1980—2020年郑州大都市区“三生”功能演化特征及其优化路径

贾琦 尹泽凯 张超玉 刘毅洁 燕宏宇

摘要：研究聚焦郑州大都市区1980—2020年“三生”功能的演化特征，以土地利用分类数据为依据，采用GIS空间探索性分析法测度郑州大都市区“三生”功能特征，并分类提出优化调控策略。结果表明，郑州大都市区的生产和生态功能持续下降，以郑州主城区为中心的生活功能则快速扩张；都市区生产功能持续东移，生活功能不断聚集在各地市建成区周边，生态功能集中在西部山区和黄河沿线，呈分散和破碎化趋势；郑州大都市区“三生”功能综合水平较高区域多位于由荥阳—新郑—中牟围合而成的区域，且不断向核心区域集聚，指标呈提升趋势。遵循提升复合型功能用地占比，适当扩大生活功能用地，集约利用生产功能用地并加强产城融合功能，科学布局“三生”功能的数量占比等原则，提出了“三生”功能在空间分配上的均衡性布局策略，以期促进郑州大都市区国土空间的可持续利用。

关键词：“三生”功能；综合功能水平；优化路径；郑州大都市区

中图分类号：F301.2         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）06-0066-09

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.06.010 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The evolution characteristics and optimization path of the production-living-ecological functions in Zhengzhou metropolitan area from 1980 to 2020

JIA Qi1，YIN Ze-kai2，ZHANG Chao-yu1，LIU Yi-jie1，YAN Hong-yu1

（1. School of Art and Design， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou  450002， China；2. School of Art， Shandong Jianzhu University， Jinan  250101， China）

Abstract： The study focused on the evolution characteristics of the production-living-ecological functions in Zhengzhou metropolitan area from 1980 to 2020， based on the land use classification data， the GIS spatial exploratory analysis method was used to measure the production-living-ecological functions characteristics of Zhengzhou metropolitan area， and the optimization regulation strategy was put forward. The results showed that， the production and ecological functions of Zhengzhou metropolitan area continued to decline， while the living functions centered on the main urban area of Zhengzhou expanded rapidly； the production functions of the metropolitan area continued to move eastward， the living functions continued to gather around the built-up areas of various cities， and the ecological functions were concentrated in the western mountainous areas and along the Yellow River， showing a trend of dispersion and fragmentation； the areas with high comprehensive level of production-living-ecological functions in Zhengzhou metropolitan area were mostly located in the areas surrounded by Xingyang， Xinzheng and Zhongmou， and continued to gather to the core area， and the indicators showed an upward trend. Following the principles of increasing the proportion of compound functional land， appropriately expanding the land for living functions， intensively utilizing the land for production functions， strengthening the integration function of industry and city， and scientifically distributing the proportion of the number of production-living-ecological functions， this paper put forward the balanced layout strategy of production-living-ecological functions in spatial distribution， in order to promote the sustainable utilization of land space in Zhengzhou metropolitan area.

Key words： production-living-ecological functions； comprehensive functional level； optimization path； Zhengzhou metropolitan area

近年来，中国各大都市区的持续城镇扩张使国土空间格局发生了显著变化，出现了国土资源严重浪费、生态环境持续恶化以及乡村空心化、耕地草地等不断被城乡建设用地侵占等诸多问题。在此背景下，十九届五中全会明确提出的优化国土空间布局、推进区域协调发展策略可有效推动国土空间高质量发展。其中“三生”（生产-生活-生态）空间的合理布局可进一步优化区域土地利用功能，为国土空间规划提供科学依据。

国外较少明确提出“三生”空间或者功能的表述，但是相关理念早已在“田园城市”“有机疏散”等城乡规划理论中进行了探讨［1， 2］，尤其是针对土地利用转型及其多功能利用层面的研究与国内“三生”空间研究较为相似。国内关于“三生”空间的研究最早于1996年提出［3］，侧重探讨生产、生活、生态三生一体的休闲农业发展，随后在研究视角上多涉及“三生”功能的理论体系与概念界定［4-6］、功能分区的识别与分类体系［7-9］、空间冲突［10，11］、耦合协调［12-14］以及格局优化［15-18］等方面。针对“三生”功能的评价主要有两种方法：第一种为从社会、经济、生态等多种因素构建研究区域的功能指标因子［12，14，15］，该方法使用数据多以统计年鉴为准，对于评估结果较为客观，但在微观尺度的空间层面较为困难；另一种则是基于不同土地利用类型，分别对其生产、生活和生态功能强度进行赋值，进而探究其空间分异特征［8，9，16］，但是该方法的缺点在于对部分土地利用类型的复合功能考虑不够充分。此外，目前对于区域“三生”功能的评估多以针对单一行政区的研究较多，侧重于静态特征的评估及其生态效应影响，对于突破行政尺度诸如都市区（圈）或者流域尺度的研究较少涉及，与优化布局等的结合有待深入。“三生”功能相关研究已取得了大量成果，对于推动国土空间优化布局具有重要作用。但由于中国幅员辽阔，各区域的国土空间呈现出显著不同的特征，其空间格局的优化利用有待进一步开展实证研究。郑州大都市区作为中原城市群国家战略规划的核心区域，同时兼具国家中心城市建设的优势，已成为当前中国快速城镇化的热点区域。有效识别都市区内国土空间功能演化特征，对其评估并提出优化布局策略，不仅可为都市区国土空间战略布局、新型城镇化发展以及科学合理布局产业提供依据，也可为其他地区集约高效、绿色低碳以及可持续利用国土空间提供参考。

1 研究区域与数据、方法

1.1 研究区概况

郑州大都市区位于中原城市群的核心区域，是河南省的政治、经济、文化中心，也是华夏文明的重要发祥地，拥有得天独厚的地理位置和丰富多样的自然资源。该地区介于东经112°34′—115°16′、北纬33°41′—35°50′，年均气温13.59～16.01 ℃，年均降水量477.85～1 063.05 mm，高程介于57～1 484 m，地势西高东低，地跨黄河、淮河与海河流域，具有山地、丘陵、平原、湿地等多种地貌。研究区区位见图1。早在2016年发布的《中原城市群发展规划》明确指出，将国家中心城市郑州市作为核心增长极，以郑州、开封为核心，郑州、开封、新乡、焦作、许昌融合发展，并将上述区域作为中原城市群的核心发展区建设成为现代化大都市区。2019年发布《郑州大都市区空间规划（2018—2035年）》进一步将郑州大都市区现状行政区划范围进行了划定，包括郑州市域、开封市区、新乡市区、焦作市区、许昌市区和巩义市、武陟县、原阳县、新乡县、尉氏县及长葛市。该区域作为中原城市群的核心发展区，近年来经济增长快速，2020年GDP高达32 864.3亿元，但是生产、生活、生态用地之间的供需矛盾持续加剧，导致区域生态系统失衡［19］，实现区域国土空间高质量协调发展迫在眉睫。在当下广泛开展国土空间规划编制的背景下，如何实现《郑州大都市区空间规划（2018—2035年）》中的网络化、组团式、集约型空间发展格局，进而引领带动中原城市群向具有国际影响力的国家级城市群迈进已成为当务之急。因此，以郑州大都市区作为实证研究对象，开展国土空间“三生”用地演变研究具有重要的现实意义。

1.2 数据来源及处理

郑州大都市区近年来的国土功能变化较大，本研究主要选择1980年、2000年和2020年作为时间节点，分别处于《郑州市市区总体规划示意图（1995—2010年）》《郑州大都市区空间规划（2018—2035年）》实施前后，具体数据包括：①土地利用分类数据，来源于中国科学院资源环境与科学数据中心（http：//www.resdc.cn），分辨率为30 m。其采用二级分类系统，一级为6类，包括耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地；二级主要根据土地资源的自然属性，分为25个类型。遥感解译精度为88.95%。②河南省自然资源厅和郑州市自然资源和规划局获得的上述各时段总体规划数据。③2000年以后各年份郑州大都市区内各地市城市统计年鉴以及实际调研获取的数据。

数据处理过程如下：首先，利用研究区边界掩膜提取遥感解译数据，形成研究区国土空间基础数据库；其次，结合郑州大都市区1980年、2000年和2020年的土地利用现状图，采用控制点勘正的方法，校准处理土地利用规划方案栅格数据，有助于结合方案制定样本选择区域，并最终得到研究所需数据。

1.3 研究方法

主要包括：①在遥感影像解译数据处理及“三生”功能评价指标体系建构的基础上，探讨1980—2020年“三生”功能的演化规律；②结合郑州大都市区“三生”功能现状，分析其在空间层面的集聚特征；③通过综合指数和样带分析，系统揭示大都市区“三生”功能的时空格局，并提出数量配比和空间布局等优化策略。

1.3.1 构建“三生”功能评价指标体系 结合已有研究成果［8，9，16］，将研究区的土地利用类型依次划分为生产功能、生活功能和生态功能。其中，生产功能用地包括用于生产活动的相关类型土地，例如用于农耕生产的耕地、工矿开采与产业经营等用地类型；生活功能用地包括人类开展休闲娱乐生活的城镇用地和乡村居民点等类型；生态功能用地则包括人类在满足日常生产和生活功能基础上，能够对区域的生态环境产生保护功能的地类，如林地、草地、水域和部分未利用地等。针对国土空间利用目标，分析各土地利用类型的主导和附属功能，将各土地利用类型依据其功能的主次分别进行“三生”功能指数的赋值，功能指数的大小表征其“三生”空间特定功能的强弱程度，取值范围界定在0～5。基于土地利用类型的“三生”功能评价体系见表1。此外，考虑到部分用地类型对区域生态影响产生负向作用，因此将该类用地的生态功能赋值范围界定在-5～0。最后，基于ArcGIS 10.8软件的渔网功能，将研究区划分为分辨率为1 000 m×1 000 m的格网单元，提取格网内“三生”用地功能指数的赋值结果，并分析研究区“三生”功能的时空演化规律。

1.3.2 空间探索性分析 ①全局空间自相关。任一都市区内的空间均兼具生产、生活和生态功能，但不同时期的功能强度存在一定差异，采用空间自相关分析方法可从全局尺度宏观掌握区域整体层面“三生”功能的集聚特征，进而揭示其演化规律。②局部空间自相关。局部空间自相关以Getis-Ord Gi*指数来表征，可有效揭示区域内部微观尺度下“三生”功能强弱程度的空间聚居特征［20］，本研究基于GeoDa空间探索性分析工具对郑州大都市区“三生”功能变化的高低聚集状态进行探测分析。

1.3.3 样带分析法 都市区国土空间规划布局不仅受到自然环境影响，诸如研究区内黄河流经区域以及都市区西南侧嵩山、伏羲山等大型山脉将直接影响区域内城市功能的分割，进而形成都市区特定功能空间的分布与走向等，而且还受社会经济、人口分布、政策等的影响。因此，探究特定轴向的“三生”综合功能时空演化特征具有重要意义。本研究以2018年郑州大都市区空间结构规划为参照，同时结合研究区土地利用现状，共选取3条样带，以便深入揭示郑州大都市区“三生”综合功能水平在近年来快速城镇扩张过程中出现的梯度变化。其中，选取东西方向样带2条，分别位于郑汴城镇发展主轴线和贯穿南部的新密、新郑等功能联系廊道，南北方向样带1条，贯穿新乡、郑州、许昌等主要地市，上述样带基本覆盖了空间规划的主要发展轴线和重要组团中心（图2）。在研究尺度上设定5 km×5 km的样方，东西样带（1）（2）分别为33和31个样方、南北样带（3）为36个样方。

2 结果与分析

2.1 “三生”功能时空演化特征

2.1.1 生产功能变化 由图3可知，郑州大都市区生产功能较强区域主要集中在中部及东南区域，该片区地形较为平坦，土地利用类型以农田为主。1980—2020年都市区生产空间总体处于减少趋势，缩减区域主要集中在郑州主城区周边以及郑州—开封、郑州—新郑—许昌等沿线。受城镇扩张影响，大部分耕地被城乡建设用地侵占，导致其生产功能迅速下降。此外，还有部分区域存在增加趋势，多分布在新密市西侧伏羲山脚下，该区域近年来随着旅游开发人口不断聚集，片区内大量林地、草地被耕地替代，使该区域生产功能得以持续增强。同样，研究区西南侧的登封市颍阳镇、大金店镇和大冶镇等片区地势较为平坦，近年来持续的耕地扩张促使其生产功能有所提升。总之，研究区生产功能降低区域多以各地市尤其是郑州主城区周边耕地向城乡生活用地的持续转移为主，而增强区域则主要集中在西南山区乡镇耕地不断开垦的地区。

2.1.2 生活功能变化 由图4可知，都市区的生活功能空间主要集中在各地市主城区，从1980—2020年的演化分布来看，1980年各地市分布规模较为均衡，差别不大。2000年以后，以郑州为中心的生活功能出现了快速扩张，在主城区功能不断增强的同时，开始逐渐向紧邻城区西部的荥阳蔓延形成带状区域。此外，在郑州—许昌京广线一带的新郑与长葛等县级市的生活功能开始快速增强，新乡、开封、焦作等地级市生活功能沿外围持续扩张。生活功能的变化主要反映了研究区各地市扩张的趋势和方向，由于郑州主城区及都市区所辖各地市面积增幅较高，促使其生活功能发生较大变化，而部分乡村居民点虽同样存在增加趋势，但其生活功能相比较上述类型幅度较小，变化不显著。

2.1.3 生态功能变化 由图5生态功能演化来看，研究区生态功能较强区域主要分布在西部山区和黄河沿线，1980—2020年研究区生态功能总体处于持续下降趋势，涉及西南方向的巩义、登封和新密等县区，其下降趋势较为明显。此外，都市区其他片区，尤其在郑州—新郑—长葛—许昌形成的带状发展区域使得原本处于中等水平的生态功能快速下降。生态功能降低相较于生产和生活功能而言更为复杂，大多数地类功能甚至生态用地内部地类的转移都会改变生态功能的强弱。其中，上述西南方向三个县区处于嵩山、伏羲山等山地，随着城镇扩张，促使原本属于林地、草地等生态功能较强类型转移至相对较低的耕地甚至城乡居民生活用地；而位于中南部的都市区快速发展区域（郑州—许昌沿线）则由于大量农田面积减少（转换为城镇建设用地）导致其生态功能减弱。

2.2 “三生”功能空间集聚特征

基于空间探索性分析工具，在GeoDa1.20软件支持下对研究区“三生”功能的空间集聚程度进行统计。结果发现，生产、生活和生态功能的Morans I指数分别为0.645、0.675和0.533，并且上述功能的显著性水平均在0.01，表明区域“三生”功能指数在分布上均呈现显著的空间正相关。其中生产与生活功能发展相辅相成，存在依附关系，出现了同步发展的特征。因在空间层面的集聚性相对较强，而生态功能集聚特征相对较弱（表2），在生产与生活功能快速增强的同时，有可能促使生态功能降低。

借助GeoDa软件的局部空间自相关分析模块，计算得出郑州大都市区1980—2020年各时段“三生”功能变化集聚分布（图6）。从局部空间自相关特征来看，内部“三生”功能强弱程度同样存在着较强的集聚分布特征，且近年来发生了较大变化。

从生产功能来看，受持续城镇扩张影响，都市区内部生产功能较高区域逐渐向东侧聚集，并在开封—尉氏县和许昌城区外围等形成高-高集聚区，呈现出连结成片面状的分布特征。而在郑州主城区外围零星分布的较高生产功能集聚区自2000年以后快速减弱直至消失，低-低集聚区变化不大，仅在新密市西侧和登封市西南侧颍阳镇附近减弱趋势较为显著。从生活功能来看，增强区域多集中在各地市建成区周边，并逐步外扩，以郑州主城区为代表的生活功能高-高集聚区呈面状扩张并且与临近县区和地市形成带状区域，而减弱区域则集中分布在西部嵩山、伏羲山等周边涉及县区，另外在开封市南侧自2000年以后开始形成零星分布的低-低集聚区域，该区域同时也是生产功能高-高集聚区，作为《郑州大都市区空间规划（2018—2035年）》中明确划定的永久基本农田集中片区，该区域生活功能持续减弱。从生态功能来看，都市区生态功能高-高集聚空间多集中在西部山区和黄河沿线，且随着时间出现分散和破碎化的趋势，其余则零星分布在东南侧的尉氏县附近。值得注意的是，随着郑州主城区跨越黄河发展战略的实施，流经研究区西侧黄河沿岸生态功能出现了一定程度的提升，尤其是平原城乡一体化示范区至中牟县沿线开展的黄河滩区湿地自然保护区整治工程，促使其高-高集聚区有所增多。生态功能减弱区域在郑州市主城区及周边各地市县区均有分布，主要集中在上述生活功能高-高集聚区，这与都市区内部“三生”功能的此消彼长有直接关系。

2.3 “三生”功能综合水平演化特征

2.3.1 整体分析 依据都市区“三生”综合功能指数（分别对格网内生产、生活、生态功能值赋系数0.5、0.3和0.2，然后相加得出综合功能），计算得出1980年、2000年和2020年“三生”综合功能水平及其空间格局，结合图7可知，1980年，都市区内综合水平空间差异并不显著，水平较高区域主要集中在郑州市及区域内各地市，呈点状分布；进入2000年，研究区“三生”综合功能水平较高区域开始在1980年的基础上快速呈带状扩张，在郑州主城区外围蔓延的同时，主要向周边荥阳市和新郑、许昌沿线扩张为主，呈狭长型空间分布格局；进入2020年，“三生”综合功能水平较高区域持续在2000年的基础上蔓延。与此同时，北部的新乡和焦作市等区域也开始了快速增强趋势，处于西部山区的巩义市和登封市及所辖乡镇的综合功能也出现了一定程度的提升。综合功能较弱区域变化不大，研究时段内始终处于西部山区及黄河沿岸。

依据图7中“三生”综合功能水平的划分标准，分组统计每一种水平类型在同一时段内所占的格网数量，进而绘制都市区“三生”综合功能水平变化曲线（图8）。结果可知，大都市区内部“三生”综合功能水平整体处于中等偏下水平，功能值在2 000～    2 900水平的格网数量相对较多，并且在2 900～3 000水平下格网数量低于功能水平最低区域（2 000以下），功能水平最高区域格网数量最低（低于1 500个）。但是从时间尺度来看，“三生”功能综合水平最低区域（2 000以下）在1980年占比最高，随着都市区城镇化进程的推进，功能综合水平最高区域（3 000以上）格网数量中2020年占比最高，1980年占比则降为最低。结果表明，高功能水平的综合功能空间单元不断增加，结合图7可知，都市区内部组团式的“三生”功能优势区域自2020年开始逐步改善郑州大都市区的发展状态。

2.3.2 样带分析 基于ArcGIS 10.8的空间统计分析工具，提取研究区三条样带内的“三生”功能综合水平变化曲线（图9）。以东西向中部连接大都市区城镇发展主轴的样带（1）来看，起始样方由西向东的165 km范围内，1980—2020年各时段“三生”功能综合水平变化不大，仅在80 km处的郑东新区龙子湖一带变化较大，其功能值随时间演化出现快速提升的趋势，样方带内处于最低水平区域则位于155 km处的开封市南郊机场周边；以东西向南部连接都市区功能联系廊道（登封—新密—新郑—尉氏）的样方带（2）来看，由于自西向东前20 km和145 km处涉及样方并不完整，故导致其功能水平相对较低，不具有参考性。其他区域尤其处于30～120 km的空间轴是该功能联系廊道的核心区域，同时该区域在研究时段内也是发生较大变化的地段，主要归因于以新郑为代表的南部各县区城镇规模不断扩大，促使2000年以后的综合功能水平有所提升，样方带内处于最低水平区域位于130 km处的尉氏新城区工业园附近；南北向样方带连接都市区新乡—郑州东—长葛—许昌等发展主轴，该轴线综合功能水平变化呈现出交替波动的特征，但基本趋势较为相似，较高水平区域主要分布70 km周边的空间轴上。该样方带内处于黄河沿岸，随着黄河流域生态治理工程和平原一体化城乡示范区建立等措施进行，该区域综合指数处于较高水平，区域最低水平位于140 km处的长葛新城区附近，同时也是长葛市的工业园分布区域。总体而言，郑州大都市区“三生”功能综合水平较高区域多位于由荥阳—新郑—中牟围合而成的区域，且随时段演化呈现出不断向核心区域集聚和提升的趋势。

3 “三生”功能优化路径

大都市区“三生”功能的优化和提升不是一蹴而就的过程，而是需要通过科学分析与决策［21，22］，结合城市管理者对区域“三生”功能对应的空间进行科学合理的分配布局，尤其要重点把握各功能要素在都市区内的数量面积占比以及空间上的合理分配。

3.1 科学计算“三生”功能各用地类型的数量占比

应全面掌握都市区内“三生”功能用地的类别，尤其关注部分复合型功能用地的合理化利用，科学计算国土空间各类型“三生”功能的强弱，在宏观尺度应有最大面积的预警监控，在微观网格化管理尺度下应有计划地分解和合理利用有限的复合型功能用地。结合《郑州大都市区空间规划（2018—2035年）》，重点强调优化生产、生活、生态空间布局，着力引导人口、产业合理布局，着力推动大中小城市和周边区域协调发展。具体到各功能用地而言，生产空间应突出集约高效利用，以产业用地为例，其中包括农业和工矿生产用地两大类，农业生产用地应严格坚守规划中划定的6 470 km2范围，同时在此基础上应促进农业转型升级，强化农业生态功能，在郑州市外围推进生态农业园（或者田园综合体）建设；对于工矿产业用地，则应避免出现低效开发和技术落后的产业园区，促进产业升级，在都市区内形成若干独具特色的智能制造新兴产业集群。生活空间应讲求宜居适度，城镇开发边界控制在3 059 km2，以郑州主城区、航空港区和开封主城区共同组成三角区域，作为大都市区发展的核心增长极，同时在郑州—新郑—许昌沿线呈带状发展，注重该片区产城融合发展，加快郑州地铁17号线（郑许区间）建设进程，完善郑汴快速通道及相应的公共服务配套设施，同时注重改善郑汴港生态绿心建设，不断完善其“三生”复合型功能。生态空间应注重山清水秀，构筑大都市区完善的生态安全格局，严格坚守258.7 km2的生态保护红线，并在此基础上以山水林田湖草为要素，构建以郑汴港生态绿心和“两环”（郑州城市绿环和大都市区生态外环）、“两带”（黄河文化生态带、南水北调生态保护带）的生态屏障。尤其应改善城市生态环境，改造提升现有公园绿地的开放性、连通性，鼓励发展立体绿化。总体而言，应结合大都市区内各行政区实际，遵循提升复合型功能用地占比，适当扩大生活功能用地，集约利用生产功能用地并加强产城融合功能，在严控都市区生态保障用地的同时，选择合适地块与都市生产、生活功能协同发展，进而科学合理布局都市区“三生”功能。

3.2 合理布局“三生”功能各用地类型的空间分配

都市区“三生”功能用地优化利用不仅需考量上述数量层面的控制和分配，同时更应当关注“三生”功能各用地类型在空间尺度下的分配和布局。结合郑州大都市区发展实际，宏观层面应构建以郑州主城区-航空港区为引领，带动沿京广主轴、陇海主轴和郑登洛次轴等周边生活、生产功能组团，同时以黄河文化生态带、山区文化生态带和农区文化生态带作为大都市区生态安全屏障的总体空间发展格局。在微观尺度下，则应更多关注各行政区乃至格网尺度下“三生”功能用地的复合功效提升和组合镶嵌融合关系。首先，在旧城更新层面，持续优化改善郑州三环内老旧社区、开封市区棚户区、新乡和许昌老城区等涉及的旧城区内各片区生活与生产功能的用地布局，实现大都市区内各地市主城区的城市有机更新和产城融合目的；其次，科学规划和建设都市区内综合功能水平相对较低的城市新区，诸如城乡一体化示范区（中原、开封）、产业新城（长葛、尉氏、新密等）以及各类特色小镇与田园综合体等，在开发利用时应遵循功能的复合型发展原则，以实现上述各片区“三生”功能的均衡性布局；第三，结合大都市区内原有的自然生态格局，严格保护好森林、湿地、流域、农田和城市等生态系统，加强生态安全空间预警机制，尤其注重大都市区核心发展轴线附近公共绿地和绿色开放空间的合理规划布局，从多尺度推进大都市区生态系统建设。

4 小结与讨论

以“三生”功能视角探究大都市区内部功能空间演化特征对国土空间的优化与调控具有重要意义。本研究以郑州大都市区为实证对象，选取1980—2020年为研究时段，基于“三生”功能视角，构建相应的功能分类评价体系，采用空间自相关和样带分析等方法，揭示了郑州大都市区“三生”功能的时空演化并提出优化路径，研究结论如下。

4.1 “三生”功能演化方面

都市区生产空间持续减少，多以各地市尤其是郑州主城区周边耕地向城乡生活用地的转移为主；生活功能集中在各地市主城区，2000年以后，以郑州为中心的生活功能快速扩张，同时向荥阳蔓延形成带状区域，并在郑州—许昌一带快速增强；生态功能分布在西部山区和黄河沿线，1980—2020年生态功能处于持续下降趋势，巩义、登封和新密等县区下降趋势较为明显。

4.2 “三生”功能集聚方面

受持续城镇扩张影响，都市区生产功能逐渐向东侧聚集，在开封—尉氏县和许昌城区外围形成高-高集聚区。生活功能增强区域集中在各地市建成区周边，以郑州主城区为代表的高-高集聚区呈面状扩张，并且与临近县区形成带状区域。生态功能高-高集聚空间集中在西部山区和黄河沿线，且呈分散和破碎化趋势，减弱区域则与生活功能高-高集聚区几乎重合。

4.3 “三生”功能综合水平演化方面

大都市区“三生”综合功能水平整体处于中等偏下水平，高功能水平在2000年后出现带状发展，由郑州主城区向周边荥阳市和新郑、许昌沿线扩张，与此同时，新乡和焦作市也开始了快速增强趋势，高功能水平的综合空间单元不断增加。样带分析结果可知，郑州大都市区“三生”功能综合水平较高区域多位于由荥阳—新郑—中牟围合而成的面状区域，且呈现出不断向核心区域集聚和提升的趋势。

以空间功能优化为目标，遵循提升复合型功能用地占比，适当扩大生活功能用地，集约利用生产功能用地并加强产城融合功能，科学布局“三生”功能的数量占比等原则，同时结合大都市区发展实际，从宏观和微观层面提出了“三生”功能在空间分配上的均衡性布局策略。

郑州大都市区“三生”功能演化的主要特征是核心区农业生产用地面积大量减少、被城镇生活用地所替代，处于西南山区的边缘区生态用地（主要为林地和草地）不断被周边城乡生活用地和农业生产用地侵占，其他功能地类变化相对较小。究其原因：一方面，由于近年来先后出台了《促进中部地区崛起“十三五”规划》《中原城市群发展规划》以及郑州建设国家中心城市战略，都市区内人口急剧增加，城镇生活用地面积不断扩张，并于2000年后影响到都市区边缘各乡镇；另一方面，随着中牟雁鸣湖万亩湿地公园和平原新区万亩槐林生态保护区等建设实施，黄河沿岸生态功能得以进一步提升。在已有政策支持下，大都市区还应继续加强流经都市区范围的黄河沿岸的整体生态系统工程建设，结合各县区独具特色的自然地貌统一进行生态规划设计，继续提升大都市区的生态功能。

该研究基于网格尺度和样带分析，采用“三生”功能赋值的方法对都市区用地类型进行了测算，并以此分析了都市区“三生”功能水平的时空演化特征及其优化路径，对于全面掌握都市区“三生”功能及其优化布局具有实践意义。鉴于数据来源及其分辨率问题，本研究尚未对微观尺度下郑州乃至各地市主城区内的“三生”功能水平展开探究，未来将结合大数据及更完善的“三生”功能分类及赋值方法，对主城区内科教、医疗、休闲购物、居住等生活功能，工矿、农牧、金融、科技园等生产功能，以及风景名胜、公园绿地等生态功能开展更加精细化、多视角的深入研究。

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