珠江流域地域主体功能时空演化特征及驱动机制

珠江流域地域主体功能时空演化特征及驱动机制 魏伟1,2,3，段云生1，尹力1，薄立明2，夏俊楠4 （1.武汉大学城市设计学院，武汉430072；2.武汉大学中国发展战略与规划研究院，武汉430072；3.湖北省人居环境工程技术研究中心，武汉430072；4.武汉大学资源与环境科学学院，武汉430072） 摘要：为构建珠江流域高质量国土空间格局，推动上-中-下游协调发展。文章以主体功能区战略为切入视角，运用交叉转换矩阵和多尺度地理加权回归模型，对1990—2020年珠江流域“三区空间”演化特征与驱动机制进行分析。结果表明：1）近30年间珠江流域城镇空间剧烈扩张，生态空间微增，但农业空间大量减少，上-中-下游“三区空间”演化空间差异显著；全域农业空间面积大幅减少，主要在下游地区转换为城镇空间，在上、中游地区恢复为生态空间；2）不同主体功能区中，城市化地区城镇空间增长最为剧烈，生态功能区生态空间恢复显著，农产品主产区农业空间大量减少；3）珠江流域“三区空间”演化受社会经济要素、自然地理要素和道路交通要素的共同驱动，不同驱动因子对于不同类型空间演化的作用强度存在明显差异，其中，产业发展大幅推动了城镇空间的扩张，而生态环境保护政策有力地推动重点生态区地生态空间恢复。 关键词：主体功能区战略；国土空间规划；“三区空间”；演化特征；驱动机制；珠江流域 文章编号：1001-5221(XXXX)XX-0001-16开放科学（资源服务）标识码（OSID）： 中图分类号：F205文献标志码：ADOI：10.13284/j.cnki.rddl.20230393 珠江流域作为“一带一路”合作倡议中“海上丝绸之路”的重要一环，承载着优化国土空间格局、缩小地区发展差异的重大使命，在推进区域协调发展和新型城镇化的全国战略布局中地位突出。《粤港澳大湾区发展规划纲要》（中共中央、国务院，2019）提出建设以粤港澳大湾区为龙头、以珠江—西江经济带为腹地，形成带动中南、西南地区发展，辐射东南亚、南亚的重要经济支撑带。改革开放以来，随着深圳、珠海和汕头经济特区的成立，珠三角地区经济快速崛起，与流域腹地的发展差异不断加深（Li et al.,2021；田泽等，2022），虽有西部大开发、西部陆海新通道、“海上丝绸之路”合作倡议等的相继提出，但仍未从根本上有效缓解珠江流域区域协调与国土空间的诸多矛盾：城镇空间发展的东-西差异逐渐拉大，流域西南地区城镇规模—经济产出间错位趋势未取得好转（何秋 萍，2018）；农业空间土壤退化（吴协保等，2021；Muet al.,2022）、耕地破碎化（张诗晓等，2020）和坡耕地治理（陈士银等，2022）等问题突出；生态用地在流域产生空间分异（杨楠等，2022），生态系统服务价值（赵泳春等，2022）和生态效率（田泽等，2022）降低趋势凸显，中下游洪涝灾害（Gu et al.,2017）与干旱风险（Zhang et al.,2012）并存——缺乏统筹的区域空间布局成为限制珠江流域优化国土空间格局、实现高质量可持续发展的瓶颈之一。因此，衔接新时期国土空间治理体系，以主体功能区为纲，国土空间规划为目，构建有序协调的“城镇-农业-生态”空间管控格局，统筹地区资源要素形成合力，为珠江流域区域协调发展和经济转型搭建空间支撑平台，以合理配置空间参数，倒逼生产资源要素从不协调、不均衡走向区域协调均衡，既是对国家区域协调发展战略的重要回应， 也是珠江流域地区自身协调发展亟待解决的重要命题。 尺度传导的政策回应仍不足。 以“三区空间”为中介平台，研究主体功能区与区域协调发展在珠江流域的战略落实，能够有效搭建宏观发展战略精准落地的高效传导途径。基于此，本文以主体功能区战略为切入视角，运用交叉转换矩阵和多尺度地理加权回归模型，对计划经济向市场经济的过渡时期至近期（1990—2020年）珠江流域“三区空间”演化格局及机制进行探讨，以期为促进珠江流域国土空间资源的集约高效利用和构建高质量国土空间开发保护格局提供数据支撑和理论参考。 城镇空间、农业空间和生态空间（以下简称“三区空间”）是国土空间规划实现空间用途管制的土地分类方式，其合理承接了国家对国土空间优化的战略诉求，直接对应主体功能区战略中城市化、农业和生态安全三大战略格局（魏旭红等，2019），且与三条控制线对应，为三大战略在空间用 途 管 制 上 提 供 了 落 地 对 接 出 口（樊 杰等，2021a）。不同于“三生空间”（生产、生活和生态空间）的土地分类方式更聚焦域城乡空间内部的核心功能本身（黄金川等，2017），在实施落地、上下级实施统筹方面存在一定的操作难度（王颖等，2018）。“三区空间”更侧重基于主体功能的土地用途管制，需要考虑的是宏观尺度土地利用的主导功能和刚性布局管控（樊杰，2019），易于划定清晰完整且不重合的边界，在规划操作上更易于上下级地区对接落实（郭锐等，2019）。目前，“三区空间”已成为统筹各类空间分类体系，对接主体功能区 战 略 实 施 的 主 要 空 间 分 类 方 式（王 亚 飞等，2019），相关研究主要从3方面展开：1）探讨“三区空间”与主体功能区规划、“资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价”的衔接传导路径，形成 以 主 体 功 能 区 降 尺 度 传 导 为 目 的（樊 杰等，2021b），“三区空间”为空间支撑（魏伟等，2021）的地域功能分区（周侃等，2019）优化的科学逻辑；2）以“三区三线”为基准探讨新的国土分类体系（孔江伟等，2019；赵广英等，2020a），通过辨析分类目标、导向和技术导则等为国土空间规划编制提供分区支撑（赵广英等，2020b）。3）面向长时间序列“三区空间”演化特征与机制解析，已有针对长江经济带（魏伟等，2021）、黄河流域（魏伟等，2022）、东北地区（魏伟等，2023）、三江源地区（张轲等，2022）、新疆地区（尹力等，2023）等区域的研究为“三区空间”研究奠定重要的基础与范式，但仍未将主体功能区纳入分析框架。此外，面向珠江流域的国土空间演化，主要集中于珠三角地区（何媛婷等，2020）和粤港澳大湾区（唐常春等，2021；Wu et al.,2021）、珠江—西江经济带（王永琪等，2020）等片区研究，缺乏面向珠江流域上-中-下游统筹协调的国土空间研究，对面向珠江流域区域协调发展、主体功能区战略降 1研究区概况与数据来源 1.1研究区概况 珠江流域由西江地区、北江地区、东江地区和珠三角4个部分组成，共计6省（自治区）45地级市的278个市辖区/县/自治县级行政单元，总面积约66.45万km2（图1）。结合“十四五”规划“逐步形成城市化地区、农产品主产区、生态功能区三大空间格局”的要求，将研究区域归纳为3类主体功能空间：1）以珠三角城市群、潮州-汕头-揭阳城市群、南宁市等“一带一路”沿线节点城市为主的国家级优化开发区和国家级重点开发区，是城镇化发展水平较高的地区；2）以河池、柳州、韶关等市为代表的两广丘陵地区为主的生态功能区；3）以玉溪、贵港等市所在的云贵高原、丘陵绵延地区为主的农产品主产区。 1.2数据来源与处理 由于长时序研究中存在的研究区行政区划的调整，为便于数据的前后统一，以2020年全国县级行政区划为基准，使用的数据包括：1）珠江流域1990、2000、2010、2020年4期30m精细地表覆盖数据，来源于中国科学院空天信息创新研究院全球30m精 细 地 表 覆 盖 动 态 监 测 产 品GLC_FCS30（Zhang etal.,2020），用于提取研究区域各时间截面的“三区空间”数据。2）社会经济数据来自于广东、广西、云南等各省份历年统计年鉴，从中国经济社会大数据研究平台①上获取。3）主体功能区规划数据来自于《全国主体功能区规划》②和及云南、贵州、广西、广东、湖南、江西主体功能区规划方案。4）河流水系、高速公路、铁路、地级市市政 间”分类体系研究，结合研究区内主体功能区战略的宏观指引和珠江流域各年份土地利用实际情况，构建珠江流域GLC_FCS30数据向珠江流域“三区空间”的衔接路径（表1）。其中，农业空间以耕地为主，包含部分种植牧草地；生态空间以林地和水体为主，城镇空间以不透水表面为主。需注意的是：1）在借鉴已有研究（魏伟等，2022；张轲等，2022）的基础上，乡村聚落纳入城镇空间是为 府驻地等数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心③。 2研究方法 2.1珠江流域“三区空间”识别 通过土地利用数据划分“三区空间”类型，要将地区的实际情况与未来发展需求相结合，实现全要素统筹，不重复不遗漏。基于现有的“三区空 了从主导功能出发，整体研究人居国土的动态变化特征，为未来的城乡建设用地指标分配提供参考与理论依据；2）荒地在珠江流域地区通常是城市待开发建设的未利用地，其在分布上也紧邻不透水表面，是城镇化发展的后备用地，因此将荒地与不透水表面一起划分至城镇空间。 的结果也同样存在较大的空间异质性，因此，在驱动机制研究中，空间尺度是模型选取的关键影响要素（沈体雁等，2020）。传统的最小二乘估计回归（OLS）忽略了研究区域内的空间分布差异，而将整个区域均质化处理，经典地理加权回归（GWR）加入了地理空间分异变量来解决区位要素对不同地区变量的影响差异。在珠江流域“三区空间”演化研究中，不同地区主体功能定位、经济发展特点和未来发展诉求具有明显差异性，“三区空间”转换类型与规模也存在显著差别，这种差别的空间异质性与空间尺度导致“三区空间”交叉转换驱动因子的空间异质性与空间尺度差异（沈体雁等，2020）。与经典地理加权回归（GWR）相比，多尺度地理加权回归（MGWR）为每个变量指定带宽，可更好地度量每个过程的空间尺度，多带宽的方法也使得模型拟合更加接近实际的空间作用结果。MGWR模型的计算公式为： 表1珠江流域土地覆被数据与“三区空间”分类体系的衔接 式中：ui、vi是第i个空间单元的位置；yi和xij分别为因变量和影响因子xj在ui、vi处的观测值；βbwj代表第j个影响因子在最优带宽下的回归系数，本研究选取AICc为带宽选取准则，ε为第i个空间单元独立分布的随机残差。 2.2珠江流域“三区空间”时空演化分析 以主体功能区为标尺研究珠江流域“三区空间”时空演化的分析：1）基于1990、2000、2010和2020年4个时间截面的GLC_FCS30地表覆被数据，运用ArcGIS对栅格数据镶嵌、裁剪，运用表1的分类统计方法，得到各时间节点的珠江流域“三区空间”数据，作为分析的基础；2）利用土地利用转移矩阵测度交叉转换的方向与规模；3）将各期“三区空间”数据进行叠加分析，以主体功能区为统计单元，运用ArcGIS面积制表得出不同类型主体功能区内“三区空间”的转换数据。 2.3.2驱动因子的选取“三区空间”时空演化受自然地理和社会经济发展等多维度要素的影响，结合《国土空间规划城市体检评估规程》（自然资源部，2021）和“双 评 价”指 南（自 然 资 源 部，2020）的要求，指标因子的选取既要充分考虑水域、土地气候等资源环境要素，又要充分体现空间尺度与区域差异。在结合已有空间演化解释机制研究（马恩朴等，2019；何志超等，2020；何春阳等，2021）和珠江流域实际情况的基础上，对接“双评价”工作，从社会经济、道路交通和自然地理3方面选取驱动要素：1）社会经济要素：地区生产总值（X1）、第一产业增加值（X2）、第二产业增加 值（X3）、第 三 产 业 增 加 值（X4）、财 政 收 入（X5）、财政支出（X6）、消费品零售总额（X7）、常住人口（X8）和粮食产量（X9）；2）道路交通要素：距省会距离（X10）、距市中心距离（X11）、距铁路距离（X12）、距重要公路距离（X13）；3）自然地理要素：距河流距离（X14）、海拔高度（X15）、年平均温度（X16）、年日照时长（X17）和年降雨量（X18），共 交叉转换矩阵公式为： 式中：Sij为珠江流域“三区空间”交