长株潭都市圈国土空间格局演变特征研究

魏紫玲　唐常春

摘    要：本文采用2005～2020年长时间序列遥感解译数据，根据国土空间类型划分构建8类空间分类体系，通过重分类、综合动态度指数、国土空间转移矩阵、空间叠加等方法，对长株潭都市圈国土空间格局时空演变进行分析。结果表明：2005～2020年长株潭都市圈城镇空间显著扩张，逐渐集中连片，农业空间和生态空间规模不断缩减，但仍然占主导地位。城镇生产空间转入面积最大，农业生产空间的转出最高，林地生态空间次之，转移空间集中分布于长株潭三市中心城区，呈片状分布格局。应严守城镇开发边界，严格落实永久基本农田和生态保护红线，统筹经济效益和生态效益发展，推进国土空间合理开发和利用，为实现健康、可持续发展提供重要保障。

关键词：国土空间；格局；时空演变；长株潭都市圈

中图分类号：TU982             文献标识码：A           文章编号：1672-5603（2023）01-14-08

Study on Evolution Characteristics of Territorial Spatial

Pattern in Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Metropolitan Area

Wei Ziling， Tang Changchun

（School of Architecture，Changsha University of Science and Technology，

Changsha Hunan 410076）

Abstract： Based on the remote sensing interpretation data of long time series from 2005 to 2020，this paper constructs 8 types of spatial classification system according to the classification of land space types，and  using the methods of reclassification， comprehensive dynamic attitude index，territorial spatial transfer matrix and spatial superposition， analyzes the evolution characteristics of the territorial spatial pattern in Changzhutan metropolitan area.The results show that： from 2005 to 2020，the urban space of Changzhutan metropolitan area expanded significantly， and gradually concentrated and contiguized，while the scale of agricultural space and ecological space shrank continuously，but still dominated. Among them， the transfer area of urban production space is the largest，agricultural production space is the highest， followed by woodland ecological space.The transfer space is concentrated in the central urban area of Changsha city， Zhuzhou City and Xiangtan city，showing a lame-like distribution pattern. We should strictly observe urban development boundaries， strictly implement permanent basic farmland and ecological protection red lines， balance the development of economic and ecological benefits， and promote the rational development and utilization of territorial space， so as to provide an important guarantee for healthy and sustainable development.

Keywords： territorial space; pattern; spatial evolution; Changsha-Zhuzhou-Xiangtan metropolitan area

0 引言

國土空间作为人类生产生活的载体，是社会经济发展的基础和保障、社会稳定和谐的重要因素，其开发和利用始终贯穿人类社会发展的历史进程[1]。随着城镇化进程加快，区域国土空间结构发生巨大变化，人口、经济空间集聚加强，生态系统功能、生态环境质量面临多方面的压力和严峻挑战[2]。2019年中共中央、国务院《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》要求将主体功能区规划、土地利用规划和城乡规划融合为统一的国土空间规划，通过划定“三区三线”建立起统一的国土空间用途管控制度，“三区”即城镇空间、农业空间和生态空间，“三线”即为城镇开发边界、永久基本农田及生态保护红线[3]。在“多规合一”和“多规融合”的大背景下，三类国土空间协调发展问题逐渐成为研究的热点和焦点问题[4]。在经济发展新常态和建设“美丽中国”的要求下，识别国土空间格局演变态势，实现空间资源的高效配置、优化国土空间格局成为亟需解决的问题。

目前，国内外学者关于国土空间优化开展大量积极研究与实践，主要关注土地利用优化配置[5-6]、三生空间格局[1，4]、主体功能区[7]等研究方向，在理论基础[8]、实证研究和研究方法等层面均取得显著进展。但对于国土空间分类尚没有统一的标准，不同地区的国土空间利用呈现区域性特征，国土空间功能存在差异，其空间格局研究仍亟待深入。因此本文基于国土空间规划编制中“三区”划定的要求，结合国土空间功能和研究区实际情况进一步细分国土空间类型，以便更详细、直观地识别国土空间格局变动态势。

2022年湖南省人民政府印发《长株潭都市圈发展规划》，是中部地区第一个都市圈规划[9]。梳理长株潭都市圈国土空间格局时空演变规律，可以为科学制定国土空间格局优化策略提供参考依据[10]。本文通过识别不同时期国土空间格局，并分析其时空动态演化特征，探究更为细致的国土空间功能演变特征，为长株潭都市圈国土空间总体规划及可持续发展提供参考。

1 研究区概况

长株潭都市圈位于湖南省东北部，湘江下游，包括长沙市全域、株洲市中心城区及醴陵市、湘潭市中心城区及韶山市和湘潭县，共19个区县，区域总面积为18 900 km2。长株潭都市圈是我国中部地区的经济增长极，处于京广经济带、长江经济带的结合部，是我国中部地区重要的“十字路口”，既得益于东南沿海的经济辐射，又受惠于内陆地区的全面联动，是湖南社会经济发展的核心区域。研究区内京广、沪昆、渝长厦高铁及京港澳高速公路等多条交通动脉交汇，黄花机场航线网络日益完善，城际铁路、芙蓉大道等域内交通干线陆续贯通，形成高铁、城铁、高速公路、城际快速道、国际国内航线等协调发展的立体交通网络。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文土地利用/覆盖数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http：//www.resdc.cn），采用空间分辨率30 m×30 m的2005年、2010年、2015年和2020年的土地利用/覆盖数据。基于新时期国土空间规划与治理体系，根据生产生活活动对土地利用的干扰程度强弱，将国土空间划分为城镇空间、农业空间和生态空间[11]。依据国土空间主导性、统一性和可持续原则，与研究区实际发展相结合[12]，构建国土空间研究分类体系，利用GIS软件的重分类工具，将土地利用/覆盖数据进行国土空间类型转换[13-14]（表1）。

2.2  研究方法

本文利用GIS软件将长株潭都市圈2005年、2010年、2015年和2020年遥感影像栅格数据进行叠加处理、几何校正、空間分布裁剪等处理，依据国土空间类型与土地利用/覆盖数据分类表，运用GIS软件空间分析中的重分类工具，对不同时期土地利用/覆盖数据进行重分类，识别其国土空间格局。同时，运用综合动态度指数、国土空间类型转移矩阵、空间叠加分析等工具，研究长株潭都市圈国土空间格局时空动态演化特征。

2.2.1  国土空间综合动态度

国土空间综合动态度指标反映研究区的不同类型国土空间的转换趋势，其计算公式如下[15]：

其中LC为研究期某一时间段内国土空间的综合动态度；LUi为研究期初第i种空间类型的面积；LUi-j表示研究期内第i种空间类型转换为其他类型j的空间面积；T为研究时间段跨度。

2.2.2  国土空间转移矩阵

国土空间转移矩阵能够清晰地表达研究区内各类国土空间变化的数量特征以及不同类型之间的相互转移方向[16]。本文利用GIS工具，对研究区域不同时期国土空间类型变更数据进行空间分析。其表达式如下：

其中，S为国土空间面积；n为国土空间类型；i，j分别为研究初期与后期国土空间类型。国土空间转入和转出的百分比能够更为直观地分析各类国土空间类型之间的相互转移情况。

3  结果与分析

3.1  国土空间类型面积变化特征

根据2005年、2010年、2015年和2020年国土空间利用现状数据提取长株潭都市圈各类国土空间的面积，长株潭都市圈2005～2020年国土空间变化为城镇空间显著扩张，逐渐集中连片，而农业空间和生态空间受城镇空间挤压，规模不断缩减，但仍然占主导地位。依据前文国土空间类型的用地分类体系表，利用GIS重分类工具，得到4期二类国土空间利用现状图（图1）。

2005～2020年，长株潭都市圈各类国土空间类型均发生显著变化，面积变化最大的城镇空间，增加777.61 km2，占国土空间总面积比重由2.30%增长到6.43%；其中，农业生产空间下降最为显著，农业生活空间占比下降较为缓慢，波动幅度较小，生态空间占比有所下降，由64.05%下降至62.37%，但仍占据研究区一半多空间，主要减少的空间类型为林地生态空间。从空间格局来看，城镇空间分布逐渐趋向集中连片，呈现以长沙市、湘潭市和株洲市三市中心城区为核心，向外围城镇地区扩张的圈层式空间结构，整体呈

现片状分布格局，斑块面积较大。农业空间受城镇空间不断挤压，规模逐渐缩减，空间分布趋于分散。生态空间分布最为广泛，总体保护良好，部分受到侵占。以林地为主的生态空间是该区域的主要功能空间类型，在区域内发挥着至关重要的作用，能够有效促进长株潭都市圈生态保护、生境服务与环境改善，是区域生产生活和经济发展的重要绿色屏障和生态安全保障。

3.2  国土空间动态度变化分析

从国土空间综合动态度变化情况（表2）得出，2005～2020年长株潭都市圈城镇空间综合动态度经历由高到低，变动逐渐缓慢的过程，其中城镇生产空间综合动态度最高，达到33.99%，2005～2010年国土空间类型演变频繁，城镇生产空间变动最大。农业空间和生态空间格局变动较为缓慢，综合动态度较低。城镇生产空间和其他生态空间综合动态度较高，是国土空间变化热点区域，而林地、草地和水域生态空间变化程度较低，是变化的冷点区（图2）。

从各类空间类型变化来看，城镇生活空间和城镇生产空间始终保持扩张态势，但不同时期增长速率有一定的差异。其中，城镇生活空间增速逐渐减缓，2005～2010年间增长幅度最大，后趋于缓慢增加，城镇生产空间则是显著加速扩张，研究后期增长速率最大，这主要源于工矿用地等生产建设用地增加以及社会经济发展对国土空间的需求提升。农业生产空间和农业生活空间缩减呈现先快后慢的趋势，其中农业生产空间主要由耕地組成，受到建设用地侵占最为明显，缩减幅度最多。较之农业空间缩减幅度，生态空间缩减幅度有所减缓，主要减少空间为林地生态空间。应通过严格落实永久基本农田和生态保护红线，推进农业现代化、发展生态经济，实现农业空间和生态空间可持续发展。

3.3  国土空间类型转移时空特征

3.3.1  时序特征分析

研究期内，长株潭都市圈8类国土空间转入和转出量均有所不同，国土空间类型转移总面积为1 660.15 km2，其中转出量最大的空间类型是农业生产空间，转入量最大的是城镇生产空间（表3，图3）。农业生产空间主要转出为林地生态空间和城镇生产空间，转出面积分别是286.06 km2和269.33 km2。林地生态空间主要转出为城镇生产和农业生产空间，转出面积分别为269.59 km2和265.42 km2。城镇生活空间、水域生态空间和其他生态空间以转入为主，农业生活空间和草地生态空间以转出为主。

从转入转出的演化趋势来看，2005～2020年长株潭都市圈城镇生产空间和城镇生活空间的转入最为明显，占转入比例90%以上，该时期主要是以耕地为主的农业生产空间以及生态功能为主的林地生态空间向经济社会建设开发活动为主的城镇生产、生活空间转移。在这一时期，由于城镇空间的扩张挤压周边以耕地、林地为主的农业空间和生态空间，导致该空间类型缩减，耕地保护压力增加。长株潭都市圈城镇扩张向周边蔓延，主要侵占是农业生产空间和林地生态空间，对区域内农产品的有效供给和生态环境保护提出挑战。如何节约集约利用空间资源，化解城镇空间与农业空间、生态空间的冲突问题，是长株潭都市圈实现高质量、一体化发展需解决的重要问题。

3.3.2  空间特征分析

通过GIS空间叠加分析得到2005～2020年长株潭都市圈国土空间格局转移在空间上的变化状况（图4）。2005～2010年国土空间类型转移区域主要集中在中心城区周边的城乡过渡地带，如雨花区的同升街道和跳马镇、芙蓉区和长沙县的交界处以及望城区、雨湖区等区县的城乡交错地带。上述区县均是城镇化发展迅速，产业发展面临转型期，城镇空间扩张较为明显的区域。研究期内，以城镇人口扩张、工业化加速为主要影响因素，经济发展迅速带来人口空间集聚，城镇生活空间需求加大，经济核心区周边区县的农业和生态空间受到侵占。城市内部各功能分区的空间竞争激烈，对区域高质量、协调、可持续发展提出挑战。

城镇生产空间和生活空间快速扩张蔓延，功能集聚加强，通过侵占生态空间，得到生产功能的提升，使得农业空间和生态空间受到挤压，尤其是靠近中心城区周边的农业生产空间和产业发展面临转型的区县。长株潭都市圈空间经济效益与生态效益之间的矛盾不断增加，进而诱发空间资源竞争问题。随着都市圈生态环境保护相关政策的提出与实施，基于区域高质量、协调发展要求，推进经济发展和生态保护相协调，有效落实区域功能空间，统筹安排城乡开发建设，促进土地资源利用和生态环境保护的合理分配及发展，为实现可持续发展提供重要保障。

4  结论与讨论

4.1  结论

（1）根据长株潭都市圈国土空间格局识别，运用重分类、空间统计方法对长株潭都市圈国土空间类型面积变化进行分析。长株潭都市圈2005～2020年国土空间变化以城镇空间显著扩张为主，逐渐集中连片，而农业空间和生态空间受城镇空间挤压，规模不断缩减，但仍然占主导地位。从空间格局来看，城镇空间分布逐渐趋向集中连片，呈现以长沙市、湘潭市和株洲市三市中心城区为核心，向外围城镇地区扩张的圈层式空间结构，整体片状空间分布格局，斑块面积较大。农业空间分布趋于分散。生态空间分布最为广泛，总体保护良好，部分受到侵占。

（2）根据长株潭都市圈国土空间综合动态度变化分析，2005～2020年长株潭都市圈城镇空间综合动态度经历由高到低，变动逐渐趋缓的过程，其中城镇生产空间综合动态度最高，农业空间和生态空间格局变动较为缓慢。城镇生产空间和其他生态空间综合动态度较高，是国土空间变化热点区域，而林地、草地和水域生态空间变化程度较低，是变化的冷点区。城镇空间变化显著主要是区域工业化、城镇化发展迅速导致，可通过严守城镇开发边界，提高城镇用地利用效率，落实永久基本农田和生态保护红线，优化农业空间和生态空间产业结构，统筹经济和生态效益协调发展，推进农业现代化、发展生态经济等措施，实现功能空间高质量、可持续发展。

（3）根据长株潭都市圈国土空间类型变化分析，2005～2020年，长株潭都市圈城镇生活空间和城镇生产空间始终保持扩张态势，但不同时期增长速率有一定的差异。其中，城镇生活空间增速逐渐减缓，城镇生产空间显著加速扩张。农业生产空间和农业生活空间缩减呈现先快后慢的趋势。生态空间缩减幅度有所减缓，主要减少空间为林地生态空间。如何节约集约利用空间资源，化解城镇空间与农业空间、生态空间的冲突，是长株潭都市圈实现高质量发展需解决的重要问题。

（4）根据长株潭都市圈8类国土空间类型的转移矩阵分析，研究期内，长株潭都市圈8类国土空间转入和转出量均有所不同，城镇生产空间转入面积最大，农业生产空间的转出率最高。从空间分布来看，主要集中在长沙市中心城区及株洲市、湘潭市中心区县。随着长株潭都市圈对于生态环境保护相关政策的提出、完善与实施，基于区域高质量与一体化发展要求，应有效落实区域功能空间，促进土地资源利用和生态环境保护的合理分配及协同发展，为实现健康、可持续发展提供重要保障。

4.2  讨论

统筹划定“三区三线”是优化国土空间开发保护格局和构建国土空间规划体系的一项核心工作。国土空间三生分类是国土空间综合功能分区的基础，能充分体现国土空间功能特征。因此，本文以国土空间规划体系中“三区”划定为基础，结合国土空间功能特征，衔接现状土地利用/覆蓋，建立国土空间分类体系，探究不同时期长株潭都市圈国土空间格局演化特征。国土空间发展受社会、经济、政策、生态等多种因素的影响，如何根据都市圈内部各空间类型发展特点筛选有效的影响因子，成为未来研判国土空间格局演变驱动因素的重点之一。同时，在研究长株潭都市圈国土空间格局的时空特征及演变规律的基础上，仍需深入探究都市圈国土空间格局优化的科学途径、制度与保障体系。

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收稿日期：2023-01-23;                 改回日期：2023-02-28。

*基金项目：国家社会科学基金后期资助项目“省域主体功能区建设绩效评价与政策体系构建研究”（编号：22FJLB031）。

*第一作者简介：魏紫玲（1997—），女，硕士研究生在读；主要研究方向为城乡规划与区域发展；E-mail：2584062728@qq.com。

*通讯作者简介：唐常春（1976—），男，教授、硕士生导师；主要从事经济地理与区域发展研究；E-mail：tangchangchun@163.com。