基于“三生空间”功能评价的中原城市群国土空间特征及优化研究

韦 晨 侯国林

(1.江苏省南京工程高等职业学校商务管理系，中国 南京 210046；2.南京师范大学地理科学学院，中国 南京 210023)

近年来，国土空间一直是地理学者高度关注的热点问题，“优化国土空间开发格局”已然成为解决国土空间开发秩序混乱等问题的重要抓手，由此形成的“生产空间”、“生态空间”和“生活空间”等“三生空间”的划分亦成为健全国土空间开发体制机制的坚实基础。对于“三生空间”的内涵，目前基本上是按照通常理解以各空间的功能而定。生产空间即为人口提供生产经营活动的空间，包括农业生产空间与非农业生产空间两大类。生态空间即为城市提供生态产品与生态服务、维持环境质量的空间，是生产与生活空间的约束与保障。生活空间即为人口提供居住、消费、娱乐、休闲等功能的空间，是生产与生态追求的目标。3类空间依靠互融共生作用的发挥，力图实现比例调和与空间有序。

国内外对于“三生空间”的研究多聚焦于功能分类、空间识别和空间优化等领域。从“三生空间”的功能分类上看，研究尺度主要集中在省、市、县域单元。如扈万泰等从城乡、城镇、乡村3个维度，探讨了各自空间尺度下“三生”功能的差异性[1]。席建超等以农村为出发点，提出了对广大农村地区具有普适性的“三生”功能分类体系及优化方法[2]。从“三生空间”的空间识别上看，主要量化方法包括基于GIS空间分析方法的单一功能空间识别和基于国土空间多功能性的主体功能空间识别。对于单一功能的空间识别，学界对于生产和生活空间的划分存在争议。如李广东认为商业用地(B1中类)和商务用地(B2中类)都应被归入生产空间范畴，因为第三产业应属于生产空间[3]。而舒沐晖等认为商务用地(B2中类)既包括生产性商业用地和生活性商业用地，无法被划分至更小尺度[4]。对于主体功能的空间识别，Nelson等认为，从土地利用的多功能性出发，地域主体功能应是多种功能均衡叠加之后形成的综合功能[5]。从“三生空间”的空间优化上看，与之相关的研究多采用“适宜性评价”和“多规合一”方法。适宜性评价方面，陶慧等采用GIS多要素叠加方法[6]，金贵利用分布指数、信息熵、因子筛选等[7]，蒙莉娜等基于土地利用生态位的空间供需耦合关系[8]，分别对各自研究区域的“三生空间”做出适宜性评价。多规合一方面，自2013年12月习近平总书记明确提出“探索经济社会发展、城乡、土地利用规划的‘三规合一’或‘多规合一’”以来，各类政策文件纷纷从空间资源保护、空间效率提升等多方面探索“多规合一”的体制与机制[9]。

梳理现有研究可以发现，跨区域城市群“三生空间”优化实证研究成果相对有限。在方法上，多尺度的集成研究亦有待深入。基于此，本文以中原城市群为研究对象，基于“三生空间”各自的功能价值构建起评价指标体系，运用综合评价法、比较优势指数、耦合协调度指数等方法对中原城市群的国土空间特征进行分析并提出优化方案，旨在为促进中原城市群国土空间的适度可持续开发和统筹发展提供一定的理论参考。

1 研究区概况

中原城市群地处陇海经济带的中间位置，是引领中部地区发展的的重要城市群。中原城市群涵盖河南省、山西省、河北省、山东省和安徽省等5个省份，包括河南省全部18个城市，山西省长治市、晋城市和运城市，河北省邢台市和邯郸市，山东省聊城市和菏泽市以及安徽省淮北市、蚌埠市、宿州市、阜阳市和亳州市等共计30座城市。当前，中原城市群经济情况良好，但在环境治理、城市功能建设等方面则相对滞后，因此亟需对其未来的发展思路做出前瞻性思考，推动国土空间的均衡开发。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 数据标准化与空间功能测度 由于指标之前存在量纲差异，为方便后续计算首先应对数据进行标准化。对于正向和负向指标应采用不同的标准化公式进行处理。正向指标的标准化公式为Ci=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，负向指标的标准化公式为Ci=(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)。

2.1.2 比较优势指数 比较优势指数是定量描述相对表现的指标，能够确定各区域的比较优势功能，为空间优化奠定基础。比较优势指数的计算公式为RCAij=(Xij/Yi)/(Xwj/Yw)，式中，Xij表示i城市的第j项功能值，Yi表示i城市所有功能值之和，Xwj表示所有城市第j项功能值之和，Yw表示所有城市所有功能值之和。一般而言，RCA值接近于1代表中性，表示优劣程度不明显；RCA值大于1，表示具有比较优势，竞争力相对较强；RCA值小于1，表示不具有比较优势，竞争力相对较弱[10]。

2.2 数据来源

本文选取2018年为时间节点，基础数据主要来自于中原城市群各省份的统计年鉴以及各地市的国民经济和社会发展统计公报、相关职能部门的统计数据。此外，在判断正、负向指标性质时，还参考了经验值、理想值等。

3 中原城市群“三生空间”功能评价实证研究

3.1 评价指标选择和体系建立

根据“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的基本要求，以指标的可操作性、科学性和代表性为准则，建立起“三生空间”功能评价指标体系，如表1所示。

评价指标体系中，因生产功能主要指以土地作为直接获取的对象或以土地为载体进行社会生产并得到产出，因而可体现为农业生产与非农业生产，同时以经济发展水平对生产功能高低加以限制。生态功能准则层中的环境状态(水、空气、植被等)是构成生态系统的基本组件，资源状态反映和考验着生态承载能力，管理选择则是自上而下的政策行为对潜在生态功能威胁的预防。生活功能的发挥有赖于居民幸福感，其根本上取决于物质生活水平的高低，在此基础上依靠社会服务、社会保障营造更加便捷安乐的宜居空间。

3.2 指标权重确定

通过熵值法计算，得到中原城市群“三生空间”功能评价指标权重，如表2所示。

表1 中原城市群“三生空间”功能评价指标体系

表2 中原城市群“三生空间”功能评价指标权重

4 结果分析

4.1 中原城市群“三生空间”功能分布特征分析

根据标准化处理后的数据及相应指标权重，计算出中原城市群30个城市生产空间、生态空间和生活空间各自的功能得分和综合得分，如表3所示。

表3 中原城市群“三生空间”功能评价指标得分及综合得分

Tab. 3 The evaluation index scores and comprehensive scores of “production-ecological-living spaces” function in central plains urban agglomeration

城市生产功能得分生态功能得分生活功能得分综合得分城市生产功能得分生态功能得分生活功能得分综合得分郑州市0.155 60.002 30.027 40.098 5漯河市0.006 70.003 00.004 70.005 6开封市0.012 50.002 90.008 40.010 1三门峡市0.011 60.005 50.005 60.009 1洛阳市0.033 40.005 20.013 90.024 1济源市0.006 10.003 90.004 80.005 4南阳市0.030 00.004 40.009 90.020 9长治市0.011 80.004 40.009 50.010 2商丘市0.013 40.002 50.009 90.011 0晋城市0.011 20.005 40.006 80.009 2安阳市0.012 10.001 60.009 50.010 0运城市0.016 20.002 40.007 20.011 9新乡市0.020 50.002 80.009 10.014 9邢台市0.019 80.002 30.011 90.015 3平顶山市0.014 80.003 20.009 70.011 8邯郸市0.018 00.002 30.015 30.015 2许昌市0.012 10.002 50.009 90.010 2聊城市0.019 30.004 50.008 20.014 1焦作市0.011 80.002 90.010 60.010 3菏泽市0.021 60.007 70.009 70.016 3周口市0.016 00.003 10.011 90.013 2淮北市0.005 10.005 20.026 90.011 6信阳市0.012 30.011 10.007 20.010 6蚌埠市0.012 00.004 80.007 50.009 8驻马店市0.013 00.004 20.008 20.010 5宿州市0.012 10.008 10.007 70.010 3鹤壁市0.006 00.002 90.006 00.005 6阜阳市0.018 60.005 90.008 20.013 9濮阳市0.010 50.003 10.005 90.008 2亳州市0.015 60.004 90.004 00.010 8

利用ArcGIS 10.2软件，将中原城市群30个城市的“三生空间”功能得分进行可视化表达，并根据分值从低到高，利用自然断点法将“三生空间”功能得分划分为低、较低、较高、高4个等级，如图1所示。

图1 中原城市群“三生空间”功能分布特征

从生产空间功能来看，郑州市是中原城市群唯一功能等级为高的城市。这主要由于郑州市农业生产的规模化、现代化水平较高，同时积极引导高效产业如战略性新兴产业在空间上的集聚，促进非农生产空间地尽其用[12]。济源、鹤壁、漯河、淮北等4市的生产功能较弱，主要是由于4市国土面积较小，无法为生产空间提供基本的用地保障。其余城市的生产空间功能得分差异不明显，但对功能高、低值城市形成了包围之势，在未来亟待与生产功能冷、热点城市形成互动效率更高的生产空间体系[13]。

从生态空间功能来看，菏泽、宿州、信阳市的生态空间功能得分等级为高。3市均地处中原城市群的外围区域，生态空间被生产空间的挤压程度较轻。而以河南中部为代表的广大中原城市群中部区域，生态空间功能则普遍滞后。究其原因，这些城市大多处于快速城镇化的进程中，对于发展建设的高规模需求使这些城市的建设用地长期处于无序扩张状态，生态空间被不断侵占和蚕食[14]。

从生活空间功能来看，整个中原城市群中生活空间功能等级为高的城市仅郑州和淮北两市，生活空间功能等级为较高的城市也仅有洛阳、周口、邯郸、邢台4市，低值区在中原城市群内呈片状分布。郑州市作为核心城市，生活空间发育较为成熟；淮北市则在安全性、环境友好性等方面表现良好。而生活空间功能等级为较高的4个城市，普遍具有医疗条件较好、生活设施完备等特点。除以上6个城市之外，中原城市群内的其他城市承载与保障人居的能力均有待提升。

从综合功能来看，综合功能的高值依然出现在郑州市，可见郑州市的生产、生态、生活3大类空间基本形成了统筹协调、融合互促的格局[15]。综合功能的低值城市为济源、鹤壁、濮阳和漯河市，4市的共同特点为国土面积较小，城市建设过程中更多以发展生产为主要任务，这就加剧了生产空间与生态、生活空间之间的矛盾[16]。

4.2 中原城市群“三生空间”功能耦合协调度分析

根据耦合协调度计算公式，得到中原城市群30个城市生产空间、生态空间、生活空间功能的耦合协调度指数，如表4所示。

表4 中原城市群“三生空间”功能耦合协调度指数

Tab. 4 The coupling coordination indexes of “production-ecological-living spaces” function in central plains urban agglomeration

城市耦合协调度指数城市耦合协调度指数郑州市0.048 0漯河市0.009 5开封市0.013 6三门峡市0.013 8洛阳市0.025 1济源市0.009 8南阳市0.021 4长治市0.015 2商丘市0.014 2晋城市0.014 3安阳市0.012 4运城市0.013 9新乡市0.016 5邢台市0.016 8平顶山市0.015 4邯郸市0.017 5许昌市0.013 7聊城市0.017 3焦作市0.014 3菏泽市0.021 2周口市0.016 6淮北市0.018 2信阳市0.018 0蚌埠市0.014 6驻马店市0.014 8宿州市0.016 7鹤壁市0.009 7阜阳市0.018 2濮阳市0.011 8亳州市0.013 7

就耦合协调度而言，中原城市群30个城市“三生空间”功能的协调类型以轻度协调和轻度失调为主，高度协调的城市仅有郑州1个，而高度失调的城市也仅有济源、鹤壁和洛阳3个，耦合协调度的结果与“三生空间”综合功能评价结果较为一致。从分布格局上看，总体呈现“边缘高内部低”的空间分布形态。

对中原城市群30个城市的“三生空间”功能耦合协调度进行可视化表达与等级划分，结果如图2所示。具体而言：(1)高度协调区，即郑州市，其“三生空间”成比例规模高度协调发展，国土空间高度优化。(2)中度协调区，即洛阳、南阳、菏泽市，其“三生空间”成比例规模中度协调发展，偶有相互抑制但总体上共生融合，国土空间中度优化。(3)轻度协调区，即邢台、邯郸、聊城、新乡、周口、信阳、阜阳、淮北和宿州市，其“三生空间”成比例规模轻度协调发展，偶尔出现不易调和的矛盾冲突，国土空间轻度优化。(4)轻度失调区，即长治、晋城、焦作、商丘、平顶山、驻马店和蚌埠市，其“三生空间”低度无序发展，容易出现不易调和的矛盾冲突，国土空间利用效率较低。(5)中度失调区，即运城、安阳、濮阳、三门峡、开封、许昌和亳州市，其“三生空间”中度无序发展，用地结构矛盾冲突明显，国土空间利用效率很低。(6)高度失调区，即鹤壁、济源和漯河市，其“三生空间”高度无序发展，各功能空间矛盾冲突剧烈，国土空间利用效率极低。

4.3 中原城市群“三生空间”功能比较优势分析

在计算得出“三生空间”功能耦合协调度的基础上，进一步计算比较优势指数，由此得到各城市的“三生”优势功能区，如表5所示。

表5 中原城市群“三生空间”比较优势指数及优势功能区

Tab. 5 The comparative advantage indexes and advantageous functional areas of “production-ecological-living spaces” in central plains urban agglomeration

城市生产功能比较优势指数生态功能比较优势指数生活功能比较优势指数优势功能区城市生产功能比较优势指数生态功能比较优势指数生活功能比较优势指数优势功能区郑州市1.449 30.098 00.499 9生产漯河市0.801 71.678 91.102 0生态-生活开封市0.908 70.961 81.195 1生活三门峡市0.882 11.929 50.838 5生态洛阳市1.097 40.794 90.895 7生产济源市0.708 82.118 31.098 7生态-生活南阳市1.168 00.801 20.754 5生产长治市0.790 71.377 71.250 9生态-生活商丘市0.896 10.774 71.299 0生活晋城市0.824 71.854 40.982 7生态安阳市0.899 60.538 31.391 9生活运城市1.081 10.751 30.946 1生产新乡市1.093 30.681 00.951 8生产邢台市1.005 40.536 41.185 3生产-生活平顶山市0.921 70.931 11.182 6生活邯郸市0.873 30.509 71.455 6生活许昌市0.852 50.815 91.367 0生活聊城市1.039 11.128 30.869 1生产-生态焦作市0.806 30.918 01.414 4生活菏泽市0.953 41.583 00.845 0生态周口市0.891 80.801 61.296 0生活淮北市0.235 51.120 32.448 5生态-生活信阳市0.695 62.895 80.796 0生态蚌埠市0.849 31.581 01.050 0生态-生活驻马店市0.883 71.330 51.088 5生态-生活宿州市0.748 62.324 30.933 5生态鹤壁市0.694 31.548 21.367 9生态-生活阜阳市0.979 31.454 20.848 8生态濮阳市0.927 01.266 31.030 6生态-生活亳州市1.103 51.591 10.547 2生产-生态

根据比较优势指数的计算结果，郑州、洛阳、南阳、新乡、运城5市在生产功能上具有比较优势，表明以上城市以提供农产品、工业产品和服务产品为主导功能。信阳、三门峡、晋城、菏泽、宿州、阜阳6市在生态功能上具有明显优势特征，表明以上城市以提供生态产品和生态服务为主导功能。开封、商丘、安阳、平顶山、许昌、焦作、周口、邯郸8市在生活功能上具有比较优势，表明以上城市以提供居住、消费、娱乐等为主导功能。

图3 中原城市群“三生空间”优势功能区划分

对中原城市群30个城市的“三生”优势功能区进行可视化表达，结果如图3所示。

同时，基于比较优势指数和国土空间均衡利用原则，部分城市具有两种及以上的主导功能，形成综合优势功能区。其中，邢台市形成“生产生活”综合优势功能区；聊城、亳州市形成“生产生态”综合优势功能区；驻马店、鹤壁、濮阳、漯河、济源、长治、淮北、蚌埠等8市形成“生态-生活”综合优势功能区。中原城市群30个城市具体的优势功能区及未来发展方向如表6所示。

5 讨论

对“三生空间”功能进行评价是国土空间利用质量的直接反馈，平衡各类功能空间的关系能够实现国土空间整体效能的最大化。因此，本文所做的研究能为高效、宜居的城市空间结构的建立提供一定参考依据。但受时间与经验所限，本文并未对影响中原城市群“三生空间”非均衡发展的因素进行深入剖析，也未以省份为划分单位，具体探讨中原城市群内4个省份“三生空间”各自的功能特征及作用机理，这些均有待于做更深层次的研究。此外，受基础资料的精度所限，“三生空间”功能指标量化结果的准确性尚需要做进一步验证。

表6 中原城市群国土空间优势功能区及发展方向

Tab. 6 The advantageous functional areas and development directions of territorial spaces in central plains urban agglomeration

国土空间优势功能区城市发展方向生产功能优势区郑州市推进国家中心城市建设,增强中心、枢纽、门户功能洛阳市规划建设洛阳都市圈,强化周边经济联系与互通往来南阳市转变农业生产方式,推进农业与二、三产业融合发展新乡市重点发展科技研发、高新技术产业运城市构建绿色、低碳、循环的绿色产业体系生态功能优势区信阳市大力发展茶叶、油茶等林下绿色经济产业三门峡市做大做优旅游产业,建设生态文化旅游目的地晋城市进一步统筹规划现有的山水、湿地等生态空间菏泽市发展林下养殖、特色种植等“生态+”产业 宿州市推进城市绿道建设,构建功能齐全的城市绿道大网络阜阳市从制度、文化、环评等方面继续优化生态环境基底生活功能优势区开封市加快生活空间智慧化治理,利用现代技术提升城市综合服务软实力商丘市加快区域中心城市建设,聚焦创新、金融、商贸等领域协同安阳市尊重传统、融合现代,还原殷商等重要历史文化场景,与城市景观、生活紧密联系平顶山市推进城镇化、科学规划城乡生活空间,促进生活空间的高效集聚和有机整合许昌市全速推进创新型城市建设,以创新满足市民对美好生活的多元化需求焦作市加快“郑焦”融合发展,促进设施互通和服务共享周口市发挥“三川交汇”的经济、文化、景观优势,依托临港经济以水兴城邯郸市继续提升城市营商环境,推进政务服务供给侧改革生产-生活功能优势区邢台市加快文化创意产业、旅游产业等生产空间向生活空间的转化生产-生态功能优势区聊城市以经济发展为环境修复、生态补偿提供物质保障亳州市挖掘生态空间的经济潜力,创新发展生态经济新业态生态-生活功能优势区驻马店市提升公园绿地服务半径,均衡城市绿地空间布局鹤壁市建设淇河全景生态走廊,重塑“绿城”本体价值濮阳市加快水文水利建设,搭建城市水系框架漯河市以“中原生态水城”为目标,加快推进游园项目建设济源市持续美化城乡环境,着力打造“中原后花园”长治市大力发展以森林康养为核心的生态旅游产业淮北市加强对煤矿废弃地的生态自然修复,发展工业旅游蚌埠市守住文化基因,对生活区、住宅区等进行文化演绎