全文刊發在《中國土地科學》2020年5期作者：賈克敬1，何鴻飛2，張輝1，郭傑單位：1.中國國土勘測規劃院 2. 南京農業大學土地管理學院 3.農村土地資源利用與整治國家地方聯合工程研究中心

内容提要

本文探索基于“資源環境承載能力評價和國土空間開發适宜性評價”的國土空間格局優化路徑，為土地利用結構與布局優化、三條控制線劃定等國土空間格局優化提供理論與方法參考。研究發現：（1）基于“雙評價”的國土空間格局優化需考慮尺度與區域差異；（2）以表征資源環境承載能力的極限約束作為多目标優化的數量約束，融合開發适宜性的空間轉換規則及空間約束，構建國土空間優化模型，能夠為生态、農業和城鎮空間的合理布局提供優選方案；（3）基于“雙評價”的區域多目标優化，強調生态安全、經濟發展與社會保障等多目标間協同，将提供促進區域空間均衡的國土空間格局優化方案。關鍵詞：“雙評價”；土地利用結構優化；承載規模；國土空間格局

一、引 言

當前國土空間規劃編制明确提出應開展“雙評價”，結合資源禀賦、環境條件、發展目标和治理要求進行綜合權衡，支撐國土空間格局優化，但如何基于“雙評價”進行國土空間格局的多目标優化，并未提供科學可操作的技術路線。一方面，“雙評價”評估了資源環境承載的極限約束與國土空間開發适宜性，但如何協同多目标，确定“多規合一”的國土空間規劃核心控制指标、規模及其優先序，并未給出明确解決方案；另一方面，以往多目标優化模型中對于約束條件的設定，往往根據趨勢或主觀判斷設定約束值，存在較強的主觀性。基于此，本文從“雙評價”内涵出發，提出基于“雙評價”的國土空間格局優化分析框架，分析“雙評價”支撐多目标國土空間格局優化的數量約束與空間約束的基本邏輯，并從區域主體功能分區完善、多目标結構優化約束條件參數設定和空間布局的轉換規則等方面，構建基于“雙評價”的多目标耦合優化模型，模拟多目标協同下的土地利用結構與布局優化方案，為國土空間格局優化與差異化管制提供決策參考。

二、基于“雙評價”的國土空間格局優化分析框架

國土空間規劃的核心内容是對空間的管理與引導，既包含剛性約束的“管制”與“布局”，也包含彈性動态的“引導”與“溝通”。在規劃的“戰略引領”與“剛性管控”要求下，“雙評價”支撐國土空間格局優化主要分為兩條邏輯主線，一是根據各類資源、環境要素本底條件自上而下确定承載規模，以此作為國土空間開發強度、農業開發規模等的剛性約束條件，為土地利用結構優化提供科學的數量約束；二是結合自下而上的國土空間開發适宜性評價，确定國土空間開發的适宜程度，支撐空間布局優化規則制定和地類轉化概率的率定，為國土空間布局優化提供科學的承載規模測度和地域功能空間識别參考。在此基礎上，基于承載規模确定區域多目标結構優化約束條件的參數設定，以及基于國土空間開發的适宜性程度确定空間布局的轉換規則等，構建基于“雙評價”的多目标耦合優化模型，支撐國土空間格局優化的土地利用結構與布局方案制定（圖1）。

三、基于資源環境承載能力評價的國土空間極限約束

研究區域國土空間開發的“短闆要素”是資源環境承載能力評價的關鍵，水資源、土地資源、氣候、生态、環境、災害等對城鎮開發、耕地利用等的約束，為國土空間格局優化中土地利用結構優化提供上限數量約束與空間邊界約束。3.1 資源環境承載能力内涵資源環境承載能力指在自然生态環境不受危害且維系良好生态系統前提下，一定地域的資源禀賦和環境容量所能承載的最大人口與經濟規模，包括資源承載能力與環境承載能力。人口規模通常作為衡量資源環境承載能力大小的重要指标，最先是應用于耕地承載能力與旅遊承載能力的測度。傳統城鄉建設規劃基于“人口—規模-定位—布局”的規劃模式，往往使得規劃部門通過各種預測方法誇大行政區人口規模，進而造成新一輪的城鄉建設用地的擴張。因此，單純以人口指标表征資源環境承載能力并不合理。伴随城鎮化與工業化的快速推進，大量優質耕地、生态空間受到侵占，國土空間規劃應更多聚焦城鄉建設用地規模控制，嚴格保護耕地和生态用地，滿足多目标協同的國土空間治理需求。因此，在問題導向的視角下，以“農業生産 城鎮建設”為表征的承載能力，通過水資源供給、土地資源供給、環境容量等綜合分析，來确定農業生産的承載規模和城鎮建設的承載規模，既能在數量上有效實現對城鄉建設用地總量的控制，又能通過數量控制保護一定人口需求的農業生産空間，及維持一定生态系統服務功能的生态空間。3.2 數量約束：土地承載規模測度資源環境承載能力評價需要基于現有經濟技術水平和生活方式，以水資源、空間約束、環境容量等關鍵“短闆要素”，評價規劃區域可承載農業生産、城鎮建設最大合理規模。（1）農業生産承載規模：以構建基于短闆要素（水資源、水環境、土壤環境容量）的現狀利用水平，通過測算雨養承載面積、灌溉承載面積、可持續飼草生産能力、可供捕撈漁業種群的數量等指标，同時考慮環境容量限制，綜合确定可承載的農業生産用地規模總量；将生态保護極重要區和種植業生産不适宜以外區域作為空間約束的耕地最大承載規模；上述約束值的最小值可作為耕地承載的合理規模。（2）城鎮建設承載規模：根據供水量及人均需求定額，結合區域的人口發展戰略，确定可承載的城鎮人口規模；考慮不同區域主體功能定位和經濟發展階段的差異，研究區域差異化的人均城鎮用地标準，據此确定可承載的建設用地規模。在确定基于資源環境承載能力的農業和城鎮用地合理規模之後，還可考慮制約土地利用結構調整的其他目标，如經濟發展水平（GDP）、生态系統服務、就業水平、森林覆蓋率、基本農田保護率、社會福利水平等的國土空間格局優化的多目标，作為土地利用結構優化的約束條件，通過目标函數與上述約束條件的設置構建多目标土地利用結構優化模型，從而研制區域宏觀資源環境承載能力約束下的土地利用結構優化方案。

四、基于适宜性評價的國土空間地域功能識别

4.1 國土空間開發适宜性評價内涵國土空間開發适宜性指在維系生态系統健康和國土安全的前提下，綜合考慮資源環境等要素條件，特定區域國土空間進行農業生産、城鎮建設、生态保護等人類活動的适宜程度。國土空間開發适宜性不僅要考慮單要素的适宜性，更需要揭示多要素、多因子的綜合适宜性，割裂要素聯系的評價結果易造成生态系統完整性與景觀連續性受損。因此，從整體性與系統性出發，國土空間開發适宜性評價由單要素評估向多要素集成轉變，是國土空間布局優化的重要依據。國土空間開發适宜性包括宏觀與微觀兩個層面，宏觀應重點關注國土空間“生态—農業—城鎮”綜合格局與區域主體功能的形成過程，基于地域功能理論識别國土空間現狀格局；而微觀是基于适宜性程度研究“三生”空間的布局優化與邊界劃定。4.2 空間約束：國土空間地域功能識别（1）重要生态空間識别：宏觀與中觀尺度，應基于生态系統服務評估，主要評估區域生态功能重要性和評估區域生态環境脆弱性，綜合兩者識别生态保護重要性區域，刻畫國家、區域尺度的生态安全格局與生态網絡體系；微觀尺度，應基于更高精度的數據，采用景觀生态學“斑塊—廊道—基質”模式判别生态子系統的結構與功能關系，對各類生态源地進行評價與識别，在此基礎上識别重要的生态廊道節點與具備聯通價值的生态空間，創建微觀尺度以生态核心區為中心，生态綠心為節點，生态廊道為串聯的生态網絡，對宏觀生态格局進行修正與完善；在綜合識别不同尺度下生态安全格局的基礎上，确定區域的重要生态空間。（2）農業空間識别：宏觀與中觀尺度，應緊扣糧食安全目标，從多方面評估種植業、畜牧業、漁業等農業生産的适宜區域，結合現狀耕地和永久基本農田布局，明确耕地保護、生态退耕、土地整治補充、治理提升的耕地差異化治理的空間範圍，優化區域農業空間格局。微觀尺度，需要結合特色村落布局、農業基礎設施、特色農産品種植區、重要經濟作物與糧食作物分布等，進一步識别優勢農業生産空間，并進行驗證與完善；在特殊地貌（喀斯特地貌、雅丹地貌等）及生态脆弱區域，應甄選差異化的評價指标體系，識别基于特色農業（山地特色農業、基塘農業等）發展模式的農業生産空間格局。（3）城鎮建設空間識别：宏觀與中觀尺度，應根據資源環境承載能力評價确定城鎮開發邊界及規模約束，考慮地形坡度、地質條件、地下水開采、交通區位條件，結合宏觀區域空間戰略、主體功能區劃、地方發展訴求以及前述識别的重要生态空間和農業空間，分析區域城鎮建設的限制性，确定國土空間開發的底線約束，為城鎮合理布局提供空間依據。微觀尺度，應基于城鎮發展安全角度，進一步開展雨洪災害、地面沉降、重大防災減災基礎設施分布等評估，識别城鎮發展避讓區及潛在災害風險高發區域，同時橫向銜接防災減災專項規劃，重點識别城鎮建設不适宜區。（4）“生态—農業—城鎮”多宜空間選擇：國土空間開發多宜性指在某一地域空間同時存在生态極重要、農業生産适宜和城鎮建設适宜的兩到三種地域功能複合疊加的區域。解決國土空間多宜性的沖突是有序組織三類空間、合理确定多目标空間約束條件，科學劃定“三條控制線”的前提。協調國土空間多宜性的思路如下：①堅持生态優先原則，當生态極重要區與農業生産/城鎮建設适宜區沖突時，優先保障區域生态系統服務提升及生态用地需求；②識别優勢農業生産空間，考慮特色村落布局、農業基礎設施條件、特色農産品種植等微觀影響因素綜合劃定；③确定城鎮建設避讓區域，綜合考慮地面沉降、地下礦産資源分布、基礎設施覆蓋度等影響城鎮建設及安全生産的因素确定；④明确國土多宜空間優化的次序，識别生态極重要區與農業生産适宜區、城鎮建設适宜區的空間沖突，按照上述原則及次序進行優選；對于重要/一般适宜區，可結合多目标國土空間格局優化結果進行綜合優選（圖2）。（5）基于适宜性評價的“三條控制線”劃定：在識别區域重要生态空間、農業空間和城鎮建設空間的基礎上，以生态保護極重要區，綜合考慮自然保護區、森林公園、地質公園等自然保護地核心區，初步劃定生态保護紅線；優先考慮區域生态系統服務需求，對生态保護紅線以外區域，按照“農業生産-城鎮建設”的次序，依适宜性等級依次劃定永久基本農田和城鎮開發邊界，劃定空間相對集聚、互不重疊的“三條控制線”，作為國土空間格局優化和用途管制的依據。圖3石家莊市鹿泉區的“三條控制線”的初步劃定方案正是基于這樣的思路綜合劃定。

五、基于“雙評價”的多目标國土空間格局優化

5.1 基于“雙評價”的主體功能區定位主體功能區指根據資源環境承載能力、現有開發密度和發展潛力，統籌考慮區域人口分布、經濟布局、國土利用和城鎮化格局，對國土空間劃定的主體功能類型區。“多規合一”的國土空間規劃将主體功能區規劃納入其中，因此，國土空間格局的優化需要确定區域主體功能定位。資源環境承載能力評價确定區域的農業用地和城鎮建設用地承載規模，國土空間開發适宜性評價識别了區域進行農業生産、城鎮建設、生态保護等的适宜程度。結合“雙評價”成果，可在原有基于“資源環境承載能力、現有開發密度與發展潛力”的主體功能區分區指标體系中，加入城鎮建設最大承載規模、生态極重要區面積比例、農業生産适宜區面積比例、城鎮建設适宜區面積比例等空間、數量及結構約束的指标，更新與完善規劃區域行政單元的主體功能定位。可見，基于地理格網單元的“雙評價”評估結果，能夠在縣級尺度主體功能定位的基礎上，進一步劃分國土空間的主體功能，刻畫地域功能形成機理與微觀特征，為細化和完善主體功能區提供重要支撐。5.2 基于“雙評價”的國土空間結構優化國土空間結構優化模型構建包括目标函數與約束條件設置。不同功能區發展現狀及定位差異明顯，應根據基于“雙評價”的主體功能分區方案，結合其承載規模測度和國土空間地域功能識别結果，設定區域差異化多目标結構優化的目标函數和約束條件。（1）目标函數确定：研究分類土地的經濟、生态和社會效益的差異化參數。（2）約束條件構建：在國土空間結構優化模型目标函數設定的基礎上，還需要參照資源環境承載能力評價測算出的不同區域的城鎮建設承載規模、農業生産承載規模，結合區域國土空間格局優化的其他多目标，設定區域差異化的約束條件。在區域差異化的目标函數與約束條件及其參數設定的基礎上，構建區域土地利用結構優化模型，借助多目标優化方法得到區域資源環境約束下，實現多目标協同的土地利用結構優選方案。5.3 基于“雙評價”的國土空間布局優化結合國土空間開發适宜性，利用曆史數據模拟研究區國土空間格局變化，挖掘土地利用空間轉換規則，在此基礎上構建國土空間布局優化模型，将土地數量布局到國土空間。其開展的總體邏輯如下：（1）土地利用數量結構約束：将多目标協同的土地利用結構優選方案，作為國土空間布局優化模型的數量約束。（2）國土空間布局驅動因子識别：基于農業生産适宜性評價的主要影響因子和城鎮建設适宜性評價的主要影響因子，結合社會經濟發展水平，通過計量經濟學模型，綜合篩選區域國土空間布局優化的潛在空間驅動因子。（3）國土空間重點保護區域設定：結合重要生态空間識别和生态紅線劃定結果，确定重點生态保護區域；結合重要農業空間和永久基本農田劃定結果，确定重點農業生産保護區域；規劃期間重點生态保護區和重點農業生産保護區的用地類型将限制用途的改變，将其确定為國土空間布局優化模型的限制變更區域。（4）土地利用空間轉換規則：結合土地用途單元繼承性、國土空間開發的适宜性和周圍土地單元約束影響等方面，制定土地利用空間轉換規則，在此基礎上，測算地理格網單元成為某種土地利用類型的概率，即該單元對這種土地利用類型的适宜性、周圍土地單元對該單元轉化為這種土地利用類型的影響、單元保持為這種土地利用類型的慣性(繼承性)和随機幹擾因素等綜合影響的結果。（5）國土空間布局模拟優化：以“雙評價”為基礎的國土空間布局優化考慮國土空間的重點保護區域，梳理識别了空間格局演變的驅動因子，定義了空間布局優化的土地利用空間轉換規則（以土地利用現狀為網格單元初始狀态，以國土空間開發适宜性為各類用地的适宜性圖集設定元胞轉換規則），結合土地利用結構優化方案的數量控制，運用元胞自動機（CA）、MOP-GeoSOS、CA-Markov、CLUE-S、多智能體等空間優化模型，實現基于資源環境承載能力約束下、兼顧國土空間開發适宜性的國土空間格局優化。

六、結論與讨論

6.1 結論本文構建了基于資源環境承載能力與國土空間開發适宜性的國土空間格局優化的理論分析框架。（1）資源環境承載能力評價以土地資源、水資源、環境容量等關鍵“短闆要素”為約束，研究确定規劃區域可承載農業生産、城鎮建設最大合理規模及其空間約束。（2）基于國土空間開發适宜性評價，可識别區域重要生态、農業和城鎮建設等國土空間地域功能，支撐三條控制線的劃定。（3）基于“自上而下”的承載規模數量約束和“自下而上”國土潛在空間識别的空間約束，構建國土空間格局優化模型，能夠實現資源環境承載規模約束下的國土空間結構和布局優化。6.2 讨論（1）基于“雙評價”的國土空間格局優化有助于空間精細化管控。通過“雙評價”能夠有效診斷區域國土空間開發與保護存在的問題及生态隐患和環境風險，确定區域開發的承載規模極限約束，通過多目标結構與布局優化，完善生态保護和農業生産空間格局，突出底線約束，明确城鎮開發建設的合理規模與布局；土地承載規模測度、國土空間地域功能識别、土地利用結構與布局優化方案，均為國土空間規劃重要指标規模确定與指标傳導分解提供參考，能提高指标管制的科學性，保障規劃的有效實施。（2）國土空間格局優化需要考慮研究尺度差異。國土空間格局優化具有顯著的尺度特征，不同層級（國家-省-市-縣-鄉）的資源環境承載能力和國土空間開發适宜性評價的重點與評價指标的選擇應該體現差異性。宏觀與中觀尺度重點強化數量約束，主要用于國家、省級行政單元确定“市-縣”指标分解；而微觀尺度（縣—鄉鎮），應更注重空間約束，不同區域、不同層級的承載能力與适宜性評價的指标選擇也應因地制宜，反映區域特征及短闆要素。（3）國土空間格局優化多目标協同是未來研究深化的重點。在可持續發展、國土空間治理體系與治理能力提升的理念下，國土空間格局優化需要協調生态安全、經濟增長與糧食安全等多目标，不同區域應重點研究目标間的權衡與協同及目标優先序。承載能力阈值确定、多目标格局優化模型、耦合“格局-過程”的系統優化模拟等研究仍亟待加強，其深化研究将為合理規劃目标确定、空間結構與布局優化提供科學支撐。文章來源：中國土地科學

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