云南邊境地區瑞麗市三生空間識別

張 銀，張 翊

（1.云南大學 地球科學學院，云南 昆明 650500；2.云南省生態環境科學研究院，云南 昆明 650034）

國土空間是人類開展社會經濟活動和進行生態文明建設的場所［1］。近40年來，在工業化和城鎮化進入快車道的同時，國土空間的格局發生了劇烈變化，產生了土地利用效率低下、城市病和農村空心化共存、生態環境破壞嚴重等問題［2］，加之2020年新冠肺炎疫情對全國尤其是邊境地區的經濟社會發展造成了嚴重沖擊［3］。面對如此發展困境，迫切需要對邊境地區的國土空間進行識別與重構，而加快構建“生產空間集約高效、生活空間宜居適度、生態空間山清水秀”的三生空間成為優化國土空間格局、建設美麗中國的必然要求。

當前的國土空間開發從以生產空間為主導轉向生產—生活—生態空間協調發展［4］，三生空間成為近年來政府和學術界關注的熱點。三生空間是生產空間、生活空間和生態空間的總稱［5］，劃分主要依據是國土空間利用的主要功能，生產空間是以提供工業品、農產品和服務產品為主要功能的區域，生活空間是以提供人類居住和公共活動為主要功能的區域，生態空間是指以提供生態產品和生態服務為主要功能的區域［6］。目前，關于三生空間研究取得了系列成果，包括：三生空間的內涵［7］、三生空間用地分類［8-9］、三生空間識別［10-11］、三生功能定量識別［12-14］、三生空間優化與重構［15-16］等。通過文獻歸納可知，在研究尺度上，以往的研究區域從城市群［12］、流域［17］、快速城鎮化地區［18］、糧食主產區［19］等中宏觀尺度到柵格［20］等微觀尺度都有涉及。邊境地區的社會公共安全價值日益凸顯，對于整個國家公共安全愈發重要，但是目前關于邊境地區三生空間方面的研究尚不多見。在研究方法上，三生空間識別方法主要有土地利用歸并法［2］和指標體系測算法［12］2種，前者以用地類型為單元基于土地利用所發揮的主導功能［2，9］，直接歸并土地利用類型從微觀尺度進行三生空間識別，因其操作簡單，且能較好地將用地類型和國土空間類型聯系起來，但其難以刻畫地類功能的強弱［14］；后者以行政區劃為單元根據區域特征、資源條件等構建指標體系［12-13］，在宏觀綜合評價的基礎上識別三生空間，但研究結果難以打破行政區和用地類型圖斑的限制?；谏鷳B學的尺度傳遞效應，柵格單元將宏觀尺度與微觀尺度結合進行適宜性評價，可為解決三生空間尺度融合問題提供有效途徑［4，19］。邊境地區社會公共安全價值凸顯，迫切需要準確識別劃分三生空間，以促進邊境地區居民正常生產生活。

邊境地區三生空間的識別是促進邊境經濟可持續發展、保障社會公共衛生安全的重要依托。瑞麗市與緬甸接壤，邊境線漫長，是中國西南地區社會公共安全重要的防護門。鑒于此，本研究以瑞麗市為研究區，充分考慮地理區位、特殊環境等影響因素，構建了以鄉鎮為單元的三生功能評價體系和以柵格為單元的三生空間適宜度指標體系，并基于生態學的尺度傳遞效應［21］，以鄉鎮三生功能評價結果修正柵格空間適宜度評價結果，從而實現了三生空間的識別，旨在為當地三生空間格局優化提供參考。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

瑞麗市（23°38′～24°14′N，97°31′～98°02′E）是云南省西南部的中緬邊境城市，東連芒市，北接隴川縣，西北、西南和東南三面與緬甸山水相望、村寨相依，國土面積共有945.10 km2，邊境線長169.8 km，有抵邊的行政村20個，是我國西南地區最大的內陸口岸，有明顯的區位優勢。瑞麗市地勢西北高東南低，相對高差1276 m，山區、壩區面積比約為3∶1。在2018年末，常住人口21.02萬人，地區生產總值107.4億元，第三產業對經濟增長的貢獻率為104.2%，但是從2020年疫情發生以來，瑞麗經濟社會的發展受到了嚴峻挑戰，“一院兩國、一井兩國、一街兩國、一橋兩國”的獨特景觀使得當地疫情防控形勢嚴峻復雜，除頻繁的邊民往來、繁榮的邊境貿易之外，緬甸疫情的復雜局勢也加劇了邊境的管控難度，瑞麗口岸的境外疫病輸入風險遠高于國內其他任何一個陸路口岸［22］，社會公共安全難以保障。

1.2 數據來源與處理

本研究的土地利用數據來自瑞麗市2018年土地利用變更調查矢量數據庫，來源于瑞麗市自然資源局；DEM數據來源于地理空間數據云（http：//www.gscloud.cn/），經ArcGIS 10.7軟件處理得到相應的坡度數據，空間分辨率為30 m；糧食產量、農民收入等社會經濟數據來源于瑞麗市統計年鑒。三生功能評價基于鄉鎮尺度，三生空間適宜性評價基于柵格尺度，為30 m×30 m。

2 指標構建與研究方法

2.1 總體思路

研究方法的總體思路為：首先選取相關指標，以鄉鎮為單元，評價不同鄉鎮的生產、生活和生態功能的空間變化；其次以30 m×30 m柵格為單元，評價三生空間的空間適宜度；最后基于尺度傳遞效應，將相對大尺度的鄉鎮三生功能評價結果，修正到尺度相對小的柵格三生空間適宜度評價結果中，最終識別劃定三生空間（圖1）。

圖1 論文整體的研究框架

2.2 三生功能評價指標體系與方法

依據黨的十八大提出的國土空間優化目標，國土空間功能劃分為生產功能、生活功能和生態功能，不同地域的功能則是在多種因素的共同影響和作用下形成的。參照以往學者的研究成果［23］，考慮數據的可獲取性和瑞麗市實際情況，從生產、生活和生態3個方面選取12個指標。由于三生功能評價指標體系中的各指標數據量綱、屬性均有差異，為消除各指標之間的差異，本文采用極值法進行數據標準化處理，正向指標和負向指標的標準化具體公式分別見公式（1）和（2）。對指標賦予權重是進行功能評價的重要基礎步驟，由于熵值法能夠較為客觀地衡量各指標之間的重要性，也可以在一定程度上規避信息冗雜等問題，故本文采用熵值法［24］確定權重。在進行各指標數據標準化處理和權重確定的基礎上，采用綜合評價法計算三生空間功能值，公式見（3）。具體指標及其權重見表1。

上述公式中：Yijz表示第i個鄉鎮第j個功能的第z個指標標準化處理后的值；Xijz為第i個鄉鎮第j個功能的第z個指標評價值；Xijzmax、Xijzmin分別為該指標的最大值和最小值；Mij表示第i個鄉鎮第j個功能的總分值；n表示評價指標總數；wjz表示第j個功能的第z個指標的權重。

2.3 三生空間適宜度評價指標與方法

國土空間多維性、復雜性的特征決定了構建三生空間評價指標時需考慮其地域性和綜合性，尤其需考慮對生產生活有重大影響的特定環境因素。土地利用現狀在一定程度上決定了國土空間分布狀況，加之以城鎮用地為代表的城鄉建設用地很難轉變為農業用地，這也意味著三生空間的識別必須基于現狀，不適宜發生劇烈改變?；诖?，為保障邊境地區生產、生活安全有序進行，充分考慮瑞麗市土地利用的影響因素和保障瑞麗市國土安全和社會安全，對三生空間選取坡度、土地利用現狀、與城鎮村用地距離、與交通運輸用地距離、與邊境線距離、與公共服務設施用地距離、與水源地距離、與生態管控區距離共8項指標。生產空間適宜度從坡度、土地利用現狀、與邊境線距離等方面進行評價，其中與邊境線距離方面主要考慮邊境安全和社會安全，因為邊境地區是維護國家安全和社會安全的緩沖區，社會公共安全的價值日益凸顯。與生產空間適宜度評價相比較，生活空間指標選取的差異主要體現在公共服務設施區位因素對生活空間更具有吸引力，其距離越近，表征生活功能越強。生態空間適宜度從與水源地距離、與生態管控區距離等3個因素進行評價，其中生態管控區包含自然保護區、飲用水水源地、風景名勝區和國家森林公園4個類別，是保障區域生態安全的重要屏障。

三生空間適宜度評價采用多因素綜合評價法，以30 m×30 m柵格單元為尺度，將影響生產空間、生活空間和生態空間的因素進行空間化和歸一化處理，利用yaahp軟件構建層次模型［23］，對生產空間、生活空間、生態空間內部的兩兩指標進行重要性比較，從而確定各指標的權重?；贏rcGIS 10.7軟件的柵格計算功能，將歸一化處理后的各指標加權疊加，計算得出每個柵格單元的生產空間、生活空間、生態空間適宜值，計算公式如公式（4）所示。具體三生空間適宜度評價指標及其權重見表2。

表2 瑞麗市三生空間適宜度評價影響因素與權重

公式（4）中：Fi表示第i個柵格單元生產/生活/生態空間適宜度評價值；n表示評價指標總數；Si(k)表示第i個柵格單元的第k個評價指標的標準化值；Wk表示第k個指標的權重。

2.4 三生空間識別方法

三生空間的識別不僅要適應圖斑自身的適宜度，還要考慮其所在行政單元的三生功能高低，以鄉鎮經濟發展和行政管理需求為導向［23］。三生空間識別方法如下：首先基于尺度傳遞效應，將相對尺度大的鄉鎮三生功能評價結果修正到尺度小的柵格三生空間適宜性結果中，得到修正后的三生空間適宜度，修正公式見（5）；將修正后的柵格單元值在ArcGIS 10.7軟件中利用柵格轉換工具，將其轉換為矢量數據，得到每個圖斑對應生產空間、生活空間、生態空間的適宜度；借助ArcGIS 10.7軟件中的Python語言構建循環算法，比較同一圖斑生產空間、生活空間和生態空間適宜度的大小，將其識別為最佳適宜空間，以此類推，實現瑞麗市三生空間識別。

公式（5）中：SMijz表示第i個鄉鎮第j個柵格第z類空間的適宜度；M2018iz為2018年第i個鄉鎮第z類功能的評價值。

3 結果與分析

3.1 三生功能評價

利用熵值法和綜合評價法以鄉鎮為尺度依次對瑞麗市的生產功能、生活功能和生態功能進行評價。結果（圖2）顯示，生產功能較為突出的鄉鎮為姐相鄉、勐卯鎮，主要因為這2個鄉鎮不僅土地墾殖率、有效灌溉比、糧食總產量等指標高，有利于農業生產發展，而且這些鄉鎮地勢平坦，靠近鐵路、公路等交通設施，交通、口岸和倉儲等功能突出，區位條件優越，經濟實力突出，又進一步提升其生產功能。生活功能主要集中于姐相鄉、勐卯鎮，這些鄉鎮由于人均凈收入高，居民的消費能力強，加之交通網密度大，城鎮村建設用地占比較高，公共服務和生活配套基礎設施配套健全，生活便利，因此生活功能較高；而勐秀鄉、戶育鄉等人均凈收入低，交通網密度低，基礎設施配套相對匱乏，故生活功能較弱。生態功能較強的有弄島鎮、畹町鎮等，這些鄉鎮由于農藥和化肥使用量低、森林覆蓋率高、林地和水域等生態用地占比大，生態環境保持良好，生態功能突出；而勐卯鎮因農藥、化肥使用量較大，南部區域多為建設用地，生態用地占比較小，故生態功能相對偏弱。

圖2 2018年瑞麗市鄉鎮三生功能空間分布

3.2 三生空間適宜度分析

利用層次分析法和多因素綜合評價法，以30 m×30 m柵格單元為尺度對瑞麗市生產空間、生活空間和生態空間進行適宜度評價，并基于尺度傳遞效應，將鄉鎮尺度的三生功能評價結果修正到柵格尺度的三生空間適宜度，修正后的三生空間適宜度如圖3所示。結果表明，生產適宜度較高的空間主要為姐相鄉、勐卯鎮南部及勐秀鄉西北部，生產適宜度空間分異特征明顯，呈南北強中間弱分布，南北兩側地勢較為平坦，土地利用以建設用地為主，交通網密度大，生產適宜度最佳；中部區域由于坡度大，土地利用以林地為主且道路密度低，故其生產適宜度相對較低。生活適宜度較高的空間主要分布在勐卯鎮和姐相鄉，以勐卯鎮南部最典型，主要由于這里城鎮村用地密集，公共服務設施分布規模大且集中，輻射范圍廣；其他生活適宜高值區則呈點狀分布在各鄉鎮之中，土地利用以農村居民點用地為典型。生態適宜度與生產、生活適宜度表現出顯著的空間互補性，生態適宜度較高的空間則主要分布在弄島鎮和戶育鄉西北部、勐卯鎮北部，集中表現為林地、水域和草地富集的區域；而生態適宜度低值區主要分布在西北角、東南角團塊狀的城鎮村用地。

圖3 三生功能修正后的瑞麗市三生空間適宜度結果

3.3 三生空間綜合識別

根據修正后的三生空間適宜度值，基于ArcGIS 10.7中的Python語言構建循環算法，比較同一圖斑的生產空間、生活空間和生態空間適宜度大小，若出現適宜度兩兩相等或三者都相等的情況，則比較原則為生態優先，其次為生產，最后為生活，從而獲得瑞麗市三生空間分布圖（圖4）。

圖4 瑞麗市的三生空間識別結果

瑞麗市生產空間、生活空間和生態空間所占的比例依次為19.82%、4.75%、75.43%，三生空間類型以生態空間為主。生產空間主要集中分布在東南部和西北部，表現出明顯的空間聚集性，這是因為該地區坡度較小，地勢低平，公路、鐵路等各類基礎設施集中，導致該類空間集聚，即使在特殊環境下將與邊境線的距離作為生產空間的負向因子加以考慮，生產空間布局仍無顯著差別；生活空間與現狀城鎮村用地布局高度相似，東南部生產空間組團面積相較于中部而言較大，且更集中；生態空間主要分布于銅壁關自然保護區、畹町國家森林公園、莫里熱帶雨林等地，呈現中部多、南北兩側少的分布特征。與非邊境地區的三生空間格局對比，邊境地區的三生空間尤其是生產空間和生活空間分布以對外貿易為導向，經濟較為發達的區域的生產空間和生活空間適宜度相對較高。由于受新冠疫情連續多次的影響，瑞麗市的經濟受到了極大的影響，為確保邊境地區公共衛生安全，使瑞麗市能夠健康穩定地發展，未來應將對距離邊境線較近的空間尤其是邊民來往頻繁、對外貿易發達的瑞麗河沿岸作為重點關注區域，實施區域管控，從而推動三生空間布局優化，以適應新形勢的發展。

4 結論與討論

4.1 結論

（1）瑞麗市三生功能鄉鎮差異明顯。生產功能主要分布在姐相鄉、勐卯鎮，表現為農業生產、交通、口岸和倉儲等功能突出的區域，與城鎮建設用地和基礎設施分布呈明顯的正相關；生活功能高值區和生產功能具有空間一致性，得益于人均凈收入高，居民的消費能力強，加之公共服務和生活配套基礎設施配套健全，生活便利；生態功能主要集中分布在弄島鎮、戶育鄉、畹町鎮等，由于農藥和化肥使用量低、森林覆蓋率高、林地和水域等生態用地占比大，生態環境保持良好，生態功能突出。

（2）瑞麗市三生適宜度格局空間分異顯著。生產適宜度空間分異特征明顯，呈南北強中間弱分布，南北兩側地勢較為低平，土地利用以建設用地為主，交通網密度大，生產適宜度最佳；生活空間適宜性格局與生產空間具有明顯的一致性，適宜度高值區勐卯鎮南部最典型，由于這里公共服務設施分布規模大且集中，輻射范圍廣；其他生活適宜高值區則呈點狀分布在各鄉鎮之中；生態適宜度與生產、生活適宜度表現出顯著的空間互補性，生態適宜度高值區主要分布在弄島鎮和戶育鄉西北部、勐卯鎮北部，集中表現為林地、水域和草地富集的區域。

（3）三生空間識別?；诔叨葌鬟f效應，瑞麗市識別的生產空間、生活空間和生態空間依次占比為19.82%、4.75%、75.43%，以生態空間為主。在空間布局上，東南部和西北部以生產空間為主，生活空間與現狀城鎮村用地布局高度相似，集中分布在東南部以及零散分布于全縣；生態空間主要分布于銅壁關自然保護區、畹町國家森林公園、莫里熱帶雨林等地，呈現中部多、南北兩側少的分布特征。

4.2 討論

三生空間的識別是國土空間規劃的重要內容，相比于以往關于三生空間的研究，邊境地區的生產空間、生活空間分布具有明顯的集聚特征，以邊境口岸為導向。本文在構建三生空間適宜度評價指標體系時，基于新冠疫情對區域社會公共衛生安全的影響，考慮了與邊境線距離這一因子，但未能充分將社會經濟因素納入考慮。邊境地區三生空間布局以自然條件為基礎，但是社會經濟因素、環境因素也是導致其變化的重要因子，尤其是在新冠疫情影響的當下，邊境線外時常有偷渡事件發生，時不時引發的疫情威脅著當地乃至整個國家的社會公共衛生安全，而邊境線內的當地人民由于疫情影響導致生產生活難以得到保障，居民外遷、企業倒閉也時有發生。因此，在未來進行三生空間識別時，應充分結合社會經濟和環境因子開展研究，由此得出的評價結果將更加符合實際需求。而在后疫情時代如何對瑞麗市的三生空間進行重構，對邊境地區的沿邊區域，如距離邊境線一定范圍內實施特殊管控，保障瑞麗市當地能夠正常生產、生活將是未來的重要研究方向。