基于适宜性和空间功能值的德兴市矿粮复合区“三生”空间优化研究

邓 彤, 罗志军, 曾建玲

(江西农业大学 国土资源与环境学院, 南昌 330045)

矿产资源是人类社会、经济活动的重要物质载体。近年来,我国人口与经济不断增长,对于矿产资源的需求也不断增加。对矿产资源的大规模开采,带来了巨大的经济利益,但也加剧了对生态环境的破坏与对粮食安全的威胁[1]。近几年的新冠疫情导致了经济市场与粮食市场的不稳定性的加剧,更凸显了耕地保护的重要战略性意义。矿粮复合区是指由矿产资源主产区与粮食主产区构成的复合体[2]。与非复合区相比,其土地利用结构与布局更具多样性和复杂性,更易造成生产、生活和生态空间的相互作用与相互制约。因此,对于矿粮复合区,如何实现“三生”空间协同优化,实现资源环境的可持续利用,进行“三生”空间重构,已成为国土空间各类规划进程中重要也是必要的一环。

改革开放后,我国城镇化、现代化以及绿色化进程不断加快,“三生”空间功能、结构与布局发生剧烈变动,资源可持续开发和利用面临着严峻的危机及挑战[3]。国内学者对“三生”空间进行了大量研究,主要涉及其概念与内涵[4-5]、识别与分类[6-7]、评价与优化[8]、冲突与重构等[2,9-10]。研究方法主要包括GIS空间分析方法[11]、综合加权模型[12]、统计和测量分析方法等[13]。当前我国对于“三生”空间重构的研究多为对优化及重构理念[14]的研究。方创琳[15]在识别、划定“三生”空间的基础上,计算其承载力,理顺空间开发秩序,以实现空间优化。黄金川等[4]基于“三生”空间的数量配比及配置理念,突出其功能分类、空间识别与优化等内容,构建“三生”空间研究的框架体系。杨俊等[1]通过对矿粮复合区“三生”空间的分析,基于AVC “三力”理论,构建 “三生”空间的重构体系,以达到提高研究区的空间功能值的目的。国外学者所提出的“带形城市”理论[16]、“田园城市”理论[16]、“绿带圈”规划等[17]理论,对“三生”空间分类与优化研究具有较强的借鉴意义。同时学术界对空间功能[1-3,13]、适宜性等[18-20]单一视角的空间优化也有所关注[21],进一步探讨空间功能与集中度所反映的区域内部功能差异与空间粘连度,研究特定用途在区域内的适宜程度,但各单变量在一定程度上仍存在横向影响与制约关系。对此,基于多视角集成分析的“三生”空间优化仍然需要被进一步研究。

综上,“三生”空间相关研究仍存在一定的提升和创新空间:(1) 相关研究以市县尺度等为主,特殊地域也多为山地草地或流域,对于典型矿粮复合区研究的较少;(2) “三生”空间的重构及其影响因素相关研究与其基础性研究相比数量较少;(3) 空间适宜性评价体系尚未统一,其综合性有待提升,且基于适宜性、空间功能值与空间自相关分析的多视角综合评价分析有待加强。

因此,本文以江西省德兴市为例,对其生产、生活、生态空间进行划分,利用GIS空间分析以及多因素综合叠加评价分析法对各类空间的适宜性进行评价,并以每个乡镇所表现出的常住户数为系数,计算生活空间功能值,并采用地区修正后的单位面积价值当量因子法,测算出生态空间功能值和生产空间功能值,结合矿区缓冲区分析与空间自相关分析,基于AVC“三力”理论,进行“三生”空间布局优化。以期协调重构不合理的空间布局与结构,实现效益最大化,为各空间类规划提供参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

德兴市地处江西省东北部、乐安河中上游,位于28°38′—29°17′N,117°22′—118°06′E,总面积2 102 km2,2021年户籍人口33.32万人,辖6个镇、6个乡和4个街道,见图1。境内群山连绵,岗陵延展,东南高峻、西北低平,属中亚热带湿润气候,水热与光照充足,适宜常绿阔叶林和水稻等农作物的生长。矿产资源丰富,探明金属矿藏有铜、金、银等19种,铜资源尤丰,德兴铜矿是中国最大的在产铜矿,也是亚洲最大的露天铜矿。近年来,德兴铜矿的持续开采导致了矿区周边的植被破坏、地表裸露、农作物生长受影响以及水源污染等问题,严重影响了周边居民的正常生产生活。由于存在矿粮交错、生态环境破坏、受损地修复难等诸多情况,德兴市已经成为生态环境保护和国土空间优化研究的典型区域。因此,深入开展德兴市矿粮复合区“三生”空间优化研究,对区域生态文明建设、粮食安全和可持续发展具有重要的理论和现实意义。

注：基于标准地图服务系统下载的审图号赣S(2023)24号、赣S(2023)33号的标准地图制作。

1.2 数据来源

本文数据主要包括栅格数据、矢量化数据等,各数据来源如表1所示。所有数据均采用统一坐标投影,为2000国家大地坐标系和Gauss_Kruger投影,并按照30 m×30 m的格网进行重采样和空间分析。根据“三调”数据提取水系、交通、居民点及距各类用地距离等数据,进行叠加分析、多环缓冲区分析、自相关分析以及地图代数等空间分析。利用ArcGIS的3D analyst以及Spatial analyst等工具,提取DEM的坡度、坡向以及高程数据,并以此求算地形位指数。处理各栅格数据后进行重分类,利用栅格计算器进行各类综合指数计算。

表1 数据来源Table 1 Data sources

2 研究方法

2.1 研究思路

本文以江西省德兴市为研究区,根据研究区矿粮复合区特性及其社会经济状况,基于土地主导功能进行“三生”空间划定,采取GIS空间分析法和多因素综合叠加法[18]进行适宜性评价,并利用当量因子法等方法[4,22-26]进行功能值测算,再进行矿区缓冲区分析与空间自相关分析[27-33]。将研究区按路网、河流及山脉阻隔分区后,基于AVC(吸引力、生命力和承载力)理论[2,32],考虑矿粮复合区需同时保障矿产资源开发与粮食生产安全,二者与居民活动紧密相关,因此围绕居民点布局,重点考虑居民生产生活活动影响因素,进行空间重构与优化[33-34]并提出建议。以期对不合理的空间组合模式与格局进行优化与调整,实现效益最大化,为各空间类规划提供参考。具体研究技术路线图见图2。

图2 研究技术路线

2.2 “三生”空间分类体系构建

基于土地主导功能的识别划分“三生”空间。生产空间是指以一二三产业产品生产为主导功能的区域,结合德兴市的实际条件与特征,将耕地、采矿用地以及农村道路定义为生产空间[4]。生活空间是指以居民居住、娱乐、文体为主导功能的区域,结合德兴市的实际条件与特征,将城镇村即居民点定义为生活空间[22]。生态空间是指以提供生态服务与产品为主导功能的区域,结合德兴市的实际条件与特征,将耕地、林地以及坑塘水面定义为生态空间[4]。以此构建“三生”空间分类体系,如表2所示。

表2 “三生”空间分类体系

2.3 “三生”空间适宜性评价体系构建

2.3.1 评价指标选择与评价单元划分 考虑德兴市的矿粮复合区特性,以及自然、社会经济属性,遵循指向性因素与综合因素相结合原则,构建生产、生活、生态空间的适宜性评价指标体系[18-20],并借助ArcGIS软件中空间分析等工具,进行多因素综合叠加分析。基于此,生产空间适宜性的评价指标主要考虑开发便利度、地块适宜性以及自然气候要素三方面。生产活动主要受自然气候如温度、降水等影响,故自然气候要素选取多年平均降雨量、多年平均气温两项指标;道路交通便利程度与距居民点距离都会影响人们进行生产、生活活动的便利度及效率,故开发便利度要素选取与道路的距离、与居民点的距离两项指标;而生产活动很大程度上受到地形、坡度与灌溉条件的影响,坡度越高生产活动越困难,故地块适宜性要素选取灌溉条件、坡度以及坡向三项指标。

生活空间适宜性的评价指标主要考虑自然要素和社会因素两方面。自然要素中,地貌条件及高程影响居民居住与房屋建设,故选取地形位指数、高程两项指标;社会因素中,居民生活舒适度与满意度主要受基础设施与公共服务设施完备度影响,故选取距城镇中心的距离、距科教文卫用地的距离、距商业服务业用地的距离、交通便捷度四项指标。其中,地形位指数T反映区域地貌条件,其计算公式[35]为:

(1)

式中:e,E分别表示该区位的高程及研究区平均值(m);s,S分别表示该区位的坡度及研究区平均值(°)。

生态空间适宜性的评价指标主要考虑自然因素、环境质量、区位因素三方面。自然因素主要考虑用地类型这一指标,不同地类对生态功能影响不同,如工矿开采极易破坏生态系统结构与稳定性;生态环境质量的好坏一定程度上决定了生态适宜性的高低,故选取植被指数、生物丰度两项指标;区位因素包括距建设用地距离、距水体距离两项指标,距建设用地越近,其生态稳定性越弱,生态适宜性也越弱,而距水体距离越近,其生态敏感性越高,则生态适宜性越弱。其中,生物丰度指数反映生物多样性程度,其计算公式[36]为:

生物丰度指数=Abio(0.35S林地+0.21S草地+0.28S水域湿地+0.11S耕地+0.04S建设用地+0.01S未利用地)/区域面积

(2)

Abio=100/Amax

(3)

式中:S为网格内各类用地面积;Abio表示生物丰度归一化指数;Amax表示生物丰度指数归一化处理前的最大值。

评价单元为划分的30 m×30 m栅格,并对各评价单元进行统一的量化处理。具体评价指标体系见表3。

表3 “三生”空间适宜性评价指标体系Table 3 Space Land use suitability evaluation index system ‘Production-Living-Ecological’ space

2.3.2 评价指标权重确定与评价等级划分 评价指标权重的确定采用层次分析法。根据评价指标,判断每个评价单元对“三生”功能的适宜程度,分别赋值为5,4,3,2,1。对定量指标因子的评价结果进行重分类并赋值,并对定性指标基于各功能适宜程度进行赋值。根据相关数据,在ArcGIS软件中利用栅格计算器工具,分别对德兴市的“三生”空间的各指标因子图层加权处理,进行叠加分析,并对分析结果利用自然断点法进行重分类,可分为最适宜、较适宜、一般适宜、较不适宜、不适宜5个等级,并利用下列公式[23]计算评价单元的综合适宜性分值。即可得到“三生”空间适宜性评价结果。

(4)

式中:Wi为第i个网格的适宜性评价综合值;Sj为第j个指标的权重值;Aij为第i个网格第j个指标的标准化值。

2.4 “三生”空间功能值测算

本文以每个乡镇斑块所表现出的常住户数为系数来计算研究区的生活空间功能值,并参考谢高地、王万茂等的测算方法,采用地区修正后的单位面积价值当量因子法测算研究区的生态空间功能值和生产空间功能值。研究区原始价值当量主要基于谢高地修改后的中国生态系统单位面积生态服务当量表[24],结合德兴市实际自然、社会经济状况求算;粮食产量的经济价值即生产空间功能值则按“1/7公式”[24]进行修正。具体公式如下:

(5)

(6)

(7)

式中:Ea为单位面积粮食产量的经济价值;i为粮食作物种类;mi为第i种作物在研究年份的播种(种植)面积;pi为第i种作物在研究年份的均价;qi为第i种作物在研究年份的单产;M为所有粮食作物在研究年份的播种(种植)总面积;Fij为研究区第i种地类第j种功能的生态系统服务价值当量;ESVi为每个网格总ESV值;Mij为第i块网格内第i种用地面积;ESV系数为对应地类的ESV系数。

2.5 空间自相关分析

全局空间自相关是对整个研究区域中的不同空间位置的相关联性的描述,分析研究区全局性的空间相关及差异程度[27]。本文采用Moran′sI指数作为度量指标,来测度各空间功能的空间自相关程度。Moran′sI指数的显著性水平则采用标准化Z值进行检验,当Z值大于或小于1.96时,表明各空间单元功能高低在空间上存在显著的自相关性。若Moran′sI>0,表明存在正的空间自相关,即在空间上显著聚集;若Moran′sI<0,则相反。其计算公式如下[28-29]:

(8)

(9)

局部空间自相关则是研究区域内各空间单元在位置上与其邻近空间单元之间的相关性[27],反映了局部空间单元间的聚集性与差异性。本文选取局部Moran′sI指数进行测度,并绘制Moran散点图和LISA分布图[31]。若局部Moran′sI>0,则表示功能分布空间差异小,说明存在空间集聚现象;若局部Moran′sI<0,则说明功能分布存在空间显著性差异。其计算模型如下[27]:

(10)

2.6 “三生”空间重构体系构建

本文基于AVC“三力”理论,构建空间重构理论体系。生活空间主要以居民居住生活和休闲娱乐为主,是人们生活活动的主要场所和载体,与吸引力同居民点联系的关系衔接。生产空间则决定了区域的经济发展前景与可持续发展水平,与该地区生命力直接挂钩。生态空间主要用于提供生态服务和产品,关系生态环境保护与生态治理修复,一定层面上影响了该地区的资源与人口承载能力。因此,吸引力、生命力、承载力这“三力”分别对应该地区的生活、生产、生态适宜程度与功能高低。

考虑德兴市当地的实际居民点分布、水系、交通路网以及山脉阻隔,将研究区划分为6个区域,并进行空间综合功能值测算[1]。计算公式如下:

(11)

(12)

(13)

(14)

3 结果与分析

3.1 “三生”空间现状及划分结果与分析

基于“三生”空间分类体系,根据2020年三调国土调查数据,进行德兴市“三生”空间划分。研究区生产空间面积为26 694.80 hm2,占德兴市国土面积的12.83%;生活空间面积为16 358.40 hm2,占德兴市国土面积的7.87%;生态空间面积为164 917.39 hm2,占德兴市国土面积的79.30%。详见表4。

同时,在“三生”空间分布可视化时,由于耕地同时具备生产与生态功能,因此单独可视化为生产—生态空间,如图3所示。由图可知,德兴市“三生”空间分布镶嵌交叉,主要分布于偏西方向,其次是东北方向,主要沿水系及道路呈带状分布,且重点矿区附近生产、生活空间分布密度较低。其中,农业生产空间多坐落在研究区的西南部,工业生产空间主要分布在北部,生活空间多分布于西偏北方向且相对密集,生态空间分布广泛,主要集中分布于东南方向。

图3 “三生”空间初步划定结果

3.2 “三生”空间适宜性评价结果与分析

3.2.1 单项适宜性评价结果与分析 根据生产空间适宜性评价结果数据及图4,将适宜性程度按照从高到低次序排列分为五级(即最适宜、较适宜、一般适宜、较不适宜、不适宜五级,下同),得出各级面积分别为72.20 hm2,17 010.86 hm2,71 363.66 hm2,102 108.16 hm2,17 415.70 hm2,分别占总面积的0.03%,8.18%,34.31%,49.10%,8.37%。整体上,研究区内生产空间较不适宜区和不适宜区的面积之和相比一般适宜及以上适宜区的面积多31 077.16 hm2,生产空间适宜度偏低。具体来说,适宜性较低的区域主要包括大茅山镇、龙头山乡、昄大乡、绕二镇等,主要是由于这些地区多年平均气温和年降水量较低,坡度较大且海拔偏高,交通条件较差,导致生产条件较差;适宜性较高的区域主要包括黄柏乡、香屯街道、泗州镇、新岗山镇等,主要是由于这些地区多年平均气温和年降水量较高,坡度较平缓且海拔较低,适宜动植物生长与人类生产活动。

图4 “三生”空间单项及综合适宜性评价

根据生活空间适宜性评价结果数据,将适宜性程度按照从高到低次序排列分为五级,得出各级面积分别为24 614.74 hm2,104 508.55 hm2,69 839.08 hm2,8 929.87 hm2,78.33 hm2,分别占总面积的11.84%,50.25%,33.58%,4.29%,0.04%。整体上,研究区内生活空间较不适宜区和不适宜区的面积之和比一般适宜及以上适宜区的面积少189 954.18 hm2,生活空间适宜度偏高。具体来说,适宜性较低的区域主要包括大茅山镇、龙头山乡、海口镇、绕二镇等,主要由于这些区域交通便利度相对较低,公共服务设施较不完备,生活便利度较低;适宜性较高的区域主要包括黄柏乡、香屯街道、银城街道、新营街道等,分布于德兴市中心区,其基础及公服设施相对完善,道路通达度较高,适宜居民生活。

根据生态空间适宜性评价结果数据,将适宜性程度按照从高到低次序排列分为五级,得出各级面积分别为20 905.31 hm2,173 278.37 hm2,12 610.90 hm2,1 173.88 hm2,2.13 hm2,分别占总面积的10.05%,83.32%,6.06%,0.56%,0.001%。整体上,研究区内生态空间较不适宜区和不适宜区的面积之和比一般适宜及以上适宜区的面积少205 618.57 hm2,生态空间适宜度偏高。具体来说,适宜性较低的区域主要包括铜矿街道、花桥镇、海口镇、银城街道等,该区域有较多矿区分布,且植被指数与生物丰度都较低,其生态稳定性偏低;适宜性较高的区域主要包括大茅山镇、李宅乡、万村乡等,以上区域植被指数与生物丰度都较高,距建设用地与水体距离较远,生态敏感性较低,适宜性较高。

3.2.2 综合适宜性评价结果与分析 根据“三生”空间综合适宜性评价结果数据及图4,将适宜性程度按照从高到低次序排列分为五级,得出各级面积分别为4 626.63 hm2,139 204.36 hm2,63 617.98 hm2,325.20 hm2,196.41 hm2,分别占总面积的2.22%,66.93%,30.59%,0.16%,0.09%。整体上,研究区内综合较不适宜区和不适宜区的面积之和比一般适宜及以上适宜区的面积少206 927.36 hm2,综合适宜度偏高。具体来说,适宜性较低的区域主要包括铜矿街道、花桥镇、海口镇、大茅山镇等,以上区域在气候、环境、地质、区位条件等方面存在一定不足,导致综合适宜性偏低;适宜性较高的区域主要包括黄柏乡、香屯街道、新营街道等,以上区域多靠近德兴市中心区,区位条件及自然条件较好,适宜人类生产生活及生态发展。

根据“三生”空间适宜性单项评价及综合评价结果可知,德兴市生产适宜性较低,生活、生态及综合适宜性较高,应遵循耕地保护、生态修复等原则,强化矿粮复合区的矿产资源与粮食资源的协同开发与供应,缓解矿粮冲突,实现可持续发展。在此基础上,对德兴市重点矿区进行缓冲区分析,可知在不同缓冲区内,“三生”空间综合适宜程度存在一定程度的不同,且与矿区距离越远其适宜程度越高。在1 000,3 000,5 000 m缓冲区范围内,其适宜程度差异显著,可见矿区开发对于较近距离区域的空间适宜性程度存在一定负面影响。各面积及占比数据如表5所示。

表5 “三生”空间适宜性评价结果Table 5 Area statistics of ‘Production-Living-Ecological’ space

3.3 “三生”空间功能值测算结果与分析

通过上述功能值测算公式计算得到“三生”空间功能值并汇总到表6。

表6 “三生”空间功能值测算结果Table 6 Functional value calculation results of ‘Production-Living-Ecological’ space

从表6可知,生产空间功能值为0.513 3亿元,生活空间功能值为1.948 6亿元,生态空间功能值为90.755 0亿元。三类空间功能值差异较大,其中生产功能值较低,生态功能值较高。

在此基础上,利用ArcGIS软件进行可视化,同时对德兴市重点矿区分别以1 000,3 000,5 000,8 000,12 000 m进行多环缓冲区分析,得到功能值分布结果及与矿区距离关系,如图5所示。图中数据表示各30×30 m分辨率单元格的空间功能值(万元),并利用自然断点法进行划分,分为图中五级。

图5 “三生”空间功能值分布

生产、生活、生态空间的空间功能值分布因区位因素而大相径庭。从生产空间功能值来看,主要分布于研究区西南及西北方向,且西南方向功能值整体上略高于西北方向,其农业生产功能偏高,工业生产功能偏低;从生活空间功能值来看,主要分布于中部和西北方向,由西北方向向东南方向递减,且沿水系与道路网其功能值更高,主要是由于其附近交通便利,水源充足,居民点分布集中;从生态空间功能值来看,东南方向空间功能值显著高于西北方向,主要是由于矿区附近生态稳定性较差,生态功能较低。

结合重点矿区缓冲区分析可知,不同缓冲区内“三生”空间功能值存在一定程度的差异,且大体上呈现出与矿区距离越远其空间功能值越高的特点。尤其在1 000,3 000,5 000 m缓冲区内差异显著,对5 000 m外的区域影响差异较小,与“三生”空间适宜性评价结果近似。

整体上,单位面积适宜性程度以及空间功能值与矿区距离一定程度上呈反比例关系,其距离越近,适宜性程度和空间功能值越低,可见距矿区距离对于“三生”空间适宜性与空间功能值具有较大负面影响。

3.4 “三生”空间功能自相关分析

3.4.1 全局空间自相关 测算结果表7显示,德兴市生产空间功能Moran′sI指数为0.638 7,生活空间功能Moran′sI指数为0.000 2,生态空间功能Moran′sI指数为0.446 1。

表7 “三生”空间功能全局自相关分析结果Table 7 The global autocorrelation analysis results of ‘Production-Living-Ecological’ spatial functions

德兴市生产、生活、生态空间功能Moran′sI指数均大于0,但生产、生态空间功能p值小于0.001,而生活空间功能p值大于0.001,则研究区内生产、生态空间功能整体呈显著的正向自相关关系,且自相关性较强,具有明显的聚集性,在空间分布上并非完全随机;生活空间功能区全局自相关分析未通过显著性检验,其Moran′sI指数较低,不具有较高的聚集性,空间分布较为分散。

3.4.2 局部空间自相关 测算结果显示,德兴市生产空间功能Moran′sI指数为0.639,生活空间功能Moran′sI指数为0.292,生态空间功能Moran′sI指数为0.445。

(1) 局部空间自相关。各空间功能Moran散点图中斜率均为大于0,即为正相关关系。对于生产、生态空间功能,Moran散点主要分布在第一象限(HH),第二象限(LH)、第三象限(LL)和第四象限(HL)中散点分布较少,说明生产、生态空间功能具有较强的空间正相关性;对于生活空间功能,Moran散点分布在第一象限(HH)且数量较少,并由于删除无邻居的对象,第二象限(LH)、第三象限(LL)和第四象限(HL)无散点分布,说明生活空间功能相关性较弱,不具有明显的聚集性。

(2) 局部空间自相关LISA分布。为更直观地表达局部空间自相关性差异程度及其具体位置,绘制LISA分布图,如图6所示。从LISA分布图来看,生产空间中主要出现HH聚集区,即单元内生产功能与邻近单元差异较小,其功能值均较高,属于局部性均质分布,且多分布于西南部,东北部分布较少;生活空间中HH聚集区主要分布在西北部,位于集中居住区,东北部有较少分布,其空间聚集性较弱,主要由于该研究区居民点分布分散,宜进行生活空间布局调整;生态空间中LL聚集区与HH聚集区分布较广,多位于研究区西部,LL聚集区主要分布于矿区附近,即单元内生态功能与邻近单元空间差异较小,生态功能均较弱。研究区内HL异常区、LH异常区呈零星分布,面积较少。

图6 “三生”空间功能LISA分布

3.5 “三生”空间优化与重构分析

3.5.1 基于AVC理论的三力分析 根据“三生”空间功能值测算结果,得到“三力”分布表与综合值分布图,如表8与图7所示。

表8 吸引力、生命力、承载力分布Table 8 Distribution table of attraction, validity and capacity

图7 吸引力、生命力和承载力综合值分布

根据统计结果,对以上6个区域的吸引力、生命力、承载力值从高到低进行排序。各区域吸引力从高到低依次排列为:C,B,D,A,F,E;生命力依次排列为:A,C,B,F,E,D;承载力依次排列为:F,C,B,D,A,E;“三力”综合值依次排列为:C,B,F,A,E,D。根据“三生”空间功能值与“三力”对应的关系可知,区域 A的主导功能为生产功能;区域 B的主导功能为生活功能;区域 C同时具备生产、生活、生态功能;区域 D的主导功能为生活功能,但其功能值属于中等水平;区域 E生产、生活和生态功能都较弱,仅生产功能略高于其他功能;区域 F的主导功能为生态功能。整体上,区域C,B和F的“三力”综合值偏高,适宜进行居民点调入;区域D,A,E的“三力”综合值属于中等偏低水平,在一定程度上需要进行进一步优化与重构。

3.5.2 基于适宜性、功能值与自相关分析的“三生”空间重构 从“三生”空间功能值测算结果来看,基于上述对于各区域主导功能的分析可知,区域E“三生”空间功能值都偏低,宜进行居民点调出;区域D整体生活空间功能值居中,但南部零散区域功能值偏低,应进行居民点调出,而保留北部集中居民点;区域A生活、生态功能都偏低,且生产空间集中连片,不适宜居民点调入,且存在重点矿区,因此应将矿区附近居民点调出;区域F具有较强的生态功能,且综合值较高,宜进行居民点调入;区域B各功能值属于中等偏上水平,且矿区缓冲区对其影响较小,不作调整;区域C空间功能值都偏高,且由于存在矿区,不进行大规模调入调出。

从“三生”空间适宜性评价结果来看,对于生活适宜性,区域D,C,E的适宜程度偏低,区域B,F,A适宜程度较高,但区域A包含重点矿区,不宜作为居民点调入区域;对于生产适宜性,区域D,E,F适宜程度偏低,区域A,B适宜程度偏高;对于生态适宜性,区域C的东部由于存在大面积重点矿区,适宜程度偏低,其他5个区域适宜程度相近且都处于较高水平;对于综合适宜性,区域D,C适宜程度较低,区域B,A适宜程度较高,区域F东北方向适宜程度较低,但整体适宜程度处于中上水平。整体上,区域B,F宜进行居民点调入,区域D,E及A中重点矿区附近居民点可选择调出。

从“三生”空间功能自相关分析结果来看,区域A,D,E生产空间聚集性较高,生活空间聚集性较低,生态功能多为低值,宜进行居民点调出;区域B,F生活空间分布密度呈集聚形式,宜进行居民点挑入,进一步增强生活空间聚集性;其他区域无明显特征。

综上所述,将区域D南部的低密度分布居民点调入区域B,区域D北部集中居住区则被保留,区域E中南部零散居民点调入区域F,区域A矿区附近居民点出于人居环境因素考虑将调入区域B。而区域C综合值处于偏高水平,但由于德兴市中心城区以及现状居民点多集中于区域C西部,且重点矿区主要位于区域C东部,因此不对区域C居民点进行大规模变动。

通过调整各区域的生产、生活、生态空间格局,得到重构后的“三生”空间,如图8所示。相比于“三生”空间初步划定的布局结构,重构后的空间布局更为规整、有序,零散居民点统一调入集中生活区域,便于各乡镇居民生活以及生产、生态建设活动。

图8 “三生”空间重构后结果

通过同样的空间功能值测算方法,得到德兴市“三生”空间重构前后面积及空间功能值汇总结果即表9。从表9可知,与重构前相比,生活、生态空间功能值分别增加了0.003 2亿元、0.023 9亿元,生产空间功能值则没有发生明显变化。

表9 “三生”空间重构前后面积及空间功能值Table 9 Area and Spatial functional value before and after reconstruction of ‘Production-Living-Ecological’ space

3.6 “三生”空间优化建议

基于对德兴市的适宜性评价与功能值测算的结果与分析,结合其矿粮复合区特性及社会经济发展状况,提出以下开发与保护建议:

(1) 对于生产空间,德兴市矿粮交错,铜矿开发对于土地的破坏已经影响到周边农业生产活动,应进行集中系统治理,严格控制矿区开发,减少工业污染;同时农业生产空间整体上疏密不均,可进行高标准农田建设与耕地质量提升工程建设,实现农业生产规模化。

(2) 对于生活空间,德兴市居民点主要分布于西北部,东南部较多为零散分布,可将零散居民点进行集中改造统一布局,盘活利用低效及闲置用地,实现城乡一体化发展;同时推进人居环境整治工作,不断完善公共服务和基础设施,提升道路通达度,提高居民生活品质。此外,对于矿区附近居民,如由于受到土地污染、耕地占用、饮用水污染等负面影响,政府应予以相应补偿。

(3) 对于生态空间,德兴铜矿开采及城镇建设导致周围水资源、生态环境受到影响,应大力推进生态修复与河道整治工程建设,减少水污染等导致的农田污染和居民生活安全隐患;同时严格划定管控分区,健全生态保护监督机制,优先保障生态功能,构建生态安全格局。

4 结 论

(1) 德兴市原生产空间疏密不均,农业生产空间主要集中于西南部,沿水系呈带状分布,而工业生产空间则主要分布在北部;生活空间的集中度由西北向东南递减,主要集中于水系与交通路网附近;生态空间分布广泛,整体疏密较为均衡,东南部略多于西北部,整体面积占总国土空间的3/4以上。

(2) 德兴市综合适宜性较高,“三生”空间功能值差异较大,生产、生态空间多呈现聚集态势,而生活空间功能聚集性较弱,呈零星分布。且距矿区距离对于“三生”空间适宜性与空间功能值及自相关性具有较大负面影响,其在一定程度上呈反比例关系。

(3) 德兴市“三生”空间重构前,生产空间功能值为0.513 3亿元,生活空间功能值为1.948 6亿元,生态空间功能值为90.755 0亿元;重构后,研究区生产空间功能值保持为0.513 3亿元,生活、生态空间功能值分别提高至1.951 8亿元、90.778 9亿元。经过优化与重构,研究区生活与生态空间功能值有所提高,缓解了矿区对于人们生产生活活动的负面影响,改善了人居环境,有利于实现德兴市自然、经济与社会的协调与可持续发展。