滇中城市群国土空间格局识别与时空演化特征分析

林伊琳 赵俊三 张 萌 陈国平

(1.昆明理工大学国土资源工程学院， 昆明 650093； 2.昆明冶金高等专科学校测绘学院， 昆明 650033)

0 引言

国土是生存之本，是人类社会发展和生态文明建设的空间场所和主阵地。党的十八大报告提出“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的“三生空间”发展理念，标志着我国将从以生产空间为主导转向生产、生活、生态空间(三生空间)相协调的国土开发方式[1]。空间中的物质系统随时间的变化发生演化，具有不同的变化特征属性。国土空间是由诸多资源要素共同构成的复杂国土空间资源巨系统，其格局是一种动态演变的过程，具有特定的时间和空间属性，其形态和状态在时空尺度上呈现出不同的变化特征。因此，研究区域国土空间格局变化，探索其演化规律，揭示国土空间数量结构与空间格局之间的耦合机理，对促进国土空间有序、适度及可持续开发利用具有指导意义。

针对“三生空间”理念，国内学者做了大量的研究。主要包括：三生空间的理论框架研究[2-4]、三生空间用地分类体系研究[5]、基于三生空间的综合承载力研究[6-7]、三生空间时空演变特征及影响因素研究[8-12]、基于三生空间的乡村重构与空间布局优化[13-14]等。三生空间作为国土开发宏观尺度认知的基本范式[15]，目前，主流的三生空间格局识别的研究方法大致分为自上而下的量化测算法和自下而上的归并分类法[1]。前者通过构建评价指标体系量化识别生产、生活和生态功能区划[16]，具备指标地域针对性和评价体系综合性强的特点，在三生功能评价上独占优势，但难以实现多主体融合和多尺度集成表达；后者实质是在土地利用数据基础上进行归并与分类[17-18]，该方法能有效地实现各种用地分类、国土空间管制和开发相衔接，同时一定程度上弥补了土地利用分类对生态功能考虑欠缺的不足，但对其主体功能的动态性考虑尚有不足(如耕地的主要功能为生产功能，同时也具备一定的生态功能，大片的农作物对周边生态环境也起到了调节作用)。就研究区域而言，三生空间研究主要集中在平原[19]、流域[20]等典型地貌单元，近年来也有学者将区域视角转向山区研究，但大多是基于县域[21-22]小尺度范围的研究，而针对高原山区城市群大尺度的三生空间格局的实证研究甚少。

自国家实施西部大开发战略以来，滇中城市群作为云南的核心区域受到了越来越多的关注。其地处西南高原山区，地形破碎复杂、生态环境脆弱，国土空间格局特性明显。随着城镇化、工业化和农业现代化的快速发展，加之受国家城镇群战略导向的影响及近年来扶贫移民和避灾搬迁，促使滇中城市群国土空间格局发生了明显的变化。本文从“三生功能”视角，通过构建国土空间与土地利用类型的衔接关系识别滇中城市群国土空间格局，旨在揭示2000—2015年滇中城市群三生空间格局时空演化规律及分异特征，为丰富山区国土空间格局特征分析的方法体系，同时为指导山区国土空间开发与布局优化提供科学依据和借鉴。

1 研究区与数据来源

1.1 研究区域

滇中城市群地处云南省中部地区，位于东经100°43′～104°49′，北纬24°58′～25°09′之间，西邻大理白族自治州和丽江市，北接攀枝花市、昭通市，东临文山壮族苗族自治州和黔西南布依族自治州，南接普洱市和红河县、元阳县、屏边苗族自治县。由昆明、曲靖、玉溪、楚雄4个州市及红河州北部7个县市组成(图1)，是云南省最发达的地区。属湖盆岩溶高原地貌，以山地和山间盆地地形为主，地势起伏和缓，海拔116～4 282 m，低纬度高原山地季风气候，气候温和湿润，降水多，霜雪少，光照条件好，光能资源较丰富。研究区国土面积占全省土地总面积的29.00%，其中平地面积占整个群域的11.84%，占全省的3.43%。

图1 研究区地理区位Fig.1 Location of study area

滇中城市群是国家重点培育的19个城市群之一，是全国“两横三纵”城镇化战略格局的重要组成部分，是西部大开发的重点地带，是我国依托长江建设中国经济新支撑带的重要增长极。同时也是云南省交通设施密集，开发强度最高，发展基础最牢，发展水平最高，继续开发前景最好的区域，是带动全省经济社会发展的龙头和云南省参与国内外区域协作、竞争的主体。2015年总人口为2 088.25万人，城镇化率为51.92%，国民生产总值达8 631.36亿元，群域内人口与经济社会快速发展，人口、资源环境与经济社会发展之间冲突日趋加剧。

1.2 数据来源及预处理

本文研究涉及的基础数据主要包括2000、2005、2009、2015年土地利用数据，其中2000、2005年土地利用栅格数据来源于国家地球系统科学数据共享平台，2009、2015年土地利用现状数据来源于土地利用现状年度更新数据库。借鉴最优样方尺寸计算方法[23]，根据群域面积，将研究区划分为500 m×500 m栅格单元，并运用ArcGIS软件把各期土地利用数据统一到该栅格尺寸下。依据第二次全国土地调查分类和中国土地利用/土地覆盖变化(Land use and land cover change, LUCC)遥感监测数据分类，自下而上识别滇中城市群国土三生空间格局。高程、坡度、坡向3个地形因子的空间量化图是由地理空间数据云平台提供的SRTM 30 m分辨率的DEM数据经ArcGIS 10.2软件转换得到。

1.3 研究方法

本文采用土地利用动态度[24]、土地利用转移矩阵[25]和景观格局指数[26-28]等方法，总结滇中城市群2015年三生空间水平和垂直方向格局现状特征，并分析4个时点上各子空间类型的数量结构变化、类型转移，探寻空间结构变化的区域差异；采用土地利用程度综合指数法[29]和热点分析[30]来识别三生空间利用程度的空间分布模式，以评价国土空间格局变化情况；采用地学信息图谱[31-32]、核密度[33-34]、标准差椭圆[35]及重心迁移模型[36]等方法分析三生空间时空格局演化特征，以揭示滇中城市群2000—2015年三生空间格局动态变化规律性、空间演变分异和关联性。

2 国土三生空间分类与衔接

国土空间是一个复杂的有机地理空间，它以自然资源为载体，汇集生态环境和各类经济社会活动于一体的系统关系总和。所有自然资源存在于空间中，而地球空间最基本的形式就是土地。LUCC则是作为国土空间格局变化和自然环境、人文社会等系统的相互关系的直接反映。迄今为止，我国以土地资源为载体，以土地利用功能为划分依据，形成了多种国土空间分类方式[37]，其中“三生空间”的概念就是着眼于土地利用功能视角提出的[17]。构建三生功能分类体系是进行国土空间功能、结构分析及格局优化的前提和基础[38]。三生空间分类体系是三生空间结构内涵的体现，也是生产、生活和生态空间在国土空间功能上进一步划分，将国土空间在三生功能尺度上深入细化，使之与土地利用、土地覆被分类体系相结合，形成适应国土空间相关研究的分类体系，可为下一步国土空间格局多尺度集成表达研究提供数据支撑。

在第二次全国土地利用调查分类和中国LUCC遥感监测数据分类体系的基础上，以国土空间安全下的生态安全、粮食安全和经济社会发展安全为出发点，结合滇中城市群生态保护红线和永久基本农田保护红线，对滇中城市群国土三生空间分类体系进行划分。其中，国土三生空间一级分类以三生功能为划分标准，并使其与滇中城市群生态保护红线和永久基本农田保护红线划定成果相衔接，为实现促进区域生态底线完整、生态功能与生态景观同步优异，夯实耕地和基本农田红线，保证农业和其他产业生产空间稳定，以达到经济社会发展完美融合；二级分类是在兼顾国土空间的多功能性和分类的实用性[39]，对一级分类在功能上进行更细致划分；三级分类是以土地利用/土地覆被类型相对应，且各类型之间没有重叠的情况，符合国土空间分区的要求，便于后续对各功能空间面积的提取与汇总。滇中城市群国土三生空间类型与土地利用类型的衔接和融合关系见表1。

表1 滇中城市群国土三生空间分类与土地利用类型衔接表Tab.1 Connection between production-living-ecological space classification and land use type in study area

3 结果与分析

3.1 滇中城市群三生空间格局水平空间特征

滇中城市群2015年生产空间比例为27.34%，其中农业生产空间占城市群国土面积的26.34%，工矿生产空间占1.00%；生活空间比例为2.63%，其中城镇生活占1.00%，农村生活占1.63%；生态空间比例为70.03%，其中绿地生态占66.04%，水域生态1.55%，其他生态占2.44%。从国土三生空间一级分类来看，生态空间为绝对主体，生产空间次之；从国土三生空间二级分类来看，绿地生态空间占群域面积最多，农业生产空间次之。由于受地形因素影响，滇中城市群国土空间格局形成“中部以生活、生产空间为主，中部以西以生态空间为主，中部以东以生产空间为主”的整体特征(图2)。

图2 滇中城市群三生空间格局Fig.2 Production-living-ecological spaces pattern of urban agglomeration in central Yunnan

3.2 滇中城市群三生空间格局垂直梯度特征

3.2.1基于高程梯度差异的三生空间分布特征

根据滇中城市群地形地貌特征，结合实际调研情况，将滇中城市群的高程划分为5个梯度：小于等于500 m(平原)，500～1 500 m(低山)，1 500～2 500 m(中山)，2 500～3 500 m(中高山)，大于等于3 500 m(高山)，并计算不同高程梯度分级内三生空间的面积占比构成(图3)。结果显示，高程在2 500 m以下的三生空间类型分布最为多样化，高程在2 500 m以上主要以生态空间分布为主。说明滇中城市群国土空间利用主要集中在平原、低山、中山。其中，农业生产空间、工矿生产空间、城镇生活空间的面积占比随着高程上升呈反向递减趋势；农村生活空间面积占比随高程的上升呈先增加后减少趋势；绿地生态空间和其他生态空间的面积占比则是随高程的上升而不断增加；水域生态空间的面积占比随高程的增加而不断减少，以高程2 500 m作为分界，高程大于等于2 500 m水系不发育。这充分表明人类活动主要集中在低海拔及中低海拔区域。

图3 不同高程的三生空间面积占比Fig.3 Proportion of area of production-living-ecological spaces at different elevations

3.2.2基于坡度差异的三生空间分布特征

参照中国农业区划委员会颁发的《土地利用现状调查技术规程》，结合研究区实际情况，将坡度划分为5级：0°～2°(平地)、2°～8°(平坡)、8°～15°(缓坡)、15°～25°(斜坡)和25°以上(陡坡)。通过对不同坡度三生空间类型面积占比分析得知(图4)，除绿地生态空间随坡度增加而增加外，工矿生产空间、城镇生活空间和农村生活空间随着坡度增加呈现出反向递减的规律，农业生产空间随着坡度的增加呈现出先增加后减少趋势，水域生态空间主要分布于坡度较小的地区，其他生态空间在各坡度级别上均有分布，且差异较小。综上分析，坡度对人类活动强度较大的工矿生产空间、城镇生活空间和农村生活空间的分布影响较为突出。

图4 不同坡度的三生空间面积占比Fig.4 Proportion of area of production-living-ecological spaces at different slopes

3.2.3基于坡向差异的三生空间分布特征

根据坡向界定原理，将坡度按方向法分为正阴向(337.5°～360°，0°～67.5°)、半阴向(67.5°～112.5°，292.5°～337.5°)、半阳向(112.5°～157.5°，247.5°～292.5°)和正阳向(157.5°～247.5°)。从不同坡向的三生空间类型占比情况分析得知(图5)，所有空间类型在各坡向级别上均有分布，且差异极小。从数量变化情况来看，分布在半阳向、半阴向的农业生产空间和绿地生态空间优势度大于正阳向和正阴向；分布在半阳向、正阳向的工矿生产空间、城镇生活空间和其他生态空间优势度大于半阴向和正阴向；分布在正阴向、半阳向的农村生活空间优势度大于半阴向和正阳向；分布在正阴向的水域生态空间优势度大于其余3个坡向。综上表明，三生空间类型分布在坡向上的分布具有一定的选择性，但选择性不强。

图5 不同坡向的三生空间面积占比Fig.5 Proportion of area of production-living-ecological spaces at different aspects

4 滇中城市群三生空间格局演化分析

4.1 数量结构演化

滇中城市群2000—2015年国土空间类型变化具体表现为生产空间持续增加，生活空间逐渐增加，生态空间持续减少(表2)。

表2 滇中城市群15年间国土空间类型面积占比Tab.2 Proportion of area territory space types in urban agglomeration of central Yunnan during past 15 years %

通过计算研究时段内土地利用动态度指数对研究区国土空间类型结构演变的剧烈程度进行测度，进而分析各种空间类型的演变速度(表3)。研究时段内，工矿生产空间、城镇生活空间、农村生活空间的单一动态度均为正值，说明这3种空间类型的面积呈增加态势，主要原因是受1999年西部大开发战略、经济快速发展、城镇化和工业化进程加快等影响，致使工矿生产空间和生活空间需求趋势增长明显。此外，2009年以前绿地生态空间面积呈减少态势，研究区存在生产、生活空间占绿地生态空间现象，2009年以后面积有所增加。

从综合动态度看(表3)，各种空间类型的综合动态度明显大于单一动态度，说明了综合动态度能较好地识别和比较区域国土空间类型动态变化的总体程度及活跃情况。2005—2009年，各空间类型的单一动态度和综合动态度较之其他两个时间段总体偏高，其原因一方面是受研究区地势分布现实及“城镇上山”土地政策的影响，使得建设用地开发向山坡转移，导致该时段内国土空间格局发生了较大变化；另一方面则是由数据统计口径不同以及制图综合误差造成的。

表3 滇中城市群2000—2015年国土空间动态度Tab.3 Dynamic changes of different territory space types in urban agglomeration of central Yunnan from 2000 to 2015 %

图6 滇中城市群2000—2015年国土空间面积变化的空间差异Fig.6 Spatial differences in territory space area changes in urban agglomeration of central Yunnan from 2000 to 2015

滇中城市群15年来三生空间面积在数量变化上存在着明显的区域差异(图6)。具体表现为：① 生产空间，研究区49个县市域中有10个县域生产空间面积减小，主要集中在研究区的西北部，其中楚雄市的生产空间面积减少最大，达400.602 0 km2；生产空间面积增加显著的县域主要集中在研究区的东北部、北部以及南部，以宣威市、寻甸县、富源县、会泽县、弥勒市及沾益区生产空间面积增加量最多，面积均在500 km2以上，其中宣威市面积达1 864.559 8 km2。② 生活空间，所有县域生活空间面积均有增加，生活空间面积显著增加的县域主要集中在东北部、中部和南部。③ 生态空间，43个县域生态空间面积减少，生态空间面积显著减少的县域集中在东北部、南部，其中宣威市生态空间面积减少量最多，达1 992.818 0 km2。综上得知，15年间研究区内生产空间面积增加的县域则是生态空间面积减少的县域，反之亦然，生产用地大量占用生态用地，粮食产量和经济发展一定程度上得以提高，但不利于生态环境建设。研究区平地面积少，山地面积多，生活空间开发程度受限，研究期间所有县域生活空间面积均有增加，但增量相对较小。其原因是云南省推行山地城镇模式，引导生活空间向山地发展(坡度8°～25°)，使得地处山地的宣威市、会泽县、呈贡区、楚雄市、寻甸县充分利用其地势特点进行生活空间开发，生活空间增量均在80 km2以上，而地处平地的五华区和盘龙区，同时也是昆明市的主城区，其国土开发已达极限，增加面积较少，仅10 km2。

4.2 三生空间类型相互转换

采用土地利用转移矩阵体现滇中城市群2000—2015年各国土空间类型结构及其之间的相互转换关系，以揭示研究区国土空间格局演化的结构特征与各空间类型的演变方向(表4)。结果显示，15年间研究区各空间类型面积均有不同程度的增加或减少，总体呈现出“入不敷出”的态势。农业生产空间面积减少8 419.506 1 km2，绿地生态空间面积增加14 803.059 5 km2，二者相互转换数量最大。一方面是因为2000年数据来源于国家地球系统科学数据共享平台，2015年数据来源于二调数据，受统计口径、数据来源、数据分类标准及制图综合误差等影响，导致耕地或园地被误调为林地和草地；另一方面耕地转为林地和草地表明退耕还林、还草政策成效凸显；工矿生产空间面积减少1 042.707 7 km2，主要转为农业生产空间和绿地生态空间；城镇生活空间和农村生活空间面积分别减少787.237 2、1 386.876 7 km2，主要为农业生产空间及绿地生态空间占用，其减少的原因是建设用地占耕、占林明显，政府开展国土打非治违专项行动，就未取得用地许可、规划许可或与城市规划不相符合的城市建筑进行处理；水域生态空间面积减少585.867 km2，主要被农业生产空间和绿地生态空间所占用；其他生态空间面积减少2 580.846 8 km2，主要转换为农业生产空间和绿地生态空间，而剩余部分转为其他空间类型的面积相对较小。

表4 滇中城市群2000—2015年国土空间格局面积转移矩阵Tab.4 Transfer matrix of territory space area in study area from 2000 to 2015 km2

4.3 空间格局演化

4.3.1国土空间利用程度演化

图7 2000—2015年滇中城市群各县域国土空间利用程度变化图Fig.7 Change map of territory space use degree in each county of urban agglomeration in central Yunnan from 2000 to 2015

土地作为国土空间最核心的资源，任何开发利用均是以土地资源为载体而进行的，体现了人类改造土地景观的强度[40]，故此土地利用程度实际上可认定为是国土空间利用程度直接反映。本文采用土地利用程度综合指数法[29]，以县域为单位，测算分析4个时点滇中城市群国土空间利用程度综合指数，再结合热点分析[30]识别国土空间利用程度的空间分布演变模式及其热点和冷点地区。

图8 2000—2015滇中城市群各县域国土空间利用程度热点图Fig.8 Hot spot maps of territory space use degree in each county of urban agglomeration in central Yunnan from 2000 to 2015

国土空间利用程度方面(图7)，2000—2015年滇中城市群各县域国土空间利用程度综合指数呈逐年增加趋势，反映出滇中城市群国土空间利用程度在逐年提高。其中以五华区、盘龙区、官渡区、呈贡区、麒麟区、陆良县和泸西县的国土空间利用程度增加最为明显。随着城市化进程的不断加快，必将带来对生活空间和工矿生产空间更大的需求。国土空间利用程度热点分布情况见图8，15年来滇中城市群国土空间利用程度热点区主要集中分布在研究区中部和东部的部分地区，同时热点区周围的县域国土空间利用程度也都偏高。值得注意的是，2009年以后云南省推行“城镇上山”政策，北部的禄劝县、东川区、会泽县，南部的个旧市、开远市、建水县等冷点区的国土空间利用程度有所提高，使得滇中城市群国土空间格局与前两期相比变化明显。

4.3.2国土空间格局地学信息图谱演化

采用土地利用地学信息图谱演变方法[31-32]，分析研究区2000—2005年、2005—2009年和2009—2015年3个时段国土空间格局图谱时空演变特征。

结果显示，研究区2000—2015年国土空间格局时空演变图谱中发生变化类别的有6个(表5～7)。其中，2000—2005年，共有22 131.618 2 km2的国土空间面积发生了变化。生态空间与生产空间面积的相互转换构成了该研究时段内国土空间格局图谱演变的主要类型，图谱变化率累积占比93.55%，散点式分布(图9)。

表5 滇中城市群2000—2005年国土空间类型演化图谱Tab.5 Geo-info-spectrum of territory space type evolution in study area from 2000 to 2005

表6 滇中城市群2005—2009年国土空间类型演化图谱Tab.6 Geo-info-spectrum of territory space type evolution in study area from 2005 to 2009

表7 滇中城市群2009—2015年国土空间类型演化图谱Tab.7 Geo-info-spectrum of territory space type evolution in study area from 2009 to 2015

图9 滇中城市群3个时段国土空间格局演化图谱Fig.9 Geo-info-spectrum of territory space pattern evolution in three periods of urban agglomeration in central Yunnan

2005—2009年，国土空间面积变化总量为32 486.893 8 km2，仍以生态空间与生产空间面积的相互转换构成了该研究时段内国土空间格局图谱演变的主要类型，图谱变化率累积占比90.55%，主要集中分布在宣威市、沾益区、罗平县、寻甸县、官渡区、石林县、楚雄市、建水县、蒙自市等县域(图9)。

2009—2015年，国土空间面积变化总量相对较少，仅494.796 9 km2，构成研究区国土空间格局图谱演变的主要类型发生了改变，主要为生产空间-生活空间，生态空间-生产空间，生态空间-生活空间这3类图谱，图谱变化率累积占比98.49%，集中分布在嵩明县、安宁市、晋宁县、官渡区、永仁县、元谋县，其他县域零星分布(图9)。

图10 滇中城市群国土空间格局景观指数变化曲线Fig.10 Landscape index variation of territory space pattern in urban agglomeration of central Yunnan

4.3.3国土空间格局景观指数演化

借鉴相关研究[26-28]，文本选取以下8个景观格局指数：斑块个数(Number of patches, NP)、平均斑块面积(Mean patch size, MPS)、斑块密度(Patch density, PD)、形状指数(Landscape shape index, LSI)、蔓延度(CONTAG)、聚合度(Aggregation index, AI)、香农均匀度(Shannon’s eveness index, SHEI)、香农多样性指数(Shannon’s diversity, SHDI)，从景观尺度分析滇中城市群15年间国土空间格局的整体演变特征并揭示其蕴含的景观效应。

由图10可知，滇中城市群景观斑块数总体呈上升趋势，平均斑块面积总体呈下降趋势，但表现出阶段性特征，2000—2005年，斑块数目下降，斑块平均面积上升，表明研究区国土空间景观格局向着聚集方向发展；2005—2015年，斑块数目持续增加，斑块平均面积持续下降，表明区域景观格局受人类社会经济活动的干扰严重，加速了景观破碎化。15年间景观蔓延度指数整体呈上升趋势，说明研究区内具有优势斑块类型，且斑块连接性较好，此外，研究区道路交通基础设施的不断建设与完善，增强了国土空间类型之间的景观连通性。聚合度总体呈下降趋势，相同斑块类型的聚集程度降低，景观破碎化严重。香农均匀度和香农多样性指数整体均呈上升趋势，景观多样性增加，景观优势度下降，各斑块类型在景观中均匀分布。总体而言，滇中城市群2000—2015年国土空间景观格局演变存在明显空间分异，判断地形条件、交通设施、人口分布及人类活动是引起该空间分异的主要因素。

4.3.4国土空间格局分布特征

由于点格局分析方法[41]，如标准差椭圆[35]、土地利用重心迁移模型[36]等，能较好地鉴别空间格局各种状态，近年来被广泛运用于各类用地类型扩张的研究中。采用这两种方法，对研究区4个时点上国土空间格局分布特征及变化差异进行分析(表8)。

4个时点上，研究区生产空间的标准差椭圆长轴为东北-西南走向，短轴为西北-东南走向，反映出研究区2000年、2005年、2009年和2015年生产空间分布趋势均为东北-西南方向，且东北方向的分布最为聚集(图11)。研究期内，生产空间标准差椭圆面积增加，椭圆转角逐渐减小，旋转速度较快，生产空间的方向性分布特征不稳定，短轴标准差均大于长轴标准差，表明滇中城市群生产空间明显沿北偏东方向扩张，形状指数总体呈下降趋势，极化特征较明显，生产空间分布较为集中。重心对应着生产空间的空间分布位置，滇中城市群生产空间整体向东南方向迁移，重心位置从盘龙区转向官渡区，累计迁移距离达20.043 0 km。

表8 滇中城市群4个时点国土空间格局变化情况Tab.8 Changes in territory spatial pattern at four time points in urban agglomeration of central Yunnan

图11 滇中城市群2000—2015年三生空间格局变化特征Fig.11 Variation characteristics of production-living-ecological spatial pattern in urban agglomeration of central Yunnan from 2000 to 2015

4个时点上，研究区生活空间分布趋势与生产空间相似，均为东北-西南方向，且东北方向的分布较为聚集(图11)。研究期内，生产空间标准差椭圆面积增加显著，转角逐年增大且旋转速度较快，短轴标准差均大于长轴标准差，生活空间沿北偏东方向扩张，形状指数整体呈下降趋势，表明滇中城市群生活空间分布较为集中且具有一定规律性。滇中城市群生活空间整体向东北方向迁移，迁移距离累计为7.389 3 km，但重心位置一直位于官渡区，主要原因是随着城镇化进程的加快，官渡区作为主要中心城区优先得以发展。

4个时点上，研究区生产空间方向分布呈现出阶段性特征(图11)：2000—2005年，生态空间分布趋势为东北-西南方向；2009—2015年，生态空间分布近似东-西走向。研究期内，生产空间标准差椭圆面积总体呈增加趋势，但较之2009年是减少的，减少面积为5 471.200 0 km2。椭圆转角旋转速度快，生态空间的方向性分布特征不稳定，形状指数呈增加态势，极化特征不突出，生态空间格局分布较为离散。滇中城市群生态空间整体由东向西迁移，累计迁移距离8.673 3 km，随着我国城镇规模结构和空间布局的不断调整和完善，促使滇中城市群所辖市域部分城区功能定位发生改变，官渡区则是作为昆明国际新机场和螺狮湾国际商贸城的选址，导致生态空间面积减少，生活空间面积增加。此外，西山区含有滇池流域及西山森林公园，生态空间面积占比相对较大，使得重心位置从官渡区转向西山区。

4.3.5国土空间格局扩张形态特征

为揭示滇中城市群国土空间格局动态演化模式，本文运用核密度估计方法[33-34]来分析2000—2015年国土空间格局类型扩张蔓延趋势(图12～14)。从生产空间核密度测算值分布图中可以看出(图12)：① 研究区单位时间内生产空间的斑块数量虽有小幅度下降，但总体呈增加态势。② 从空间分布来看，4个时点核密度测算值总体上有较为相似的分布格局，均呈现出中部、西部及东北部高，而南部、西南部及西北部低的空间分布特征，尤其以中部的盘龙区、官渡区和西山区形成了核密度测算的高值区。③ 2000—2015年滇中城市群生产空间核密度测算值空间分布格局均呈现出多核扩散破碎化的趋势。其中2000年和2005年，核的位置以盘龙区、官渡区、楚雄市、易门县、宣威市等县区地势平坦区域为中心点向周围扩散，扩散幅度较小，破碎化程度低；与前两个年份相比，2009年和2015年核的位置在原空间分布格局上出现大面积扩散，同时在主核的周围衍生出许多次核，破碎化程度严重。

图12 滇中城市群生产空间核密度测算值空间分布图Fig.12 Spatial distribution maps of kernel density of production space in urban agglomeration in central Yunnan in 2000, 2005, 2009 and 2015

图13 滇中城市群生活空间核密度测算值空间分布图Fig.13 Spatial distribution maps of kernel density of living space in urban agglomeration in central Yunnan in 2000, 2005, 2009 and 2015

图14 滇中城市群生态空间核密度测算值空间分布图Fig.14 Spatial distribution maps of kernel density of ecological space in urban agglomeration in central Yunnan in 2000, 2005, 2009 and 2015

从生活空间核密度测算值分布图中可以看出(图13)：① 4个时点上生活空间核密度测算值空间分布呈现出“两两”相似的空间格局，整体呈现出中部和东部高，西北部和西南部低的空间分布特征。其中，2000年和2005年生活空间核密度测算值大体上有较为相似的空间分布格局，高值区域主要分布在地势较为平缓区域，包括滇中城市群中部的盘龙区、西山区、官渡区、嵩明县、晋宁县、宜良县以及红塔区、江川区、通海县，东部的陆良县、泸西县、师宗县和麒麟区等县区；中值区域的分布主要集中在高值区域周围；低值区域主要分布在西北部和西南部山区地带，包括禄劝县、永仁县、大姚县、元谋县、禄丰县、易门县、双柏县、新平县、峨山县和元江县等。2009年和2015年的空间分布格局相似，高值区域仍以中部和东部的区县集中分布为主，除西部和西北角无分布外，其他区县也均有分布，但分布较为零散；中值区域的分布主要集中在高值区域周围，多为缓坡地带；低值区域主要分布在西部和西北部山区地带，包括楚雄市、双柏县、峨山县、新平县、大姚县和永仁县等县区的部分区域。② 2000—2015年生活空间核密度测算值多核扩散破碎化的空间分布格局更为明显，其中2000年和2005年，生活空间扩散幅度较小，破碎化程度低；2009年和2015年核的位置在原空间分布格局上出现大面积的扩散，扩散方式以坝区向缓坡地带延伸，同时在主核的周围衍生出许多次核，破碎化程度较高但总体分布较为连续，空间连接性较好。

从生态空间核密度测算值分布图中可以看出(图14)：① 研究区单位时间内生态空间的斑块数量呈增加态势，这与研究区近年来注重生态保护，生态退耕还林、还草等活动有关。② 从空间分布来看，4个时点生态空间核密度测算值向滇中城市群中部以东较为密集，这与研究区地势分布有关，东部地势较之西部偏高，不适宜作为生产或生活空间开发建设。③ 2000—2015年滇中城市群生态空间核密度测算值空间分布格局破碎程度高。其中2000年和2005年，核的位置以陆良县、泸西县、罗平县、东川县、牟定县、南华县和新平县、易门县、宣威市等县区为中心点向周围扩散，扩散幅度较小，分布相对聚集；与前两年相比，2009年和2015年，在原空间分布格局上出现大面积扩散，主核弱化，破碎化程度严重，分布不均匀。

5 讨论

5.1 滇中城市群国土空间格局变化过程解析

城镇化、工业化的快速发展是助推中国三生空间变化的主要原因[17]，二者的作用在滇中城市群国土空间格局中表现的同样显著。自西部大开发战略实施以来，滇中城市群作为重点开发地带，政府相继出台关于土地管理、城市建设、基础设施建设、产业结构调整与投资、劳动力流动等方面的支持政策，带动了滇中城市群城镇化、工业化的快速发展，滇中城市群GDP从2000年的1 356.562 3亿元增加为2015年的8 631.360 0亿元，15年内，增加了5.362 7倍，年均增长率为13.13%。城镇化水平不断提高，由2000年的30.60%增加至2015年的51.92%，城镇人口比重不断增大。社会经济的高速发展和人口的快速城镇化使得2015年滇中城市群工矿生产空间面积是2000年的15.88倍，2015年城镇生活空间面积是2000年的3.43倍。云南省特殊的地势分布现实以及建设用地占用耕地严重，2009年云南省采取“城镇上山”土地政策，大量工矿生产空间和生活空间向缓坡转移，有效保护了坝区耕地，同时用地紧张的现象一定程度上得到了缓解。

人口规模增加，人类活动的干扰及土地政策是加剧滇中城市群国土空间变化和景观破碎化的关键因素。15年间，滇中城市群人口增长率达20.00%。人口的快速增长导致区域人地矛盾突出，生产空间和生活空间的需求不断扩大，15年间生产空间面积增加了9 464.515 2 km2，生活空间面积增加了2 173.898 9 km2，人口密度的增加使得国土空间开发利用集约高效，但两类空间大面积扩增也反映出占用绿地生态空间严重。为满足社会发展需求，受土地政策的影响，研究区部分县区忽略地形及生态因素，盲目扩建工矿生产空间和生活空间，导致2015年坡度在25°以上的工矿空间面积有120.824 7 km2，生活空间有313.495 0 km2，这种粗放不合理的国土空间开发方式不仅对生命安全疏忽考虑，同时对生态环境扰动也较大。此外，受人类活动干扰影响造成15年内滇中城市群景观斑块数目增多，平均斑块面积变小，国土空间格局景观破碎化严重。

5.2 存在的问题及相应对策

(1)生态空间、生产空间、生活空间矛盾突出。① 工矿生产空间和生活空间的扩大严重挤压农业生产空间和生态空间。② 随着人口总量和城镇人口的增加，粮食等主要农产品需求刚性增长的态势不可逆转，农业面临保饭碗和促增收双重压力。③ 农业资源过度开发、农业投入品过量施用，农业环境污染日益突出，农业生态面临很大的问题。因此应强化滇中城市群生态保护红线、基本农田保护线、城镇开发边界等空间控制线的统筹管控，立足于区域生态资源承载力，合理布局山、水、城、田、林和谐共生的三生空间，并针对滇中城市群地区发展差异，通过制定标准、政策倾斜、基础设施引导等措施，以协调滇中城市群的生态文明建设与经济社会全面发展的冲突和矛盾。

(2)农业生产空间内坝区耕地资源有限，坡耕地面积大且质量不高。2000—2015年农业生产空间减少了8 421.695 0 km2，主要为工矿生产及生活空间所用。2015年坝区农业生产空间面积仅有863.937 5 km2，其中耕地面积509.723 1 km2；而坡度在25°以上的农业生产空间仍有5 037.690 2 km2，坡度在15°～25°之间的农业生产空间面积有8 214.705 7 km2，存在大量的坡耕地，耕地质量不高。研究区地形地貌特征决定了坡耕地是十分重要的生存和发展的生产用地，但同时，坡耕地也是水土流失策源地，会导致严重的水土流失，破坏耕地资源，降低土地生产力。必须进一步加强基本农田保护，完善耕地占补平衡补偿制度，保障坡耕地退耕还林、还草，加快坡改梯工程、田间道路及沟道治理工程实施。

(3)受“城镇上山”土地政策影响，滇中城市群生活空间迅速向山区地带扩张，存在较高的地质灾害隐患。2015年坡度在8°～25°之间的生活空间面积为2 513.553 5 km2，而坡度在25°以上的生活空间面积有313.495 1 km2，由于该部分生活空间分布的地形起伏度较大，地质灾害风险程度较高。必须加强对地质灾害防治重点县城、乡镇及其他重大地质灾害隐患区开展勘查及风险评价，做好地质灾害危险性评估工作；建立健全地质灾害调查信息系统和监测预警体系，加强对村镇、道路和重要基础设施的防灾减灾工作，实施地质灾害分类治理，对地质灾害重点村镇提出就地规划建设或异地搬迁避让新址。

6 结论

(1)以高原山区为主导的地形特征影响了滇中城市群国土空间格局分布，其垂直差异性显著。2015年三生空间格局现状分布以海拔在1 500～2 500 m的国土空间面积最大(79.76%)，其次为海拔500～1 500 m(14.72%)；以坡度在15°～25°之间的国土面积最大(30.70%)，其次为坡度25°及以上(25.79%)。滇中城市群国土空间以生态空间为绝对主体，生产空间次之。整体形成中部以生活-生产空间为主、中部以西以生态空间为主、中部以东以生产空间为主的空间格局特征。

(2)15年来滇中城市群生产空间持续增加，生活空间逐渐增加，生态空间持续减少，且区域差异性较大。国土空间类型之间景观连通性增强，但景观破碎程度高，景观多样性增加，景观优势度下降，景观格局演变存在明显空间差异性。生态空间和生产空间面积的相互转换构成了国土空间格局图谱演变的主要类型，呈散点式分布。

(3)2000—2015年滇中城市群国土空间利用程度逐年提高，国土空间利用程度热点区集中分布在研究区中部和东部的部分地区，同时热点区周围的县域国土空间利用程度也往往偏高。受云南“城镇上山”政策影响，2009年以后部分县域国土空间利用程度冷点区向热点区转变，滇中城市群国土空间格局变化明显。

(4)4个时点上，研究区国土空间格局总体沿东北-西南走向分布，生产、生活空间在东北方向的分布最为聚集，生态空间格局分布较离散，方向性分布特征不稳定。生产空间重心位置整体向东南方向迁移，重心位置从盘龙区转向官渡区；生活空间重心整体向东北方向迁移，重心位置一直位于官渡区；由于滇中城市群所辖市域部分城区功能定位发生改变，生活空间占用生态空间，加之西山区含有滇池流域及西山森林公园，生态空间面积占比相对较大，使生态空间重心位置从官渡区转向西山区。

(5)4个时点上，研究区三生空间核密度测算值总体呈增加态势，生产、生活空间核密度测算值空间分布特征表现为中部、西部及东北部高，而南部、西南部及西北部低，多核扩散破碎化明显；生态空间核密度测算值空间分布特征表现为中部以东较为密集，受人类活动干扰，破碎化严重，分布不均匀。

(6)西部大开发战略的实施、相应土地政策的出台促使滇中城市群国土空间格局变化明显。目前滇中城市群国土空间面临着三生空间用地矛盾冲突、农业生产空间内坡耕地面积大且质量不高、生活空间向山区扩张蔓延存在地质灾害隐患等问题。因此，未来滇中城市群国土空间开发利用和布局优化需要强化滇中城市群生态保护红线、基本农田保护线、城镇开发边界等空间控制线的统筹管控，通过制定标准、政策倾斜、基础设施引导等措施，协调滇中城市群的生态文明建设与经济社会全面发展的矛盾，加强基本农田保护，保障坡耕地退耕还林、还草，加快坡改梯工程、田间道路及沟道治理工程实施，着力加强生活空间的防灾减灾体系建设。