基于主体功能区划的内蒙古自治区近30年国土空间演化遥感监测与分析

王俊枝,窦银银,薛志忠,郭长庆,迟文峰

(1. 内蒙古自治区测绘地理信息中心, 内蒙古 呼和浩特 010010; 2. 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室,北京 100101; 3. 内蒙古财经大学资源与环境经济学院,内蒙古 呼和浩特 010070)

推进形成主体功能区有利于科学开发和合理优化国土空间。2010年国务院颁发了《全国主体功能区规划》,将我国国土空间分成不同的主体功能区,以推进人口、经济、资源环境的空间均衡[1]。国土空间规划是空间治理体系中重要的政策工具,也是配置空间布局、优化空间结构、构建高品质人居环境的有效方法[2-4]。主体功能区规划是科学开发国土空间的主要纲领,也是制定区域政策的基本平台,对各类用地开发活动具有约束力[1]。

国外对国土空间开发管控方面的研究起步较早,且积累了较为丰富的实践经验。法国的区域—城市体系[5]、荷兰的国家—省—市三级结构体系[6]、英国的国家—地区—社区空间体系[7]、德国的国家—联邦—区域—地方四级空间规划体系[8]等都对我国主体功能区规划和国土空间规划的制定实施起到一定的参考和借鉴作用。2006年,“主体功能区”概念首次被提出,但学术界对“主体功能区”的内涵界定不同。如文献[9]认为主体功能区是基于一定的原则将特定区域赋予特定功能定位的一种空间单元与规划区域。文献[10]认为主体功能区既有一般功能也有其特定的功能定位。虽然在定义上主体功能区并未统一,但学者们均认为主体功能区的提出是为了因地制宜发挥区域功能、合理构建空间格局。同时,学者们还在其规划实施评价、遥感监测评估等方面取得了研究进展[11-12]。

内蒙古自治区虽大部分处于干旱半干旱地带,但其地理位置极为重要,是国家“两屏三带”的主要组成地区[13]。内蒙古不同的自然资源和生态系统类型在水土保持、水源涵养、防风固沙、生物多样性维持和固碳等方面发挥着重要作用[14-16]。目前,内蒙古主体功能区划日益完善,然而对于实施主体功能区规划前后区域国土空间演化的研究颇少,缺乏对整个区域规划实施前后的效益评价。

本文采用最新的2020年内蒙古自治区土地利用数据,结合1990年、2000年和2010年3期历史土地利用数据,揭示内蒙古近30年国土空间开发强度和开发格局的变化特征,对比分析主体功能区规划实施前后的区域发展轨迹,进而评价主体功能区规划实施效益,以期为内蒙古优化空间布局和未来区域协调发展提供借鉴和参考。

1 区域及其主体功能区概况

内蒙古自治区地处内蒙古高原,地势由东北向西南斜伸,呈狭长形。全区以平原、高原和丘陵等地形为主,气候以温带大陆性气候为主,地跨黄河、额尔古纳河、嫩江和西辽河四大水系。内蒙古作为北疆安全稳定屏障和生态安全屏障,是国家重要的能源基地。

内蒙古主体功能区按开发内容划分为重点开发区、农产品主产区和重点生态功能区,按层级划分为国家级和自治区级两个层面。其中,重点开发区域包括国家级重点开发区的呼包鄂地区,以及东西部地区的自治区级重点开发区。农产品主产区分布在河套—土默川平原、西辽河平原、大兴安岭沿麓和呼伦贝尔—锡林郭勒草原等地区。重点生态功能区包括呼伦贝尔草原草甸区、浑善达克沙漠化防治区、阴山北麓草原区等国家重点生态功能区,以及黄土高原丘陵沟壑水土保持区和阿拉善沙漠化防治区等省级重点生态功能区。

2 数据源和评价方法

2.1 数据源

使用的数据包括土地利用/覆盖数据、地理国情监测数据、主体功能区区划数据、基础地理信息数据和社会经济数据。1990年、2000年、2010年和2020年4期土地利用/覆盖数据来源于中国科学院地理科学与资源研究所[16]。地理国情监测数据来自内蒙古自治区测绘地理信息中心。主体功能区区划数据来源于国务院发布的《国土空间规划》白皮书。行政边界等数据来源于国家地理信息中心1∶100万基础地理信息数据。社会经济数据来源于2021年《内蒙古统计年鉴》和内蒙古自治区各盟市第七次全国人口普查公报。土地利用类型被划分为农业用地、自然生态用地、人工建设用地和其他用地4种类型。

2.2 评价方法

主体功能区规划是指导国土空间有序开发的宏观和战略性依据,科学评价内蒙古自治区生态文明建设水平是推进该区域生态文明建设的重要基础和必要保障。为科学刻画主体功能区国土空间的本底状况与时空变化规律,从1990—2020年内蒙古主体功能区国土空间开发的总体特征、不同功能区的区域分异规律及主体功能区规划实施对国土空间开发的影响3个方面展开分析。研究通过主体功能区国土空间4类用地类型的变化和转移矩阵,揭示1990—2020年内蒙古国土空间用地类型的转移规律,分析不同功能区国土空间开发强度差异及土地利用变化的剧烈程度。

通过国土空间开发强度[1]及各国土空间用地类型的净变化面积、年均净变化面积、年变化率[16]和动态度[17]等指标分析内蒙古自治区国土空间开发强度和变化特征。公式为

(1)

(2)

(3)

式中,Ia为a年份国土空间开发强度;Ua为a年份建设用地面积;La为a年份区域总面积;Di为第i类用地类型动态度;Ki为第i类用地类型年变化率;Sr为研究区总面积;Si为监测开始时间第i类用地类型年的总面积;ΔSi,j为监测开始至监测结束时段内第i类用地类型与其他用地类型j相互转换的净变化面积;t为时间段。

国土空间开发强度是指建设空间与区域总面积的比例,按照国际惯例,30%是一个国家或地区国土空间开发强度的极限,超过该限度,人的生存环境就会受到影响。国土空间动态度是指特定时段内国土空间某类土地利用类型与其他类型土地利用类型相互转化面积的绝对值,反映了该时段内研究区土地利用类型变化的剧烈程度。

3 结果与分析

3.1 近30年内蒙古国土空间开发状态变化的总体特征

近30年,内蒙古不同国土空间类型的开发状态呈现明显差异(如图1所示)。1990—2020年,人工建设用地呈现先缓慢后快速的发展趋势。从不同阶段来看,1990—2000年,人工建设用地扩张速度最慢,扩张面积仅为259.01 km2,主要在东部地区的呼伦贝尔市、兴安盟和通辽市等地。2000年后,在“西部大开发”等国家及区域发展战略及相关政策带动下人工建设用地扩张加速。尤其是2010—2020年,人工建设用地扩张趋势显著上升,扩张速度为0.03×104km2/a,分别是1990—2000年和2000—2010年的13.15倍和3.24倍。

图1 1990—2020年内蒙古自治区土地利用/覆盖变化

1990—2020年,内蒙古农业用地面积增长速度呈现显著减缓的变化趋势。1990—2000年,农业用地开垦速度较快,农业用地面积增加了0.73×104km2,主要在呼伦贝尔市东部、通辽市及河套灌区等地区;2000年之后,农业用地面积增长速度减缓,其面积净增加速率的显著降低可能与退耕还林还草生态保护工程的实施有关。

内蒙古自然生态用地面积持续减少主要来自人工建设用地和农业用地的增加。1990—2000年,自然生态用地减少尤为剧烈,面积净减少了0.96×104km2,主要发生在东部地区的呼伦贝尔市、赤峰市和通辽市等地。2000年后,自然生态用地减少面积的速度减缓,2000—2020年减少面积为0.60×104km2,主要分布在西部地区的呼和浩特市、鄂尔多斯市和巴彦淖尔市等地。

3.2 不同类型主体功能区国土空间开发轨迹的变化特征

内蒙古不同类型主体功能区的国土空间开发轨迹存在明显差异。尤其是2012年内蒙古主体功能区规划实施后,重点开发区内的人工建设用地增长速度上升到2010—2020年的340.62 km2/a,增长速度是前20年(1990—2010年)的5.20倍;农产品主产区内的农业用地面积由2010年之前的增加转向2010年之后的小幅度减少,2010—2020年共减少面积为271.58 km2,净变化速率较前20年下降了79.45%;重点生态功能区内的自然生态用地面积减少幅度显著下降,由前20年的430.06 km2/a下降到近10年的85.65 km2/a,属于自治区退耕还林还草的重点区域(如图2和表1所示)。

表1 1990-2020年内蒙古自治区主体功能区各用地类型转换面积 km2

图2 1990—2020年内蒙古自治区主体功能区内国土空间开发状态变化

近30年,重点开发区人工建设用地扩张显著。人工建设用地面积扩张2 482.60 km2,占重点开发区总转换面积的30.57%。人工建设用地的扩张主要分布在内蒙古南部国家级开发区和中部自治区级开发区的中心区域。

农产品主产区内国土空间变化以自然生态用地转农业用地为主,转换总面积为3 992.51 km2,主要发生在内蒙古东部的国家级农产品主产区,占该类型转换面积的78.47%。农产品主产区内农业用地转自然生态用地面积为1 370.48 km2,主要分布在内蒙古南部国家级和自治区级农产品主产区的交错地带。

1990—2020年,生态功能区内的国土空间变化以自然生态用地转农业用地类型为主,转换面积为11 254.82 km2。自然生态用地转农业用地主要发生在内蒙古国家级生态功能保护区,占自然生态用地转农业用地总转换面积的90.10%。

3.3 主体功能区规划实施对国土空间开发影响评价

《内蒙古自治区主体功能区规划》的实施推动了重点开发区城市化加速发展,形成了新城市化格局。2010—2020年,重点开发区内人工建设用地面积从3 880.98 km2上升到5 510.33 km2,增长了1 629.35 km2,是2000—2010年的2.27倍。

农业主产区在主体功能区规划实施后,加强合理控制农业用地资源开发。该区土地利用动态度由2000—2010年的3.30%下降到2010—2020年的0.96%,尤其农业用地面积由2010年之前大面积增加向2010年之后面积减少转变。农业用地分布格局沿着“两区两带”的战略布局发展,农业用地空间趋向稳定。

重点生态功能区自然生态用地面积缩减得到基本控制。自然生态用地净减少面积由2000—2010年的1 554.71 km2下降到2010—2020年的856.49 km2,减少了44.91%。

4 结论与讨论

中国快速的城镇化和工业化导致耕地侵占、生态环境破坏、人居环境恶化、国土空间开发无序等一系列严重问题凸显[17]。改变目前重时间序列发展而轻空间序列布局的空间规划现状,合理组织人类生产、生活及自然生态系统的空间布局至关重要[18]。“三区三线”的划定规范了城镇空间、城市增长边界、生态空间和生态保护红线[18],对内蒙古国土空间开发与保护起着积极的影响。这与本文发现的内蒙古国土空间开发强度由1990—2010年的开发强度加速增强向2010—2020年开发强度增速放缓转变的发展趋势基本一致。

内蒙古主体功能规划的实施引导了其国土空间开发的主体功能定位,重点开发区内的人工建设用地2010—2020年的增长速度是1990—2010年的5.20倍,农产品主产区内的农业用地面积净变化速率2010—2020年较1990—2010年下降了79.45%。由于人地关系在不同时期均展现出明显的地域差异性,如何实现内蒙古地区人与自然和谐共生值得进一步研究。

本文融合高精度的地理国情数据和土地利用数据系统开展了1990—2020年内蒙古国土空间开发强度和格局的变化特征分析,对比分析了其主体功能区实施前后的变化轨迹,并进一步评价了主体功能区规划实施对其主体功能的影响。内蒙古国土空间开发强度呈现由1990—2010年的开发强度加速增强到2010—2020年开发强度增速放缓的趋势。近10年(2010—2020年)重点开发区内的人工建设用地增长速度是前20年(1990—2010年)的5.20倍;农产品主产区内的农业用地面积净变化速率较前20年下降了79.45%;重点生态功能区内的自然生态用地面积减少幅度显著下降。本文研究为内蒙古国土空间规划和实施提供了重要的参考和决策依据。