张 银，张 翊

（1.云南大学 地球科学学院，云南 昆明 650500；2.云南省生态环境科学研究院，云南 昆明 650034）

国土空间是人类开展社会经济活动和进行生态文明建设的场所［1］。近40年来，在工业化和城镇化进入快车道的同时，国土空间的格局发生了剧烈变化，产生了土地利用效率低下、城市病和农村空心化共存、生态环境破坏严重等问题［2］，加之2020年新冠肺炎疫情对全国尤其是边境地区的经济社会发展造成了严重冲击［3］。面对如此发展困境，迫切需要对边境地区的国土空间进行识别与重构，而加快构建“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的三生空间成为优化国土空间格局、建设美丽中国的必然要求。

当前的国土空间开发从以生产空间为主导转向生产—生活—生态空间协调发展［4］，三生空间成为近年来政府和学术界关注的热点。三生空间是生产空间、生活空间和生态空间的总称［5］，划分主要依据是国土空间利用的主要功能，生产空间是以提供工业品、农产品和服务产品为主要功能的区域，生活空间是以提供人类居住和公共活动为主要功能的区域，生态空间是指以提供生态产品和生态服务为主要功能的区域［6］。目前，关于三生空间研究取得了系列成果，包括：三生空间的内涵［7］、三生空间用地分类［8-9］、三生空间识别［10-11］、三生功能定量识别［12-14］、三生空间优化与重构［15-16］等。通过文献归纳可知，在研究尺度上，以往的研究区域从城市群［12］、流域［17］、快速城镇化地区［18］、粮食主产区［19］等中宏观尺度到栅格［20］等微观尺度都有涉及。边境地区的社会公共安全价值日益凸显，对于整个国家公共安全愈发重要，但是目前关于边境地区三生空间方面的研究尚不多见。在研究方法上，三生空间识别方法主要有土地利用归并法［2］和指标体系测算法［12］2种，前者以用地类型为单元基于土地利用所发挥的主导功能［2，9］，直接归并土地利用类型从微观尺度进行三生空间识别，因其操作简单，且能较好地将用地类型和国土空间类型联系起来，但其难以刻画地类功能的强弱［14］；后者以行政区划为单元根据区域特征、资源条件等构建指标体系［12-13］，在宏观综合评价的基础上识别三生空间，但研究结果难以打破行政区和用地类型图斑的限制。基于生态学的尺度传递效应，栅格单元将宏观尺度与微观尺度结合进行适宜性评价，可为解决三生空间尺度融合问题提供有效途径［4，19］。边境地区社会公共安全价值凸显，迫切需要准确识别划分三生空间，以促进边境地区居民正常生产生活。

边境地区三生空间的识别是促进边境经济可持续发展、保障社会公共卫生安全的重要依托。瑞丽市与缅甸接壤，边境线漫长，是中国西南地区社会公共安全重要的防护门。鉴于此，本研究以瑞丽市为研究区，充分考虑地理区位、特殊环境等影响因素，构建了以乡镇为单元的三生功能评价体系和以栅格为单元的三生空间适宜度指标体系，并基于生态学的尺度传递效应［21］，以乡镇三生功能评价结果修正栅格空间适宜度评价结果，从而实现了三生空间的识别，旨在为当地三生空间格局优化提供参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

瑞丽市（23°38′～24°14′N，97°31′～98°02′E）是云南省西南部的中缅边境城市，东连芒市，北接陇川县，西北、西南和东南三面与缅甸山水相望、村寨相依，国土面积共有945.10 km2，边境线长169.8 km，有抵边的行政村20个，是我国西南地区最大的内陆口岸，有明显的区位优势。瑞丽市地势西北高东南低，相对高差1276 m，山区、坝区面积比约为3∶1。在2018年末，常住人口21.02万人，地区生产总值107.4亿元，第三产业对经济增长的贡献率为104.2%，但是从2020年疫情发生以来，瑞丽经济社会的发展受到了严峻挑战，“一院两国、一井两国、一街两国、一桥两国”的独特景观使得当地疫情防控形势严峻复杂，除频繁的边民往来、繁荣的边境贸易之外，缅甸疫情的复杂局势也加剧了边境的管控难度，瑞丽口岸的境外疫病输入风险远高于国内其他任何一个陆路口岸［22］，社会公共安全难以保障。

1.2 数据来源与处理

本研究的土地利用数据来自瑞丽市2018年土地利用变更调查矢量数据库，来源于瑞丽市自然资源局；DEM数据来源于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn/），经ArcGIS 10.7软件处理得到相应的坡度数据，空间分辨率为30 m；粮食产量、农民收入等社会经济数据来源于瑞丽市统计年鉴。三生功能评价基于乡镇尺度，三生空间适宜性评价基于栅格尺度，为30 m×30 m。

2 指标构建与研究方法

2.1 总体思路

研究方法的总体思路为：首先选取相关指标，以乡镇为单元，评价不同乡镇的生产、生活和生态功能的空间变化；其次以30 m×30 m栅格为单元，评价三生空间的空间适宜度；最后基于尺度传递效应，将相对大尺度的乡镇三生功能评价结果，修正到尺度相对小的栅格三生空间适宜度评价结果中，最终识别划定三生空间（图1）。

图1 论文整体的研究框架

2.2 三生功能评价指标体系与方法

依据党的十八大提出的国土空间优化目标，国土空间功能划分为生产功能、生活功能和生态功能，不同地域的功能则是在多种因素的共同影响和作用下形成的。参照以往学者的研究成果［23］，考虑数据的可获取性和瑞丽市实际情况，从生产、生活和生态3个方面选取12个指标。由于三生功能评价指标体系中的各指标数据量纲、属性均有差异，为消除各指标之间的差异，本文采用极值法进行数据标准化处理，正向指标和负向指标的标准化具体公式分别见公式（1）和（2）。对指标赋予权重是进行功能评价的重要基础步骤，由于熵值法能够较为客观地衡量各指标之间的重要性，也可以在一定程度上规避信息冗杂等问题，故本文采用熵值法［24］确定权重。在进行各指标数据标准化处理和权重确定的基础上，采用综合评价法计算三生空间功能值，公式见（3）。具体指标及其权重见表1。

上述公式中：Yijz表示第i个乡镇第j个功能的第z个指标标准化处理后的值；Xijz为第i个乡镇第j个功能的第z个指标评价值；Xijzmax、Xijzmin分别为该指标的最大值和最小值；Mij表示第i个乡镇第j个功能的总分值；n表示评价指标总数；wjz表示第j个功能的第z个指标的权重。

2.3 三生空间适宜度评价指标与方法

国土空间多维性、复杂性的特征决定了构建三生空间评价指标时需考虑其地域性和综合性，尤其需考虑对生产生活有重大影响的特定环境因素。土地利用现状在一定程度上决定了国土空间分布状况，加之以城镇用地为代表的城乡建设用地很难转变为农业用地，这也意味着三生空间的识别必须基于现状，不适宜发生剧烈改变。基于此，为保障边境地区生产、生活安全有序进行，充分考虑瑞丽市土地利用的影响因素和保障瑞丽市国土安全和社会安全，对三生空间选取坡度、土地利用现状、与城镇村用地距离、与交通运输用地距离、与边境线距离、与公共服务设施用地距离、与水源地距离、与生态管控区距离共8项指标。生产空间适宜度从坡度、土地利用现状、与边境线距离等方面进行评价，其中与边境线距离方面主要考虑边境安全和社会安全，因为边境地区是维护国家安全和社会安全的缓冲区，社会公共安全的价值日益凸显。与生产空间适宜度评价相比较，生活空间指标选取的差异主要体现在公共服务设施区位因素对生活空间更具有吸引力，其距离越近，表征生活功能越强。生态空间适宜度从与水源地距离、与生态管控区距离等3个因素进行评价，其中生态管控区包含自然保护区、饮用水水源地、风景名胜区和国家森林公园4个类别，是保障区域生态安全的重要屏障。

三生空间适宜度评价采用多因素综合评价法，以30 m×30 m栅格单元为尺度，将影响生产空间、生活空间和生态空间的因素进行空间化和归一化处理，利用yaahp软件构建层次模型［23］，对生产空间、生活空间、生态空间内部的两两指标进行重要性比较，从而确定各指标的权重。基于ArcGIS 10.7软件的栅格计算功能，将归一化处理后的各指标加权叠加，计算得出每个栅格单元的生产空间、生活空间、生态空间适宜值，计算公式如公式（4）所示。具体三生空间适宜度评价指标及其权重见表2。

表2 瑞丽市三生空间适宜度评价影响因素与权重

公式（4）中：Fi表示第i个栅格单元生产/生活/生态空间适宜度评价值；n表示评价指标总数；Si(k)表示第i个栅格单元的第k个评价指标的标准化值；Wk表示第k个指标的权重。

2.4 三生空间识别方法

三生空间的识别不仅要适应图斑自身的适宜度，还要考虑其所在行政单元的三生功能高低，以乡镇经济发展和行政管理需求为导向［23］。三生空间识别方法如下：首先基于尺度传递效应，将相对尺度大的乡镇三生功能评价结果修正到尺度小的栅格三生空间适宜性结果中，得到修正后的三生空间适宜度，修正公式见（5）；将修正后的栅格单元值在ArcGIS 10.7软件中利用栅格转换工具，将其转换为矢量数据，得到每个图斑对应生产空间、生活空间、生态空间的适宜度；借助ArcGIS 10.7软件中的Python语言构建循环算法，比较同一图斑生产空间、生活空间和生态空间适宜度的大小，将其识别为最佳适宜空间，以此类推，实现瑞丽市三生空间识别。

公式（5）中：SMijz表示第i个乡镇第j个栅格第z类空间的适宜度；M2018iz为2018年第i个乡镇第z类功能的评价值。

3 结果与分析

3.1 三生功能评价

利用熵值法和综合评价法以乡镇为尺度依次对瑞丽市的生产功能、生活功能和生态功能进行评价。结果（图2）显示，生产功能较为突出的乡镇为姐相乡、勐卯镇，主要因为这2个乡镇不仅土地垦殖率、有效灌溉比、粮食总产量等指标高，有利于农业生产发展，而且这些乡镇地势平坦，靠近铁路、公路等交通设施，交通、口岸和仓储等功能突出，区位条件优越，经济实力突出，又进一步提升其生产功能。生活功能主要集中于姐相乡、勐卯镇，这些乡镇由于人均净收入高，居民的消费能力强，加之交通网密度大，城镇村建设用地占比较高，公共服务和生活配套基础设施配套健全，生活便利，因此生活功能较高；而勐秀乡、户育乡等人均净收入低，交通网密度低，基础设施配套相对匮乏，故生活功能较弱。生态功能较强的有弄岛镇、畹町镇等，这些乡镇由于农药和化肥使用量低、森林覆盖率高、林地和水域等生态用地占比大，生态环境保持良好，生态功能突出；而勐卯镇因农药、化肥使用量较大，南部区域多为建设用地，生态用地占比较小，故生态功能相对偏弱。

图2 2018年瑞丽市乡镇三生功能空间分布

3.2 三生空间适宜度分析

利用层次分析法和多因素综合评价法，以30 m×30 m栅格单元为尺度对瑞丽市生产空间、生活空间和生态空间进行适宜度评价，并基于尺度传递效应，将乡镇尺度的三生功能评价结果修正到栅格尺度的三生空间适宜度，修正后的三生空间适宜度如图3所示。结果表明，生产适宜度较高的空间主要为姐相乡、勐卯镇南部及勐秀乡西北部，生产适宜度空间分异特征明显，呈南北强中间弱分布，南北两侧地势较为平坦，土地利用以建设用地为主，交通网密度大，生产适宜度最佳；中部区域由于坡度大，土地利用以林地为主且道路密度低，故其生产适宜度相对较低。生活适宜度较高的空间主要分布在勐卯镇和姐相乡，以勐卯镇南部最典型，主要由于这里城镇村用地密集，公共服务设施分布规模大且集中，辐射范围广；其他生活适宜高值区则呈点状分布在各乡镇之中，土地利用以农村居民点用地为典型。生态适宜度与生产、生活适宜度表现出显著的空间互补性，生态适宜度较高的空间则主要分布在弄岛镇和户育乡西北部、勐卯镇北部，集中表现为林地、水域和草地富集的区域；而生态适宜度低值区主要分布在西北角、东南角团块状的城镇村用地。

图3 三生功能修正后的瑞丽市三生空间适宜度结果

3.3 三生空间综合识别

根据修正后的三生空间适宜度值，基于ArcGIS 10.7中的Python语言构建循环算法，比较同一图斑的生产空间、生活空间和生态空间适宜度大小，若出现适宜度两两相等或三者都相等的情况，则比较原则为生态优先，其次为生产，最后为生活，从而获得瑞丽市三生空间分布图（图4）。

图4 瑞丽市的三生空间识别结果

瑞丽市生产空间、生活空间和生态空间所占的比例依次为19.82%、4.75%、75.43%，三生空间类型以生态空间为主。生产空间主要集中分布在东南部和西北部，表现出明显的空间聚集性，这是因为该地区坡度较小，地势低平，公路、铁路等各类基础设施集中，导致该类空间集聚，即使在特殊环境下将与边境线的距离作为生产空间的负向因子加以考虑，生产空间布局仍无显著差别；生活空间与现状城镇村用地布局高度相似，东南部生产空间组团面积相较于中部而言较大，且更集中；生态空间主要分布于铜壁关自然保护区、畹町国家森林公园、莫里热带雨林等地，呈现中部多、南北两侧少的分布特征。与非边境地区的三生空间格局对比，边境地区的三生空间尤其是生产空间和生活空间分布以对外贸易为导向，经济较为发达的区域的生产空间和生活空间适宜度相对较高。由于受新冠疫情连续多次的影响，瑞丽市的经济受到了极大的影响，为确保边境地区公共卫生安全，使瑞丽市能够健康稳定地发展，未来应将对距离边境线较近的空间尤其是边民来往频繁、对外贸易发达的瑞丽河沿岸作为重点关注区域，实施区域管控，从而推动三生空间布局优化，以适应新形势的发展。

4 结论与讨论

4.1 结论

（1）瑞丽市三生功能乡镇差异明显。生产功能主要分布在姐相乡、勐卯镇，表现为农业生产、交通、口岸和仓储等功能突出的区域，与城镇建设用地和基础设施分布呈明显的正相关；生活功能高值区和生产功能具有空间一致性，得益于人均净收入高，居民的消费能力强，加之公共服务和生活配套基础设施配套健全，生活便利；生态功能主要集中分布在弄岛镇、户育乡、畹町镇等，由于农药和化肥使用量低、森林覆盖率高、林地和水域等生态用地占比大，生态环境保持良好，生态功能突出。

（2）瑞丽市三生适宜度格局空间分异显著。生产适宜度空间分异特征明显，呈南北强中间弱分布，南北两侧地势较为低平，土地利用以建设用地为主，交通网密度大，生产适宜度最佳；生活空间适宜性格局与生产空间具有明显的一致性，适宜度高值区勐卯镇南部最典型，由于这里公共服务设施分布规模大且集中，辐射范围广；其他生活适宜高值区则呈点状分布在各乡镇之中；生态适宜度与生产、生活适宜度表现出显著的空间互补性，生态适宜度高值区主要分布在弄岛镇和户育乡西北部、勐卯镇北部，集中表现为林地、水域和草地富集的区域。

（3）三生空间识别。基于尺度传递效应，瑞丽市识别的生产空间、生活空间和生态空间依次占比为19.82%、4.75%、75.43%，以生态空间为主。在空间布局上，东南部和西北部以生产空间为主，生活空间与现状城镇村用地布局高度相似，集中分布在东南部以及零散分布于全县；生态空间主要分布于铜壁关自然保护区、畹町国家森林公园、莫里热带雨林等地，呈现中部多、南北两侧少的分布特征。

4.2 讨论

三生空间的识别是国土空间规划的重要内容，相比于以往关于三生空间的研究，边境地区的生产空间、生活空间分布具有明显的集聚特征，以边境口岸为导向。本文在构建三生空间适宜度评价指标体系时，基于新冠疫情对区域社会公共卫生安全的影响，考虑了与边境线距离这一因子，但未能充分将社会经济因素纳入考虑。边境地区三生空间布局以自然条件为基础，但是社会经济因素、环境因素也是导致其变化的重要因子，尤其是在新冠疫情影响的当下，边境线外时常有偷渡事件发生，时不时引发的疫情威胁着当地乃至整个国家的社会公共卫生安全，而边境线内的当地人民由于疫情影响导致生产生活难以得到保障，居民外迁、企业倒闭也时有发生。因此，在未来进行三生空间识别时，应充分结合社会经济和环境因子开展研究，由此得出的评价结果将更加符合实际需求。而在后疫情时代如何对瑞丽市的三生空间进行重构，对边境地区的沿边区域，如距离边境线一定范围内实施特殊管控，保障瑞丽市当地能够正常生产、生活将是未来的重要研究方向。