這3類減量地塊是密云區減量提質的重點，應根據減量目標優先進行減量，生態-空間減量型和生態-發展減量型地塊位于生態安全格局區內，減量后應優先考慮轉換為生態用地，保護區域生態安全格局，提高生態服務質量。空間-發展減量型地塊減量后，可以根據其周圍是否為耕地而考慮復墾為耕地或園地、林地等其他生態用地。

2）中期減量區。中期減量區包含生態安全減量型、空間穩定減量型和發展適宜減量型3類，共565個地塊，總面積337.18 hm2，占減量地塊總面積的42.69%。生態安全減量型地塊共44個，面積61.49 hm2，主要分布在馮家峪鎮以及密云水庫南邊的穆家峪鎮，這些地塊多處于林草資源豐富的生態源地上，人類活動對生態安全有一定威脅；空間穩定減量型地塊共141個，面積91.18 hm2，主要分布于北邊的不老屯鎮、太師屯鎮，這些區域地形起伏大、地質災害易發，村莊用地規模小且不規整；發展適宜減量型地塊共380個，面積184.51 hm2，主要分布在馮家峪鎮、不老屯鎮西北部、新城子鎮西南部以及北莊鎮等，這些減量地塊距建制鎮較遠，受鄉鎮輻射影響小，村莊用地破碎，人口規模小，農村人均所得較低，發展適宜性低。中期減量區中的減量地塊面積占比較大，也是重點減量區域，應采取一定措施使村莊用地有序減量，減量后用于生態用地或復耕為耕地。

3）遠期減量區。遠期減量區包含綜合減量型1類，共209個地塊，總面積239.32 hm2，占減量地塊面積的30.30%，主要分布在馮家峪鎮、高嶺鎮、穆家峪鎮以及太師屯鎮南部。遠期減量區中各地塊的生態安全性、空間穩定性、發展適宜性均處于中等及以上水平，近期應促進這部分減量地塊的節約集約利用，可以作為遠期減量區，逐步退出村莊用地。

表4 密云區村莊用地減量地塊減量類型及分區

注：ESR，生態空間減量型；EDR，生態發展減量型；SDR，空間發展減量型；ER，生態安全減量型；SR，空間穩定減量型；DR，發展適宜減量型；CR，綜合減量型；N，數量； A，面積（hm2）。

Note: ESR, ecology-space reduction; EDR, ecology-development reduction; SDR, spatial-development reduction; ER,ecological security reduction; SR, spatial stability reduction; DR, development suitable reduction; CR, comprehensive reduction; N, number; A, area (hm2).

4 結論與討論

4.1 結 論

本研究以北京市密云區為例，在構建密云區生態安全格局的基礎上，從生態安全性、空間穩定性、發展適宜性3方面構建評價指標體系，開展密云區村莊用地減量地塊識別評價，根據評價結果確定減量地塊，并借助三維魔方圖解法劃分減量地塊的減量類型。主要結論如下：

1）密云區生態安全格局顯示，密云區生境質量具有明顯的區域性聚集分布特征，其高值區主要分布在密云區的北部和中部，土地利用類型以林地、草地和水域為主，低值區主要集中在密云區西南部城鎮以及村莊用地相對密集的區域。基于生境質量評估結果篩選出生態源地面積達781.65 km2，約占研究區總面積35.06%，利用最小累積阻力模型識別出15條生態廊道，總長度479.11 km。

2）密云區村莊用地減量地塊識別評價分值在空間上總體呈現出東北高、西南低的特點，其中村莊用地地塊生態安全性總體呈現南高北低的特點，空間穩定性呈現出由東北向西南遞增的趨勢，發展適宜性程度則由城鎮區向外遞減。

3）密云區村莊用地減量地塊的識別重點在于考慮區域生態安全格局，并結合地塊自身空間穩定性和村莊的發展適宜性程度。結合規劃要求，識別劃定密云區減量地塊面積789.84 hm2，借助三維魔方圖解法將減量地塊劃分為7種減量類型，3類減量區，對不同類型減量地塊提出了對應的減量措施。研究結果可以為生態涵養區村莊用地減量地塊識別分區和減量策略制定提供科學依據。

4.2 討 論

1）密云區作為北京市生態涵養區之一，生態環境保護尤為重要，本研究提出的基于生態安全格局的村莊用地減量地塊識別和分區方法屬于“先測算后識別”的兩步評價法，綜合考慮到生態安全性、空間穩定性和發展適宜性3方面構建指標體系，進行村莊用地減量地塊識別評價，再確定出需要減量的地塊，最后劃分類型和分區，這為生態涵養區減量地塊識別和分區提供了新的思路。受到數據限制，本研究未考慮減量所需資金、減量難度以及農民意愿等，在將來的研究中需要繼續完善減量地塊識別的指標體系。

2）本研究基于生態安全視角進行村莊用地減量地塊識別與分區研究，所得結論與已有研究基本一致[31]，并更為直觀地表現了村莊用地地塊的生態安全性狀況，表明此種減量地塊識別與分區方法適用于密云區村莊用地減量規劃。村鎮國土空間規劃是國土空間規劃體系的重要基礎，村莊用地減量地塊的識別也可為國土空間規劃體系下實用性村莊規劃編制提供技術參考與思路借鑒。本研究選擇以村莊用地地塊圖斑為評價單元，便于后續減量規劃落實到地塊，并指導具體地塊的再利用。

3）村莊用地減量地塊識別后，下一步如何根據減量分區進行減量，確定村莊用地減量的具體措施和方案是關鍵，特別是如何保障減量地塊再利用的經濟社會效益，包括確定減量的再利用方向，保護區域生態格局和景觀安全，保障村集體和村民的權益不受損失等。下一步應加強生態涵養區村莊用地減量地塊識別后再利用策略方面的研究。

[1] 孫萍. 存量建設用地減量化實踐：以上海為例[J]. 中外企業家，2017(11)：20-22.

Sun Ping. The practice of stock construction land reduction - the example of Shanghai[J].Chinese & Foreign Entrepreneurs, 2017(11): 20-22. (in Chinese with English abstract)

[2] 劉秀瓊，黃經南，蔣希冀. 基于減量化背景的上海郊區農居點規劃策略研究[J]. 規劃師，2021，37(1)：64-71.

Liu Xiuqiong, Huang Jingnan, Jiang Xiji. A study on the planning strategy of suburban farm settlements in Shanghai based on the context of reduction[J]. Planners, 2021, 37(1): 64-71. (in Chinese with English abstract)

[3] Nijkamp P, Rodenburg C A, Wagtendonk A J. Success factors for sustainable urban brownfield development: A comparative case study approach to polluted sites[J]. Ecological Economics, 2002, 40(2): 235-252.

[4] Adams D, De Sousa C, Tiesdell S. Brownfield development: A comparison of North American and British approaches[J]. Urban Studies, 2010, 47(1): 75-104.

[5] 潘芳，王瑩，裴曉晨. 北京市房山區集體產業用地減量提質策略及再利用路徑模式研究[J]. 北京規劃建設，2017(5)：102-106.

Pan Fang, Wang Ying, Pei Xiaochen. Study on the strategy of reducing and improving the quality of collective industrial land in Fangshan District of Beijing and the reuse path model[J]. Beijing Planning Review, 2017(5): 102-106. (in Chinese with English abstract)

[6] 李強，王子鑫，王弘月，等. 北京市建設用地減量發展的實施路徑與模式研究[J]. 地理與地理信息科學，2018，34(5)：86-91.

Li Qiang, Wang Zixin, Wang Hongyue, et al. Research on the implementation path and mode of construction land reduction development in Beijing[J]. Geography and Geo-Information Science, 2018, 34(5): 86-91. (in Chinese with English abstract)

[7] 劉紅梅，劉超，孫彥偉，等. 建設用地減量化過程中的土地指標市場化機制研究：以上海市為例[J]. 中國土地科學，2017，31(2)：3-10.

Liu Hongmei, Liu Chao, Sun Yanwei, et al. Study on the marketization mechanism of land indicators in the process of reducing construction land: A case study of Shanghai[J].China Land Science, 2017, 31(2): 3-10. (in Chinese with English abstract)

[8] 張帆. 減量語境下的北京城市更新策略淺議[J]. 北京規劃建設，2020(1)：91-94.

Zhang Fan. A discussion of Beijing’s urban renewal strategy in the context of reduction[J].Beijing Planning Review, 2020(1): 91-94. (in Chinese with English abstract)

[9] 張曉潔，劉子瀟. 天津建設用地減量化政策實施問題[J]. 中國土地，2018(12)：32-34.

Zhang Xiaojie, Liu Zixiao. Problems with the implementation of Tianjin’s construction land reduction policy[J]. China Land, 2018(12): 32-34. (in Chinese with English abstract)

[10] 董祚繼. “超級增減掛鉤”：探索建設用地減量化實施之路：上海松江實踐探微[J]. 中國土地，2015(11)：12-16.

Dong Zuoji. “Super linkage of increase and reduction”: Exploring the road of implementing the reduction of construction land: A practical exploration of Songjiang, Shanghai[J]. China Land, 2015(11): 12-16. (in Chinese with English abstract)

[11] 王克強，馬克星，劉紅梅. 上海市建設用地減量化運作機制研究[J]. 中國土地科學，2016，30(5)：3-12.

Wang Keqiang, Ma Kexing, Liu Hongmei. Study on the operation mechanism of construction land reduction in Shanghai[J].China Land Science, 2016, 30(5): 3-12. (in Chinese with English abstract)

[12] 吳天婉，戴锏. “減量提質”背景下鄉村規劃實踐探索：以北京市上東廓村為例[C]//面向高質量發展的空間治理——2020 中國城市規劃年會論文集 (16 鄉村規劃), 2021:1286-1293.

Wu Tianwan, Dai Jian. Exploration of rural planning practice in the context of “reducing quantity and improving quality”: A case study of Shangdongkou village in Beijing[C]//Spatial Governance for High-Quality Development —— Proceedings of the 2020 China Urban Planning Annual Conference (16 Rural Planning), 2021:1286-1293. (in Chinese with Englih abstract)

[13] 劉秀瓊. 減量化背景下的沿海城市減量實踐：以廣東、江蘇、上海為例[J]. 綠色環保建材，2020(5)：247-249.

Liu Xiuqiong. Reduction practices in coastal cities in the context of reduction: Guangdong, Jiangsu and Shanghai as examples[J].Green Environmental Protection Building, 2020(5): 247-249. (in Chinese with English abstract)

[14] 谷曉坤，周小平，劉博研，等. 基于“情境-結構-行為-結果”分析的上海市低效工業用地減量化治理[J]. 自然資源學報，2022，37(6)：1413-1424.

Gu Xiaokun, Zhou Xiaoping, Liu Boyan, et al. Reduced governance of inefficient industrial land in Shanghai based on “situation-structure-behavior-result” analysis[J].Journal of Natural Resources, 2022, 37(6): 1413-1424. (in Chinese with English abstract)

[15] 吳未，陳明，歐名豪. 建設用地減量化的蘇錫常地區土地利用格局優化：基于白鷺生境網絡優化視角[J]. 生態學報，2018，38(14)：5141-5148.

Wu Wei, Chen Ming, Ou Minghao. Land-use pattern optimization under the scenario of construction land surface reduction in the Su- Xi-Chang region, from the perspective of Little Egret habitat network optimization[J]. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(14): 5141-5148.(in Chinese with English abstract)

[16] 馮琳，雷國平. 東北典型黑土區農村居民點對水土流失影響研究[J]. 生態與農村環境學報，2021，37(8)：1011-1021.

Feng Lin, Lei Guoping. Study on the impact of rural settlements on soil erosion in typical black soil areas of Northeast China[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2021, 37(8): 1011-1021. (in Chinese with English abstract)

[17] 吳茂全，胡蒙蒙，汪濤, 等. 基于生態安全格局與多尺度景觀連通性的城市生態源地識別[J].生態學報，2019，39(13)：4720-4731.

Wu Maoquan, Hu Mengmeng, Wang Tao, et al. Identification of urban ecological source sites based on ecological security patterns and multi-scale landscape connectivity[J].Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(13): 4720-4731. (in Chinese with English abstract)

[18] Avon C, Bergès L. Prioritization of habitat patches for landscape connectivity conservation differs between least-cost and resistance distances[J]. Landscape Ecology. 2016, 31(7): 1551-1565.

[19] 陳雅倩，趙麗，陶金源，等. 基于InVEST模型的未利用地開發前后生境質量評價：以唐縣為例[J]. 中國生態農業學報（中英文），2020，28(7)：1093-1102.

Chen Yaqian, Zhao Li, Tao Jinyuan, et al. Habitat quality evaluation of unused land before and after development based on the InVEST model: Tang County as an example[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020, 28(7): 1093-1102. (in Chinese with English abstract)

[20] 樊影，王宏衛，楊勝天，等. 基于生境質量和生態安全格局的阿勒泰地區生態保護關鍵區域識別[J]. 生態學報，2021，41(19)：7614-7626.

Fan Ying, Wang Hongwei, Yang Shengtian, et al. Identification of key ecological conservation areas in the Altay region based on habitat quality and ecological security patterns[J].Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(19): 7614-7626. (in Chinese with English abstract)

[21] 孫楓，章錦河，王培家，等. 城市生態安全格局構建與評價研究:以蘇州市區為例[J]. 地理研究，2021，40(9)：2476-2493.

Sun Feng, Zhang Jinhe, Wang Peijia, et al. Study on the construction and evaluation of urban ecological security pattern:A case study of Suzhou urban area[J].Geographical Research, 2021, 40(9): 2476-2493. (in Chinese with English abstract)

[22] 潘竟虎，劉曉. 基于空間主成分和最小累積阻力模型的內陸河景觀生態安全評價與格局優化：以張掖市甘州區為例[J]. 應用生態學報，2015，26(10)：3126-3136.

Pan Jinghu, Liu Xiao. Evaluation and pattern optimization of landscape ecological security of inland rivers based on spatial principal components and minimum cumulative resistance model--an example of Ganzhou District, Zhangye City[J].Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(10): 3126-3136. (in Chinese with English abstract)

[23] 楊彥昆，王勇，程先，等. 基于連通度指數的生態安全格局構建：以三峽庫區重慶段為例[J]. 生態學報，2020，40(15)：5124-5136.

Yang Yankun, Wang Yong, Cheng Xian, et al. The construction of ecological security pattern based on connectivity index--a case study of Chongqing section of Three Gorges reservoir area[J].Acta Ecologica Sinica, 2020, 40(15): 5124-5136. (in Chinese with English abstract)

[24] 譚華清，張金亭，周希勝. 基于最小累計阻力模型的南京市生態安全格局構建[J]. 水土保持通報，2020，40(3)：282-288.

Tan Huaqing, Zhang Jinting, Zhou Xisheng. Construction of ecological security pattern in Nanjing based on minimum cumulative resistance model[J].Bulletin of Soil and Water Conservation, 2020, 40(3): 282-288. (in Chinese with English abstract)

[25] 牛海鵬，楊肖雅. 基于耦合協調度的孟州市農村居民點布局優化[J]. 農業機械學報，2019，50(2)：153-162.

Niu Haipeng, Yang Xiaoya. Optimization of rural settlement layout in Mengzhou based on coupling coordination degree[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(2): 153-162. (in Chinese with English abstract)

[26] 黃背英，謝保鵬，陳英，等. 基于區位適宜性和生態敏感性的農村居民點布局優化：以西藏改則縣為例[J]. 農業資源與環境學報，2022，39(2)：406-416.

Huang Beiying, Xie Baopeng, Chen Ying, et al. Optimization of rural settlement layout based on locational suitability and ecological sensitivity: A case study of Tibet’s Reformed County[J].Journal of Agricultural Resources and Environment, 2022, 39(2): 406-416. (in Chinese with English abstract)

[27] 王兆林，楊慶媛，李計，等. 山地都市邊緣區農村居民點布局優化策略：以重慶渝北區石船鎮為例[J]. 經濟地理，2019，39(9)：182-190.

Wang Zhaolin, Yang Qingyuan, Li Ji, et al. Strategies for optimizing the layout of rural settlements in mountainous urban fringe areas: The case of Shichuan Town, Yubei District, Chongqing[J].Economic Geography, 2019, 39(9): 182-190. (in Chinese with English abstract)

[28] 匡垚瑤，楊慶媛，王兆林，等. 低山丘陵區城鄉結合部農村居民點布局優化：以重慶市渝北區古路鎮為例[J]. 山地學報，2017，35(3)：399-411.

Kuang Yaoyao, Yang Qingyuan, Wang Zhaolin, et al. Optimization of the layout of rural settlements in the combination of urban and rural areas in low mountainous and hilly areas: The example of Gulu Town in Yubei District, Chongqing[J].Mountain Research, 2017, 35(3): 399-411. (in Chinese with English abstract)

[29] 葉菁，謝巧巧，譚寧焱. 基于生態承載力的國土空間開發布局方法研究[J]. 農業工程學報，2017，33(11)：262-271.

Ye Jing, Xie Qiaoqiao, Tan Ningyan. National land spatial pattern distribution method based on ecological carrying capacity[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(11): 262-271. (in Chinese with English abstract)

[30] 劉玉，唐林楠，任艷敏，等. 基于多維組合特征的北京密云區鄉村休閑功能評價[J]. 山地學報，2020，38(5)：751-762.

Liu Yu, Tang Linnan, Ren Yanmin, et al. Evaluation of rural leisure functions in Miyun District, Beijing based on multidimensional combination of features[J].Mountain Research, 2020, 38(5): 751-762. (in Chinese with English abstract)

[31] 唐秀美，劉玉，任艷敏. 基于適宜性與發展水平評價的村莊用地類型劃分[J]. 農業工程學報，2020，36(1)：283-291.

Tang Xiumei, Liu Yu, Ren Yanmin. Classification of village land types based on suitability and development level evaluation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(1): 283-291. (in Chinese with English abstract)

Recognition and zoning of the reduced plot of village land from the perspective of ecological security pattern

Feng Huiyi1,2, Zhao Chunjiang1,2, Tang Wenzheng3, Tang Xiumei1,2※, Sun Ning1,2, Qiao Xiaodong1,2

(1.,,100097,; 2.,100097,;3.,150090,)

Recognition and type classification can be performed on the reduced plots of village land for the decision-making on the village and land reduction. The village and construction land can represent the low use efficiency in the economically developed regions of China, particularly with the fast urbanization. It is a high demand for the amount reduction and quality improvement of construction land use. This study aims to explore the quantitative recognition and distinguish of the reduced plot of village land using ecological security patterns, in order to promote the regional ecological civilization construction, as well as regional green and sustainable development. Taking Miyun District of Beijing as an example, the evaluation index system was comprehensively constructed for the reduced plot of village land from three different dimensions of ecological security, spatial stability, and development suitability. A regional ecological security pattern was also established using multi-source data, such as land use, point of interest (POI) and socioeconomic statistics. The reduced plots were then determined after evaluation. Furthermore, 3D Rubik’s cube graphical method was used to classify the reduced plots. The results showed that: 1) The classification of habitat quality was featured by the outstanding regional aggregation and distribution characteristics. Specifically, the high-value areas were mainly distributed in the north and middle parts of the study area. The land use types were dominated by woodland, grassland, and water area. The low-value areas were mainly in the towns and relatively dense areas in the southwest. The ecological source area was 781.65 km2after screening using the habitat quality assessment, accounting for 35.06% of the total study area. A total of 15 ecological corridors with a total length of 479.11 km were recognized via the minimum cumulative resistance model. As such, the ecological security pattern was formed in the Miyun District. 2) There was a great different comprehensive evaluation score for reduced plot of village land. Among them, the high terrain was in the northeast, while the low was in the southwest. The area of reduced plots was 789.84 hm2 after a comprehensive evaluation. 3) The reduced plots of village land were divided into short-, mid- and long-term reduction areas. The short-term area consisted of three types, such as ecology-space, ecology-development, and spatial-development reduction. A total area of 565 plots covered an area of 213.34 hm2 and accounted for 27.01% of the total reduced plots. Three types of reduced plots were the fundamentals action for the amount reduction and quality improvement. The reduction target needed to be prioritized for the reduction. The mid-term reduction area was composed of three types: ecological security, spatial stability, and development suitable reduction, with a total of 565 plots, covering 337.18 hm2and accounting for 42.69% of the total reduction plots. The reduced plots in the mid-term reduction areas occupied a large proportion for the core reduction areas. Some measures should be taken for the plot reduction of villages. The long-term reduction area included one type of comprehensive reduced area, with a total of 209 plots, covering a total area of 239.32 hm2 and accounting for 30.30% of the total reduced plots. Special attention should be paid to the economical and intensive use of this part of the reduced plot. A long-term reduction area was gradually recovered as the village land. Finally, some reduction measures were proposed, according to the different types of reduced plots. The findings can provide the scientific basis for the identification and classification of the reduced plots of village land in the ecological conservation areas, in order to serve the reduction of ecological conservation areas, ecological protection and regional sustainable development.

land use; village land; reduction; ecological security pattern; 3D rubik’s cube graphical method; Miyun District

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.028

F327; K901

A

1002-6819(2022)-17-0254-10

馮惠懿，趙春江，唐文正，等. 生態安全格局視角下村莊用地減量地塊識別與分區[J]. 農業工程學報，2022，38(17)：254-263.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.028 http://www.tcsae.org

Feng Huiyi, Zhao Chunjiang, Tang Wenzheng, et al. Recognition and zoning of the reduced plot of village land from the perspective of ecological security pattern[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(17): 254-263. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.028 http://www.tcsae.org

2022-07-04

2022-08-31

北京市農林科學院科技創新能力建設專項（KJCX20200414）；國家重點研發計劃項目（2021YFD1500104）

馮惠懿，研究方向為土地利用與評價。Email：1938597984@qq.com

唐秀美，博士，副研究員，研究方向為土地可持續評價與土地信息技術。Email：Tangxm@nercita.org.cn