国土空间格局优化情景分析:理论与方法

2024-04-08 00:47杨建新
中国土地科学 2024年2期
关键词:国土格局情景

龚 健,高 静,陈 光,杨建新

(1.中国地质大学(武汉)公共管理学院,湖北 武汉 430074;2.自然资源部法治研究重点实验室,湖北 武汉 430074)

国土空间是社会经济发展的核心要素和载体,为中国式现代化提供空间支撑和资源保障。21 世纪以来,我国国土空间开发保护格局、资源要素配置结构已发生深刻变化,一方面有力地支撑了社会经济的长期平稳运行;另一方面,国土空间开发失序失衡[1-2]、资源紧缺与低效利用并存[3]、区域空间资源时空错配、主体功能失调、城乡差距拉大等结构性矛盾逐渐显现[4],土地污染、环境退化、生态破坏、粮食安全风险上升等问题日益严峻[5]。优化国土空间格局,破解国土空间开发保护面临的突出问题和挑战成为推进生态文明建设的重要内容。中共十八大以来,国家出台了系列政策文件强调要“大力推进生态文明建设,优化国土空间开发格局” “构建优势互补、高质量发展的区域经济布局和国土空间体系”。国土空间格局优化已成为生态文明建设的核心内容,在推进中国式现代化过程中起到举足轻重的战略作用[6-8]。

围绕国土空间格局优化,学者从空间功能识别、空间冲突协调[9-12]、土地利用结构与布局优化[13-15]、空间分区调整优化[16-17]等方面展开了广泛探讨。然而,国土空间格局作为特定时期下人地关系的集中体现,是生态保护、粮食安全、经济增长、社会保障等多目标协同下的地域空间结构与布局[2],包含了生态、农业和城镇等空间类型在内的具有多维度和递进关系的复杂空间组织[18]。国土空间格局构建与优化不仅仅涉及本底自然生态和社会经济条件以及空间区划与土地利用,还涉及区域政策、要素流动与配置以及地理尺度等诸多因素影响。有部分学者从中国式现代化视角出发提出了引领国土空间格局优化的科学认知、逻辑遵循和价值导向,形成了初步的理论框架[5-6,19],但还未涉及兼顾资源要素和时空尺度的具有较强操作性的系统优化架构。此外,当前国土空间格局优化相关研究多考虑自然地理空间和本底资源要素,忽视了全球气候变化、世界经济波动和政治形势、区域政策等的复杂影响,缺乏对政策主体价值取向、国土空间与要素复杂关联与反馈以及多元利益协同权衡的思虑[7,20-21],少有研究涉及对未来深度不确定性环境下国土空间格局优化情景的理论和方法探讨[20-21]。

以区域自然条件、资源基础、开发历史等初步形成的国土空间格局为基础,模拟、预测不同人地关系表现情景下的各类资源要素变化特征,基于情景目标对资源要素进行整合和结构调整以实现地域空间结构优化和生态、农业和城镇空间的配置格局优化,分析识别相对更优的国土空间开发利用情景是国土空间格局优化的有效技术路径[22-25]。国土空间格局优化情景分析突破传统基于经验定性推理且仅着眼于“过去”而谈的局限性,能实现从“既定过去”到“多元未来”整体过渡的国土空间格局优化思路,对规制和谋划国土空间开发保护行为具有现实意义。从研究过程来看,复杂系统论、可持续发展论、均衡网络理论、协同理论和流空间理论等是指导国土空间资源要素配置和优化的基础理论[6-8],情景轴理论、利益相关者理论、敏感性分析理论、风险理论、概率理论等是支持情景分析的主要方法理论[26]。总体上,已有国土空间格局优化情景分析多侧重于技术发展与创新,在理论方面相对薄弱,目前尚未形成系统的理论体系。总结现有研究可以发现,国土空间格局优化情景分析主要包含情景设计、情景生成、情景对比三个环节。基于定性的自然发展(基线发展)情景、生态保护(绿色发展)情景、经济高速发展情景是情景设计的常见范式[22-25];系统动力学模型和马尔可夫等数量模拟模型,元胞自动机模型、多智能体模型等空间模拟模型是情景建模的常用方法[14,27-28]。在进行情景比较时,多通过分析土地规模、生态系统服务价值、景观格局指数进行多情景择优,或将多个国土空间格局优化目标抽象为具体的目标参数,基于线性加权法或遗传算法等方法探寻最优发展情景[29]。

总体上,现有关于国土空间格局优化情景分析的研究仍多采用基于还原论的技术路径,将国土空间演变假定为简单系统演化,一般基于历史经验和专家知识设置一组或多组情景进行优选分析[30],未能考虑未来深度不确定性因素以及人类决策主体认知、价值观念等方面的多样性,形成的优化情景往往难以展示国土空间演化的全貌和趋势,优化结果常会陷入局部优化解,在应对未知变化时可能缺乏韧性和鲁棒性。此外,已有研究多将“情景分析”和“优化”割裂为两个相对独立的模块,优化结果未考虑系统反馈,缺乏国土空间系统演化过程和机制的嵌入,难以反映空间优化配置过程中的不同决策行为与决策环境、优化要素之间的复杂非线性关联或因果关系。

如何建立更科学的国土空间格局优化情景分析理论认知、技术逻辑与研究范式,成为提升国土空间治理水平、促进区域可持续发展需要着力破解的重要命题。基于以上分析,本文尝试解决以下两个方面的问题:(1)如何从空间、要素统筹的视角设计国土空间格局优化情景分析的底层逻辑和理论框架?(2)如何嵌入系统优化思维实现空间融合、因素综合、过程关联的国土空间格局优化情景分析范式?

1 国土空间格局优化逻辑

国土空间是人类生产生活和社会经济活动以及生态文明建设的重要载体。作为空间载体,国土空间锚定了国土开发保护与利用的基本分区、功能、边界、强度等基本属性,并形成空间特征明确、主体功能突出的空间格局;作为要素载体,国土空间则承载了各类要素在空间中的各类活动,并以空间格局为主要抓手引导各类要素在空间中的流动、配置模式与相互作用方式。在国土空间这一系统载体下,国土空间格局的演变推动要素结构和配置产生新变化[31],影响要素流动与经济空间集聚,进而对区域、要素、城乡、人与自然、开发与保护等空间发展重要关系产生影响。要素在空间格局的引导与约束下高效流动、集聚与优化组合,实现质量、效率、动力的同步转型[32],并在资源环境承载能力、地理特征、社会人文等方面影响国土空间格局的总体特征。空间与要素的相互作用形成了纷繁复杂的国土空间格局并形成不同的要素配置模式,进而产生了目标、特征各异的国土空间开发保护情景。

面向新时代国土空间高质量发展的实际需要,应以多目标协同的国土空间格局引导要素的高效流动与结构配置优化,以要素的正向活力驱动各类空间进一步提质增效。但由于长期以来国家对国土空间的管辖权限分散在不同层级的不同事权部门,“多规合一”的规划体系尚未完全建立,因此对国土空间格局优化中空间与要素的优化探索与实践尚处于割裂状态,学术界对空间与要素属性的理解仍存在分歧[31]。因此,国土空间格局优化需进一步科学审视要素与空间格局之间的协同互动关系,通过明确的宏观战略、目标指引,重塑国土空间格局,推动社会经济发展水平、质量和结构的优化调整;对要素的数量结构、空间布局进行合理配置,优化资源与国土空间开发利用方式,最终解决区域、城乡、陆海空间发展不平衡和不充分的问题。在不同的发展环境条件下,各类要素的数量、结构和空间分布差异会引发不同的空间演变过程,最终展现出多样化的空间发展情景以及与之相应的要素时空分异特征。在这一理论逻辑框架中(图1),空间锚定了国土空间的功能架构与基本格局,被视为要素的载体与流动的外部指引;要素决定了国土空间的行为表现与外在特征,是空间的核心与演变的内在动因;情景是空间与要素在不同配置模式下的特征映射与凝练,突出了不同国土空间开发保护路径下的特点与范式。通过空间引导要素的高效流动与合理配置,以要素驱动空间的科学布局与集约高效,国土空间格局优化能够实现对不同发展路径和优化目标的情景匹配。

图1 国土空间格局优化的理论逻辑Fig.1 The theoretical logic of territorial space pattern optimization

1.1 空间是要素的载体与流动的外部指引

空间是要素的载体与流动的外部指引,主要表现在弹性动态的“引导”与“格局”以及刚性约束的“管制”与“布局”[33]。“引导”与“格局”关注宏观层面的目标指引、传导和路径设计。在优化路径设计上要充分兼顾不同发展情景下各类空间的主体功能,从整体上协调空间开发与空间保护的矛盾冲突,平衡各类资源要素的数量结构和国土空间开发强度,促进形成优势互补、协调发展的国土空间新格局。刚性约束的“管制”与“布局”则集中在中、微观层面。在中观层面,要对宏观格局进行进一步细化,以规划目标为引领,紧扣主体功能落实空间布局和要素数量结构调整;以优化三区三线为主要内容平衡不同地域、不同功能的国土空间所承载的各类生产和生活要素;以空间格局为支撑底座,解决城乡发展中存在的发展问题,通过国土空间格局优化推进城乡统筹、协调发展。在微观层面,需进一步实现国土空间的精细化“管制”与“布局”,以三区三线为基础,结合开发强度、产出效率、邻接关系等要素特征明确图斑、地块尺度的土地用途。

1.2 要素是空间的核心与演变的内在动因

要素是空间的核心与演变的内在动因,主要体现在通过全域全要素资源的配置效益优化和效率提升,推动国土空间格局优化与高质量发展。由于国土空间要素具有多样性与异质性特点,涉及各类自然资源要素以及人文、社会经济要素,在国土空间格局优化与管控中,需更加注重对各类要素的统筹优化。在宏观尺度上,要侧重对国土空间格局优化的目标引导与要素优化配置机制的顶层设计。新时代发展理念以及主体功能区、区域协调发展等空间发展战略决定了国土空间要素配置的总体方向和宏观格局。在中观层面,应进一步健全要素流动与优化配置体系,尤其是要强调市场化手段等在资源要素配置中的基础性和决定性作用[34],结合政策规划等宏观引导机制,实现政府引导与要素自主调节双重驱动下的国土空间格局优化。在微观层面,则要进一步拓宽资源要素内涵,更加注重发挥“人”在国土空间格局优化中的决定性作用与主观能动性,合理引导人口与其他要素在区域内部与区域间的流动,兼顾对历史文化、归属认知等非物质要素的引导,实现对国土空间开发利用保护具体行为的微观布局与精准管控。

1.3 情景是要素和空间匹配的特征映射

以情景匹配不同发展路径与优化目标,是对不同空间与要素配置组合下国土空间格局的特征映射与凝练。将国土空间格局优化与要素优化进一步耦合匹配,依据特定目标对空间格局与要素组合优中选优、有向择优,凝练出特定国土空间格局的优化情景,是当前国土空间格局优化路径探索的有效方式。需进一步凸显空间格局的引导与约束作用,强化空间与要素的多重耦合,完善多尺度、多层级融合的格局优化体系。在此背景下,不同发展目标、演化路径、要素配置下的多重发展情景将演化出多样的国土空间格局。为深入探索多元目标导向下的国土空间格局发展特征,需依托情景对比分析等方式,科学准确地数量化、空间化、具象化不同发展目标与要素配置方式下的国土空间格局,探索不同路径下国土空间发展趋势与演变结果。通过情景匹配不同发展路径与优化目标,以三类空间锚定国土空间总体格局,合理确定各空间单元主体功能,以主体功能为科学指引引导各类要素流动和空间,配置盘活各类要素并推进其提质增效,最终探索出不同发展保护目标下国土空间格局优化的最优路径。

2 国土空间格局优化情景分析理论框架

构建优势互补、高质量发展的区域经济布局和国土空间体系是新时代国土空间治理的重要任务,不同的战略引导、目标引领、要素配置组合、空间布局模式对国土空间开发保护的质量与效率有着直接的影响,开展国土空间格局优化情景分析就是要通过科学的情景设计与情景生成,明晰不同目标引领、要素配置模式下国土空间格局特征与开发保护特点,进而结合不同情景的对比分析与博弈择优,探索国土空间开发更适宜和高效的发展路径,支撑国土空间高质量治理。

2.1 国土空间格局优化情景分析内涵

情景分析法是一种预先假定系统参数或趋势下预测系统未来可能发生的变化的模拟方法,包含情景设计、情景建模与生成、情景对比三个主要环节。国土空间格局优化情景分析是以可持续发展、区域协调发展等国家战略为宏观指引,以复杂系统论、均衡网络理论、协同理论和流空间理论等为理论基础,以国土空间格局为优化主体,以国土空间发展目标优化、国土空间格局演化等现实仿真模拟模型为技术手段,建立统筹空间和要素的国土空间格局优化分析系统框架,生成不同发展目标下国土空间开发利用的多元情景,探寻适应深度不确定性的新时代国土空间优化发展路径[34-36]。运用情景分析法开展国土空间格局优化研究,需首先对国土空间发展情景进行合理感知与统筹设计。在目标引领下,基于空间开发保护现状感知要素状态与相互作用机制,结合系统仿真、数理统计等方式进行情景建模。通过对发展目标、要素配置等参数的调整,生成不同要素配置组合及发展路径下国土空间多元发展情景[37]。结合对同一发展路径的纵向探索与不同发展情景的多层次融合对比,提出应对多种不确定性的国土空间格局优化情景及其情景模式(图2)。

图2 国土空间格局优化情景分析理论框架Fig.2 Theoretical framework for scenario analysis of territorial space pattern optimization

2.2 情景分析内容

2.2.1 情景设计

情景设计决定了国土空间发展情景的基本逻辑、目标战略遵循、要素参与类型与方式、空间布局与功能等重要内容,是情景分析的核心。在国土空间格局优化情景的总体设计上,首先要明确当前国土空间开发保护中存在的问题与优化愿景,围绕国土空间高质量发展设定宏观优化目标[38-39]。

情景感知作为情景分析的重要组成部分,决定了参与情景的主要要素及其配置模式,在宏观目标引领下进一步挖掘与感知影响区域国土空间格局体系的各类要素和子系统因素及其系统不确定性因素。在情景感知中,需综合考虑各层级、各维度要素的综合影响。宏观层面主要考虑外部空间环境等不确定性因素,如国际形势、全球尺度的气候变化和经济波动等引起的自然资源、社会经济等要素流动,通过对宏观环境变化的感知提升国土空间格局优化调控的适应性。中观层面应着重考虑一般规律性影响因素和系统内在不确定性因素,如由于人地系统的复杂性和动态性、科技进步所引起的区域人口、GDP、制度等因素的未来变化突破历史变化轨迹,由此对空间演变与优化调控所带来的不确定性影响。微观层面则应兼顾基于价值偏好的人为决策因素,充分考虑多元主体的互动。要结合宏观战略的指引探索决策主体在不同时期、不同发展背景下对规划目标、主体功能、空间底线等空间管控要素与宏观战略实现的多样化偏好影响。基于历史数据感知决策者、执行者、监督者等各类主体对空间的开发利用偏好,在空间可承载、行为可行性强的框架内,进一步细化、探索在不同主体决策下的要素流动与空间集聚模式,正视国土空间格局优化参与主体在认知、看法、价值和意图方面的多样性。

2.2.2 情景建模与生成

情景建模与生成是指依据情景设计阶段所确定的不同情景下的空间要素类型、数量结构及空间分布限制,运用一定的地理、物理及数学模型进行仿真建模,以科学量化、可视化所设计情景产生的国土空间格局模式。在进行优化情景的系统建模时,需将优化思想外部嵌套作为空间演变与目标优化的宏观指引,建立资源要素的数量结构模拟与空间布局模拟互动互馈的动态空间演化模型,引入多目标优化算法、博弈论等开展空间要素自竞争、格局指标自反馈,实现优化思想指引下的空间格局演化与优化路径探索。

具体来说,在情景的空间实现上,不仅要基于要素驱动机理等精准实现微观地理空间演化过程,更要运用空间均衡模型、要素流网络模型及要素配置优化等宏观经济学、社会学模型,全面统筹考虑多元要素对国土空间格局发展与演变的驱动过程。在多目标优化生成确定情景时,要兼顾宏观空间格局优化与微观系统优化的互动关系,充分考虑各要素、子系统间的非线性复杂关系与相互作用,对要素配置模式、要素流动方式、参数传导机制等进行统筹设计,明确国土空间演化的内在机理与过程模式。对于最终优化目标的探索,需统筹多目标协同优化,避免传统研究中综合目标最优但某些重要目标并非最优的情况出现[39],满足国土空间对于全域全要素高质量发展的总要求。

2.2.3 情景模式对比

情景对比的目的在于基于不同情景下国土空间格局的发展特征,结合指标体系构建等评价方法,对不同要素配置、空间布局下的国土空间开发、保护的质量与效率进行对比,并运用系统博弈、综合寻优等方法,明确未来最优发展路径。具体而言,需将不同要素和参数组合下所生成的国土空间格局演变结果,与所设计的空间格局发展与优化目标进行对照匹配,对比不同发展模式、不同空间尺度下的国土空间开发保护特征,确定应对不同发展目标的不同优化路径。在宏观层面通过规划目标等数量参数或主体功能区、三区三线等空间要素的组合调整,开展不同发展战略、规划目标或发展路径引领下的空间发展格局成效对比,或着重探索单一系统、要素对国土空间格局演变的具体影响。如可在参数设置时将要素资源优先向生态、农业系统倾斜,以探寻生态优先、粮食安全等不同目标优先模式下国土空间发展情景的优势与劣势所在。在中观层面重点考虑不同情景下的国土空间多功能的协同与权衡关系以及相应的国土空间承载状态。微观层面以要素数量结构和空间配置为主进行情景比较。在优化路径的确定上,可通过指标体系构建、多目标协同等方法,对不同情景下的各空间开发保护完成分目标、高质量发展总目标完成情况进行量化对比,依据格局优化目标的具体要求寻找最优发展路径。

需要强调的是,情景分析作为一种研究性的方法,研究结果本身并不具备对国土空间直接的引导或管控能力。如何将所选择的最优情景与相关规划政策结合,使最优发展路径能够真正落地,并对该发展模式落地后对国土空间所产生的积极影响与负面扰动进行全方位的预评估研究,需要在后续国土空间管控等相关研究中进行深入探讨。

3 国土空间格局优化情景分析技术路径

国土空间格局优化情景分析需以国土空间格局优化的内在逻辑为基本遵循,将空间和要素统筹贯穿于情景设计、情景建模与生成、情景模式比较等情景分析的全过程。通过宏观、中观和微观等多因素综合的情景感知形成海量情景设计方案是国土空间格局优化情景分析的重要基础,考虑空间尺度特征提出国土空间演变模拟与优化模型协同的多过程关联情景生成技术是国土空间格局优化情景分析的关键环节,分别考虑要素和空间在微观层次、中观层次以及宏观层次的涌现特征对情景优化模式的系统状态进行评估和比较分析是国土空间格局优化情景分析的落脚之处(图3)。

图3 国土空间格局优化情景分析技术路径Fig.3 The method for scenario analysis of territorial space pattern optimization

3.1 多因素综合的情景感知

情景感知是对信息的采集获取、情景的发现和情景设计,是决策者采用数据融合、因素评估等技术手段对多源信息去噪、整合,然后对信息进行语义提取,识别出需要关注的重要知识作为情景发现基础,通过设计形成系列情景方案以支持有效的评估和决策过程。

国土空间格局是多个子系统综合作用的产物,各子系统内部进行着频繁的要素、信息等的交换,呈现出明显的非线性和耗散结构特征。情景设计的首要任务是从空间尺度、时间过程、要素配置模式等方面探索性地认识、描述和表征各要素子系统之间的非线性复杂结构和状态特征,厘清促进系统格局出现的关键过程和内在机理,将影响因素视为情景感知的“关键信息”。宏观层面主要考虑外部空间环境等不确定性因素,通过大数据分析、机器学习、德尔菲法等剖析国际形势、大尺度气候变化和经济波动等全球变化对区域国土空间系统的影响扰动。中观层面应着重考虑系统变化的一般规律性因素和系统内在不确定性因素。区域人口、GDP、土地利用等资源要素和系统模式之间表现出的普适性规律可借助SPSS、SAS、GIS等软件进行常规的统计性分析;通过线性回归模型、地理加权模型、空间自相关和空间集聚分析等方法识别影响区域国土空间系统变化的一般影响因子。借助探索性模拟分析技术、全局和局部敏感性分析技术探究由科技进步、政策制度变动等导致的系统内在不确定性因素及其阈值区间。微观层面聚焦于人为决策因素,基于经验启发式规则、历史偏好和经验模型等方法充分考虑多元主体的互动,正视国土空间格局优化过程中决策者、执行者、监督者等参与主体认知、看法、价值和意图的多样性。在此基础上,基于感知的影响区域国土空间格局变化的多种因素形成因子合集,基于探索性模拟和不确定性分析方法筛选关键待优化因子及其阈值区间,形成应对多种不确定性的海量情景设计方案。

3.2 多过程关联的情景建模与生成

情景建模与生成需要设计国土空间演变模拟与优化模型协同的系统协同优化思路,探讨不同系统、要素间的复杂联系与耦合互动关系,实现资源要素的数量结构优化与空间精准布局优化的互动互馈。基于情景设计的参数和要素方案进行国土空间格局演变模拟,通过系统的状态反馈和评估将相关信息参数传导至优化模型,通过目标优化形成下一次迭代的传导参数反馈至国土空间演变模型;国土空间演变的模拟结果与优化模型的传导参数相互引导调控同时交互验证,直到最终满足优化目标生成系列情景的最终优化模式。

3.2.1 国土空间演变模型

宏观尺度模型。从系统宏观的角度提出国土空间系统内各类资源、要素安排的总体部署(数量和规模),是对宏观战略和核心理念的数学抽象、传导和系统仿真,以描述、模拟系统的时序变化为主。常见的模型包括需求供给模型、市场结构模型、一般均衡模型等经济学模型,以及统计/线性模型、灰色预测模型、马尔科夫预测模型、系统动力学模型等土地利用数量预测模型。此类模型对相对连续的历史数据依赖性较高。

中观/微观尺度模型。中观/微观尺度模型是在分区引导与底线约束下的空间精准布局,通过微观斑块模拟形成资源要素的空间特征涌现,以描述、模拟系统的空间变化为主,包括土地利用变化模拟模型和生态学模型。常见的土地利用变化空间模拟模型主要有元胞自动机模型(CA)、多智能体模型(ABM)和CA-ABM 等耦合模型,还可以通过InVEST 模型、Biome-BGC、生态网络等生态系统评估模型实现对生态功能和生态服务价值的定量化和可视化表达,为决策者权衡人类活动的效益和影响提供科学依据。

3.2.2 优化目标与优化模型

优化目标:国土空间格局优化的过程实质是协调发展过程中的各种矛盾与利益冲突,因此,优化目标的设定应注重系统的整体协调性、系统的共生协调性和系统的“冲突”协调性。整体协调和共生协调要求站在全局高度,从提高系统的整体功能出发,通过要素的不断调整重组,促进系统内部各子系统和要素的协调发展;系统的“冲突”协调包括对发展空间、用途空间、要素空间以及规划空间等的冲突协同,综合考虑各种潜在的冲突设定优化目标以增强国土空间优化的适应性。

优化模型:包括传统优化方法、仿生智能优化模型和基于博弈论的优化决策。传统的多目标优化方法包括主要目标法、分层序列法、加权法、理想点法等,其特点是将多目标优化问题转化为单目标优化问题进行求解。遗传算法、人工免疫等进化算法,以及蚁群、粒子群等是常用的仿生智能算法,广泛应用于高维度、非线性、多解集的复杂优化问题。博弈理论中的均衡策略、博弈参与方的合作与对抗等特点可以有效考虑人类决策和价值的多样性建模、求解相应的复杂问题,同时对求解的效率和解的质量损失较小。

3.3 多层次融合的情景模式对比

从数量结构和空间精细化配置角度考虑微观层次、基于国土空间功能和国土空间承载状态评估中观层次以及宏观层次的空间格局三个层级对情景优化模式的系统状态进行评估,比较分析不同情景优化模式下的系统状态响应。

微观层次的要素数量结构和空间配置评估比较。数量结构和空间配置评估是常见的情景对比分析内容,通过对耕地、建设用地、生态用地等各类资源要素总量与结构变化趋势,国土空间利用的规模结构、产业结构、经济总量等经济发展指标变化,单位面积的土地产出率、建设强度、人口密度等土地集约度和发展强度指标特征等的指标分析,初步掌握不同情景下的资源要素配置差异。

中观层次的国土空间功能与承载状态评估比较。国土空间具有食物产品供给、气候调节、水源涵养多种服务功能,要素结构和空间优化调整将导致各项功能相互作用与相互影响,表现出此消彼长的权衡关系或互相增益的协同关系。国土空间功能的权衡关系与协调状态分析有助于科学判别不同情景模式下的国土空间功能特征。同时,对每个情景下的人口承载、耕地承载、畜牧承载等国土空间承载状态和压力进行反馈。

宏观层次的空间格局比较。国土空间格局优化通过保护和修复受损生态系统结构、重塑生态安全格局、保障国家的生态安全;通过促进耕地整治、改善耕地质量、提升耕地综合生产能力,助力国家粮食安全;通过调节人口(城镇)集聚、优化产业布局、重塑区域关系,促进国土空间新发展格局的形成。

4 结论与讨论

国土空间格局优化作为落实新时代国土空间治理的重要内容和关键举措,是推进国家治理体系和治理能力现代化的关键环节。然而,当前国土空间格局优化理论与方法仍处于探索阶段,缺少兼顾资源要素和时空尺度的全局优化架构设计。传统“目标设定—空间/状态约束限制—结果对比择优”的国土空间格局优化情景分析范式未充分重视不同空间、要素间的复杂联系与耦合互动关系,忽视了系统和环境不确定性等因素的综合影响,在应对未知变化时可能缺乏韧性和稳定性。本文从空间和要素统筹视角,提出了国土空间格局优化的理论遵循和情景分析技术框架。将空间作为要素的载体与外部指引,要素作为空间的核心与内在动因,以情景匹配不同发展路径与优化目标是国土空间格局优化情景分析的理论逻辑,不同空间尺度下要素结构调整和配置是国土空间格局优化情景分析的要义与核心内容。本文提出了对应“多因素综合—多过程关联—多层次融合”的“情景设计—情景建模与生成—情景模式对比”国土空间格局优化情景分析研究范式,研究结果对推动国土空间治理能力现代化具有重要意义。

然而,国土空间格局优化是涉及庞大、复杂的国土空间巨系统、多元要素体系,依赖多学科交叉与融合,随着世界百年未有之大变局的加速演进和全球不确定性的持续冲击,国土空间格局优化必将面临更多巨大挑战与困难。本文提出的国土空间格局优化情景分析框架只是一次探索性的尝试,未来还需准确把握实时的问题导向,结合时空大数据、智能化地理信息技术等多源数据信息挖掘和高新技术手段不断调整优化概念模型方法,更需要多学科交叉和多领域共同探索,不断充实、丰富国土空间格局优化的理论和实践。

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