国土空间综合分区研究 综述

念沛豪， 蔡玉梅， 马世发，庄 立， 张路路

（1. 北京师范大学地理学与遥感科学学院， 北京 100875；2.中国土地勘测规划院， 北京 100035；3.国土资源部土地利用重点实验室， 北京 100035；4. 中山大学地理科学与规划学院， 广东 广州 510275；5.中国地质大学（北京)土地科学技术学院， 北京 10 0083 )

1 引言

中国共产党十八大工作报告中提出要全面建设小康社会，优化国土空间开发格局，促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀。分区在制定、实施社会经济发展战略和建设生态文明中处于基础地位[1]，是实现报告所提要求的重要途径。目前，不同部门的相关规划从不同角度和主题对国土空间进行分区，如自然区划、农业区划、经济区划、生态功 能区划、土地利用分区、主体功能区划等。不同分区在分区结果、政策等方面存在不一致现象，影响着区域发展方向的确定。因此需要在综合各类要素的基础上，对社会、经济、生态、环境、资源所组成的复合国土空间进行综合分区研究，在更高层面对各类分区进行统筹和协调。未来中国构筑统一的空间规划体系也需要以国土空间综合分区作为支撑。目前国内综合分区研究尚处于探索阶段，而主体功能区划和土地利用分区具有综合性质，形成一定的研究方法，可为综合分区研究提供借鉴。本文针对上述两类分区的指标体系和技术方法进行归纳和总结，并提出综合分区研究趋势和建议。

2 分区指标体系构建

分区的本质是对具有差异的区域进行的划分，而指标体系作为区域差异识别的依据，是分区的前提和基础，直接体现着分区的目标。不同主题的分区根据其内容、类型、目标和尺度的不同，指标体系在构建的角度和涵盖的要素等方面也各有差异[2]。

2.1 主体功能区指标体系构建

主体功能区是在分区类型确定后，对各评价单元进行识别并决定其归属于哪种类型区[3]，故指标体系围绕着对分区类型的识别构建，一般由主题层、目标层、指标层三级构成。大部分研究将以资源环境承载力、开发利用密度与强度、发展潜力为代表的3大类要素作为主题层框架进行指标体系构建[4-6]；一些研究从社会经济和自然生态两大方面选取指标，对其分别进行综合评价[7]；一些研究考虑资源、生态环境、社会经济、土地利用4大方面的要素；还有研究则集中关注于某类具有决定性的要素，如开发适宜性[8]或相对资源承载力[9]等（表1)。

表1 主体功能区主题层要素构建思路表Tab.1 Elements in subject layer built for national major function zoning

目标层在三级指标体系中承上启下，是衔接主题层与指标层的关键部分。目标层指标项一般为复合指标，根据主题层要素项选取，并由指标层的具体因子计算得到。本文归纳了目前主体功能区划研究中采用较多的目标层复合指标项，并建立了其与表1中应用最多的两类主题层要素的对应关系（图1)。尽管不同研究主题层要素构建思路不同，但目标层的复合指标项涵盖的主要内容大体一致，包括资源、环境、生态、社会、经济等因素。不同研究根据实地情况并结合经验对指标层中的具体因子进行选择和调整，既要符合目标层的要求，更要密切关注指标的地域性。也有一些研究认为不应对所有分区类型构建统一的指标体系，而应针对不同类型的区域采用不同的指标体系，如禁止开发区通过定性原则进行划定，而优化开发区通过开发强度进行界定等。

图1 主体功能区目标层与主题层指标关系对应图Fig.1 Relationship of indicators between destination layer and subject layer in the national major function zoning

主体功能区划指标体系围绕着如何识别区域“优化、重点、限制、禁止”4类不同的开发程度构建，虽然包含多种主题要素，但本质上还是从城镇及工业化开发单角度出发，在指标选取时对国土空间所表现出的诸如粮食保障等其他功能关注不够。

2.2 土地利用分区指标体系构建

土地利用总体规划中的分区通常分为三种：省级的综合分区、市级的功能分区，以及县乡级的用途管制分区。在省级土地利用综合分区研究中，指标体系围绕社会经济、自然生态和土地利用3大方面进行构建[10-14]。多数研究选择的社会经济和自然生态指标主要包括经济总量与结构、人口、交通条件、生态重要性和敏感性、环境容量等方面，而土地利用指标则重点关注土地利用的结构、程度和效益等[15]。此外，有些研究将土地利用指标依据社会经济和自然生态属性分别进行综合评价[16-17]；有些研究从土地利用开发和保护之间的耦合关系入手，选取指标反映开发和保护的状态[18-20]；有些研究则集中关注土地利用及变化方面的指标[21]，如从土地利用结构、投入、产出、动态变化和发展等方面[22]，或从土地资源基础、以及土地所表现出的社会、经济、生态等各类功能的角度选取指标[23]。综上所述，土地利用分区主要针对差别化土地利用管理的政策需求，识别不同区域在土地资源条件和土地开发利用方向上的差异，分区指标具有综合性和地域性。

3 分区技术方法

3.1 权重设置与指标处理

指标权重设置的方法包括专家咨询法[24]、层次分析法[25]、头脑风暴法等主观方法，以及主成分分析法[26-28]、熵值法[29]、变异系数法、灰色关联法等客观方法。也有学者采用综合赋权法[30-31]，即分别选取几种主客观赋权方法进行应用，并综合几种方法的赋权结果作为最终权重，以提高综合评价体系的正确性和科学性。

指标处理方法包括综合指数、分等定级、空间分析三大类。综合指数法主要是通过加权求和、变异系数、主成分分析等具体方法求出各单元或各大类指标的综合指数值[4-5,28]，或通过专家集成等定性方法对政策、发展潜力等不易定量的指标进行打分。一些研究在承载力和潜力计算方面设定理想值或参照值，将实际值与理想值的差值或比值作为综合指数[32]。分等定级法是采用设定阈值等手段对指标进行分等[7,33]。对于涉及空间要素的指标，则需运用GIS技术支持的空间分析方法[25-26]，如依据线性或指数衰减规律构建缓冲区、通过叠置操作综合不同空间要素、采取空间差值补充缺失数据等。

3.2 分区方法

分区方法即为达到区内差异最小、区间差异最大的分区目标而进行区域划分的过程，可分为定性方法、定量方法和“3S”技术与方法三大类。定性方法主要有专家集成法、主导因素法、头脑风暴法等，简单快捷，但是精度不高，依赖于专家知识与判断，通常用于对区域整体进行定性判断，或对定量或GIS技术与方法生成的区划方案进行调整。定量方法主要有矩阵判断法[26,33-34]、聚类分析法[14,35]、状态空间法[6]、单项指标评价法[5]、资源环境承载力法[9]、生态因子指标法、多元线性判断法等，是目前分区研究中最常用的方法，能对属性要素进行准确刻画。3S技术与方法具有优秀的空间数据处理和分析能力，为分区研究提供了极大支持，有些研究强调在GIS系统平台下完成分区过程[36]。此类方法不仅包括对各要素的空间统计、分析与处理，利用优化算法构建智能化分区模型[37-38]，还包括对分区成果进行空间可视化表达和建库等。表2为对目前常用分区方法的特点进行的总结。

各类分区研究与实践多结合“自上而下”演绎与“自下而上”归纳两种思路，根据各类方法的特点在分区过程中配合使用。在不同阶段或对不同的要素进行评价时，将定性、定量与“3S”方法结合起来，不仅可以在不同阶段发挥不同方法各自的优点，还可以对不同方法形成的分区方案进行对比修正后得出最终成果。但是目前各类方法还不能全面地满足分区的需求。定性方法只能应用于某些定性判断步骤，无法支撑整个分区过程。常规的定量方法主要考虑以各评价单元进行统计的要素与指标，而较少考虑邻接单元间的空间联系与相互作用，导致分区成果在空间上过于破碎，片区不连续。对新方法特别是以GIS为代表的基于空间数据的现代空间信息分析技术，还只是运用了空间分析、制图或数据管理等方面的初级功能。

4 结论与展望

4.1 多主题集成的综合分区是未来研究的重要方面

虽然具有综合分区性质的主体功能区划和土地利用分区研究取得了丰富的成果，但其分区目标和指标体系构建是从城镇及工业化开发或土地利用等单主题、单角度出发的，仍不足以反映综合分区的特征。未来应在吸收和借鉴各类分区有益成果的基础上，注重对不同性质、不同数据来源、既相互作用又相互独立的多主题空间要素的集成，构建不同尺度的综合分区思路，包括评价单元划分、指标体系构建、分区方法选择、成果表达等多个方面。在协调各要素空间开发秩序的基础上，实现对国土空间的优化配置，增强分区的科学性和实用性。

表2 常用分区方法述评Tab.2 Review of different common regionalization methods

4.2 注重对智能化分区模型的研究

一方面，综合分区具有统筹考虑自然环境与社会经济两大方面要素，统一协调属性要素与空间要素关系，考虑区域变化对周边以及更大区域影响和作用等特征，传统的分区方法已无法满足综合分区的需求。另一方面，随着计算模拟与预测、专家智能、“3S”等技术的发展，为分区模型的构建提供了新的思路与技术支撑。未来应将科学发展的前沿技术与综合分区的业务需求相结合，不断发展、丰富、提高和完善分区方法。深入挖掘“3S”技术在分区中的应用，融合专家知识、集体智能与空间模型等方法，注重对各类智能优化算法的应用，探索多学科背景的综合集成方法体系，结合综合分区统筹考虑自然与社会经济要素、属性与空间要素的特点，构建分区模型与决策辅助支持系统。

4.3 加强对国土空间动态分区的研究

目前，分区的指标体系和方法主要适用于对区域的静态描述。虽然有些研究在指标选取等方面考虑到区域的未来情况，但也只是将发展潜力等描述未来变化趋势的指标与其他静态指标一同计算，其本质还是描述区域在某一个时刻的状态，并没有形成连续的动态分区过程。因此，未来应将时空动态分析模拟应用到综合分区中，以避免传统静态分区对未来形势估计的不足，并考虑区域内各要素的动态演变过程，进行基于现状、面向未来的动态分区，模拟未来近、中、远期不同时间尺度，以及不同发展方向与政策情景下的区域状态。通过区域变化监测，不断向分区系统中注入区域的最新状态，借助数据同化技术，支持分区的动态演变和调整，更有效地为促进区域协调发展、社会—经济—生态复合系统良性循环提供支撑。

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