广东省“三生空间”格局演化特征分析

李伊黎，程 严，付振华*

（1. 广东省国土资源测绘院， 广东 广州510663；2. 自然资源部华南热带亚热带自然资源重点实验室，广东 广州510663；3. 广东省自然资源科技协同创新中心，广东 广州510663）

“三生空间”根据土地利用功能划分，其中生产空间是进行农业、工业和商业活动获取产品和供给功能的用地范围，生活空间是提供承载和保障人居功能的用地范围，而生态空间主要以调节、维持和保障生态安全功能为主[1]。目前的研究主要关注“三生空间”的概念辨析与分类、空间格局优化等方面[2]。研究方法诸如：基于“三生空间”的内涵对其功能进行定性评价或定量测度[3-5]、通过综合指标的构建对“三生空间”环境质量或适宜性进行评价[6-8]、基于“三生空间”分类体系进行土地利用空间结构分析[9-11]等。这些研究取得了显著的成果，其应用领域涉及土地整治、资源环境承载力测算和土地适宜性评价等各个方面。然而，由于研究理论基础、视角与目的不同，尚未形成统一的“三生空间”功能分类与评价指标体系[12]。在其格局演化特征的分析方面也缺乏统一的方法与深入的研究。

为此，本文选取广东省为研究对象，以现有“三生空间”功能评价体系为基础，对广东省2000、2005、2010、2015、2020年五期土地利用数据进行功能分类，结合ArcGIS的空间分析功能、首位度分析方法等，从空间分布规模、重心演变、城市群“三生空间”规模首位度变化等三个层面对广东省“三生空间”格局演化特征进行了分析，并提出一些合理化建议，促进国土空间规划格局优化发展。

1 研究框架

1.1 研究范围

本文选取广东省行政区划范围作为研究区域。改革开放以来，广东省取得了辉煌的成就，特别是20世纪90年代后，在快速城镇化的过程中，经济发展速度和人民生活水平大幅提升，土地利用结构发生重大变化，生态环境问题也日益凸显，生态空间格局的优化问题亟待解决[13]。面向国土空间规划的“三生空间”研究是推进广东省生态文明建设，实现自然资源高水平保护、高效率利用，保障重大战略规划实施的科学支撑。

1.2 数据来源

研究所用数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心。其中2000、2005、2010 年各期数据的遥感解译主要使用了LandsatTM/ETM 遥感影像数据；2015年土地利用数据更新主要使用Landsat8 遥感影像数据；2020 年土地利用数据是在2015 年土地利用遥感监测数据的基础上，基于Landsat8 遥感影像，通过人工目视解译生成。数据精度及类型为30 m 栅格数据。按照中国LUCC 遥感监测数据分类体系，广东省包括耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6个一级类以及水田、旱地、有林地、灌木丛等22 个二级类。

同时参考广东省历年发展规划文件，来源于广东省人民政府网站，相关政策文件来源于广东省及其地级市自然资源部门网站。

1.3 研究方法

1.3.1 三生空间分类评价

“三生空间”的分类是研究的基础，目前尚未形成规范统一的分类和评价体系，部分学者[2,14]参考刘继来[3,15-16]等的评价方案和评分标准，采取分级赋分的方法对不同土地利用类型所能提供的各类功能进行打分。本文在此基础上，根据LUCC 遥感监测数据分类体系，结合广东实际，对广东省“三生空间”各土地类型进行评价打分，具体如表1所示。

表1 基于LUCC遥感监测数据分类体系的三生空间评价分值

1.3.2 格局演化特征分析

为直观显示“三生空间”格局分布和演化特征，构建4 km×4 km 的格网覆盖整个广东省行政区划范围。将土地利用栅格数据与创建的格网进行叠加，计算得到每个年份每个格网，即广东省每16 km2区域内“三生空间”评价总分值，分析其空间分布格局。对相邻年份的评价总分值按格网进行差值计算，得到每个格网区域分值的变化情况，分析其演化特征。计算每个年份“三生空间”的重心分布，分析其重心移动轨迹特征。

1.3.3 首位度分析

在一个相对独立的地域范围内或相对完整的城市体系中，城市规模或综合实力等处于第一位的城市被称为首位城市[17-18]。

根据以往的研究，城市首位度指数一般分为二城市指数、四城市指数和十一城市指数，计算方法如下[19]：

式中，S为城市首位度，下标数值为城市个数；P为城市规模，下标数值为城市规模排名。城市首位度指数越高，代表“三生空间”越集中。

2 结果与分析

2.1 三生空间时空演化

2.1.1 分布格局

利用LUCC 遥感监测数据分类体系，对广东省各土地类型进行评价打分，分别统计2000、2005、2010、2015、2020年的“三生空间”分布格局，其中生产空间评价分值分别为1.815×108、1.863×108、1.916×108、1.947×108、1.958×108，生活空间评价分值分别为1.817×107、2.901×107、3.605×107、4.047×107、4.293×107，生态空间评价分值分别为8.320×108、8.241×108、8.177×108、8.135×108、8.109×108。对比历年生产、生活、生态空间评价分值的空间分布，“三生空间”分布格局总体保持稳定。

2000年“三生空间”分布格局，生产空间高分值区主要位于珠三角地区以及东西两翼沿海地区，河渠、城镇用地和其他建设用地主要集中在珠三角地区，其中城镇用地生产功能性最强，其次为其他建设用地、河渠和耕地，耕地广泛分布于全省，无区域集中特征，水库坑塘生产功能性最低，主要分布于佛山、中山、河源等城市；生活空间高分值区主要位于珠三角地区以及东翼城市揭阳、汕头、潮州等地，土地类型包括城镇用地、农村居民点及其他建设用地，其中城镇用地、农村居民点生活功能性最强，其他建设用地生活功能性其次，农村居民点全省零散分布，且珠三角和东西两翼分布较北部密集；生态空间低分值区主要位于珠三角城市的交界处，高分值区分布广泛，以北部为主，其中，林地、草地、未利用地、湖泊、滩涂、滩地的生态功能性最强，其次为耕地，最后为沟渠和水库坑塘。

2.1.2 2000—2005年格局变化

2005年生产空间分值增长约2.64%，生活空间分值增长约59.66%，生态空间分值下降约0.95%。

生产空间分值增长明显的区域主要集中在珠三角城市广州、佛山、东莞、中山和深圳等地，分值下降明显的区域主要分散在西翼城市湛江西部和珠三角各城市范围内；生活空间分值增长明显的区域同样集中在珠三角相应城市，比较明显的区域位于东翼城市汕头、揭阳、潮州等地，分值下降明显的区域主要位于西翼城市湛江和茂名，东翼城市揭阳和汕尾，以及北部城市梅州，呈现小范围零散分布的特征，生态空间分值增长明显的区域主要分布在珠三角城市外围，分值下降明显的区域主要分布在珠三角城市。

“九五”中后期广东省内外部环境有较大改善，2002年前，广东省开发区数量快速拓展，共设立了包括广州南沙、珠海、佛山、惠州仲恺等国家级高新区和广州、深圳、珠海、汕头等多个保税区[20]，同时“十五”期间城镇化进程加快。生态空间分值增长明显区域的分布范围以生活空间转化为生态空间为主，下降明显区域的分布范围以生态空间转化为生活空间为主。

2.1.3 2005—2010年格局变化

2010 年生产空间分值增长约2.84%，生活空间分值增长约24.27%，生态空间分值下降约0.78%。

生产空间变化集中体现在珠三角范围内区域生产空间分值的增长，其中增长尤为明显的区域位于佛山市南部，而珠海市东部区域分值有所下降；生活空间分值增长明显的区域主要集中在珠三角城市，明显下降的区域较少；生态空间分值变化较大的区域主要分布于珠三角城市。

“十一五”是广东省经济发展的转型期，城镇化进一步推进，同时由于耕地占卜平衡政策的落实，补充耕地增加，集中体现在佛山市南部耕地数量的变化，总体上生产空间扩张明显，而珠海市东部区域耕地数量明显减少，生产空间收缩。相比于2005 年，2010年生活空间扩张速度明显放缓，分值增长主要是城镇用地和其他建设用地继续扩张，以佛山市最为显著，同时随着城市化水平提高，农村劳动力逐渐转移，农村居民点总数开始减少，部分区域生活空间收缩。肇庆和珠海范围内生产空间或生活空间扩张导致生态空间的收缩，而佛山市耕地数量的增长是生态空间扩张的主要原因。

2.1.4 2010—2015年格局变化

2015 年生产空间分值增长约1.62%，生活空间分值增长约12.26%，生态空间分值下降约0.51%。

除珠海市东北部区域生产空间分值增长集中外，广东省其他地级市范围内均存在分值明显增长的区域，部分地级市也存在分值明显下降的区域；生活空间分值增长明显的区域较多分布在珠三角城市，总体分散分布在整个广东省范围内，生态空间分值增长明显的区域主要分布在珠海市东北部，分值下降明显的区域零散分布于整个广东省范围内。

“十二五”时期广东省经济发展方式进一步转变，城镇化发展从范围扩张转向形态和布局的优化，“三旧改造”初见成效，土地集约化利用水平提升，生产空间扩张减缓，而珠海市在耕地保护和占补平衡方面取得成效，区域生产空间扩张明显。同时城镇用地无序扩张受到遏制，其他建设用地扩张仍然明显，农村居民点略有增长，总体上生活空间扩张速度进一步放缓。珠海市范围内耕地数量的增多是生态空间扩张的主要原因。

2.1.5 2015—2020年格局变化

2020 年生产空间分值增长约0.56%，生活空间分值增长约6.08%，生态空间分值下降约0.32%。

生产空间分值涨幅有所下降，趋于稳定，分值增长较为集中的区域位于揭阳与汕头的交界处，分值变化明显的区域分散分布于广东省各地市，不再集中于珠三角；生活空间扩张速度继续降低，分值增长明显或下降明显的区域，均零散分布在整个广东省范围内；除惠州、河源、广州范围内极小区域变化明显外，生态空间分值没有太多明显变化。

“十三五”时期广东省国土资源开发强度达到高值，经济发展进入新常态，新型城镇化逐步推进，土地节约集约发展，生产空间扩张得到控制，揭阳与汕头的交界处城镇用地和其他建设用地扩张明显，生产空间相应扩张。总体上城镇用地和其他建设用地扩张均受到明显限制，生活空间和生态空间在整个广东省范围内变化不太明显。

2.1.6 时空演化

2000—2020 年，生产空间持续扩张，扩张速度在2010年达到峰值，随后逐渐跌落，生活空间呈现对数扩张的趋势，以城镇化为主要驱动因素，受生产空间和生活空间的扩张影响，生态空间持续收缩，在相关发展政策和战略措施的干预下，经济转型发展，土地利用效率逐步提升，生产和生活空间扩张受到限制，生态空间收缩速度逐渐放缓。

2000—2020年，广东省范围内“三生空间”评价分值重心分布变化如图1 所示，总体来说，生产、生活、生态空间构成的重心三角形以东莞市西部为中心分布，顶点分别位于中心西侧、南侧和北侧，且生态空间和生产空间分布重心变化较小，而生活空间分布重心变化相对明显。从2000—2015年重心三角形面积逐渐缩小，2015—2020年略有扩大，主要受生活空间重心移动影响。2015—2020年珠三角北部城市城镇化不断推进，生活空间逐步扩张，位于深圳市范围内的生活空间重心向西北方向逐渐演化。

图1 2000—2020年广东省“三生空间”重心演化

图1 中“三生空间”的重心移动轨迹图显示，2000—2020 年，生产空间重心在2005 年先向东南方向移动1.2 km，随后小范围逆时针移动，距离逐渐缩小，从生产空间格局变化特征分析原因可以得知，2005 年生产空间分值增长明显的区域以东莞市中心、深圳市以及东翼部分城市范围为主，2010 年以佛山市和广州市范围为主，2015 年以珠海市范围为主，2020 年以揭阳市和汕头市范围为主；生活空间重心在2000—2015 年向西北方向移动，距离分别为5.3 km、4.7 km、0.8 km，在2020 年向东北方向移动了3.0 km，从生活空间格局变化特征分析原因可以得知，2000—2015 年生活空间分值增长明显的区域以深圳以北城市范围为主，增长速度逐渐减缓，2020 年以揭阳市和汕头市范围为主，生态空间重心始终向西北方向移动，距离逐渐缩小，最大为1.0 km，从生态空间格局变化特征分析原因可以得知，珠三角范围生态空间分值逐年降低明显，速度逐渐放缓。

2.2 城市群首位度分析

围绕广东省国土空间规划“一核两极多支点”的开发利用格局，强化珠三角核心引领带动作用、培育东西两翼新增长极、增强北部生态发展区综合服务功能的规划目标，分别计算珠三角、东西两翼以及北部生态发展区四个城市群的“三生空间”评价分值，并利用二城市指数和四城市指数进行首位度分析，结果如表2所示。

表2 2000—2020年广东省“三生空间”城市群地均分值首位度

从城市指数来看首位度，2000—2020 年，生产空间分值首位分布并不明显，首位度指数在2005 年有小幅下降，之后逐年上升，2015—2020 年保持1.06 不变。生活空间分值首位分布明显，首位度指数在2000 年为2.23，到2010 年上升为3.26，之后略有下降，到2020 年为2.69；生态空间分值首位度分布不够明显，首位度指数几乎没有变化。从四城市指数来看首位度，生产空间和生态空间分值并不具有首位分布特征，而生活空间分值首位分布典型，首位度指数同样呈现先增后减的趋势，在2010年最高为1.89。

如图2所示，2000 年，广东省西翼城市群生产空间分值位居首位，直到2010 年被珠三角城市群反超，位居第二。2000—2020 年，珠三角以及东西两翼城市群生产空间分值保持接近，而北部生态区城市群生产空间分值为前者一半左右；对于生活空间分值来说，2000—2020 年，四大城市群均表现为上升的趋势，珠三角城市群在2000—2010 年之间生活空间分值大幅增加，后趋于平稳，而其他城市群始终保持平稳上升的趋势，总体上始终保持珠三角、东翼、西翼、北部生态区城市群的位序关系；对于生态空间分值来说，2000—2020 年，北部生态区始终位居首位，且和其他城市群保持一定的差距，四大城市群均表现为下降的趋势，且始终保持北部生态区、西翼、东翼、珠三角城市群的位序关系，其中珠三角城市群每阶段下降幅度最大，其次为东翼城市群。

图2 2000—2020广东省“三生空间”评价分值位序特征

3 结 论

本文选取广东省为研究区域，以地市行政区划范围和区域城市群范围为单元，参考已有“三生空间”功能评价体系，通过对广东省土地利用类型功能进行评分，研究广东省“三生空间”格局演化特征，综合分析发现，“三生空间”作为城市发展的基础空间，其功能分布与城市的发展之间存在密切关系，具体可以得出以下几点结论：

1）广东省“三生空间”分布格局区域差异显著，生产空间主要分布于珠三角核心城市及东西两翼沿海城市，承担着高度集聚的经济活动和农业生产功能；生活空间分布格局与生产空间相似，但具备生活功能性的农村居民点分布较为分散，且占据主要地位，生活空间分散分布于珠三角核心城市及茂名、揭阳、汕头、潮州等城市，功能评价分值低于生活空间；生态空间与生产空间和生活空间分布呈现相反的态势，主要分布于北部及东西两翼城市，且功能评价分值最高。总体上与广东省“一核一带一区”的发展战略呈现出一致性。

2）2000—2020 年，广东省“三生空间”分布格局没有发生根本性变化，生产空间和生活空间分值增长明显的区域和其高分值区范围一致，呈现出高者愈高的马太效应。同时因城镇扩张和农村居民点建设以占用耕地为主，导致生产空间和生活空间扩大的同时生态空间相应减少，而生产空间从第一产业生产功能（农业）向第二、三产业生产功能转移，分值变化较小。

3）通过“三生空间”分值变化及分布重心移动轨迹分析发现，三类空间变化幅度均逐渐减小，反映了城镇化发展由空间扩张转向集约节约利用的趋势，土地利用效率得到提高，生态空间的缩减得到缓解。生产空间重心在2005年向东南方向明显移动，随后无固定方向小距离移动，生活空间重心在2000—2015年向西北方向大幅移动，随后向东北方向小距离移动，生态空间重心始终向西北方向移动，且距离逐渐减小。生产空间的发展没有固定的方向，而生活空间明显向西北方向发展，主要表现为深圳西北方向珠三角城市的发展，广东南部城市，特别是珠三角城市的发展对生态空间的侵蚀导致生态空间发展北移。

4）通过“三生空间”城市群首位度分析发现，生活空间具有明显的首位度分布特征，且以珠三角为首位城市群，第二位为东翼城市群，西翼和北部生态区城市群紧随其后，珠三角核心城市生活空间的发展对周边城市有一定的影响和带动作用，而生产空间和生态空间首位分布并不明显，首位城市群对其他城市群影响较弱。

生活空间与生产生态空间的矛盾突出表现在城市扩张占用耕地以及生态用地减少等，加强空间管制和生态空间保护、节约集约化利用土地资源，是实现“三生空间”协调发展，促进生产、生活、生态空间融合的有效途径之一。