河谷城市“三生”空間沖突演化與分異機制
——以蘭州市為例

■ 董建紅/陳 冉/劉奔騰/張新紅/鐘敏琪/程 杰

（蘭州理工大學設計藝術學院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

“沖突”一詞常見于“文化沖突”“文明沖突”“組織沖突”等社會學和管理學領域[1]?？臻g沖突作為一切沖突的空間縮影和綜合表征，與其相關研究逐漸成為地理學和區域經濟學研究的熱點[2]。例如學者們相繼提出了“空間競爭”“空間管治”“空間整合”“空間剝奪”等與空間沖突較為相似的概念[3-10]，這些概念的內涵均反映了空間資源利用過程中的矛盾現象[11]。近年來，隨著我國城鎮化的深入推進、鄉村轉型發展提速及生態文明戰略的提出，資源環境問題逐漸受到關注，相關學者將“沖突”的概念引入資源環境管理領域，提出了“土地利用沖突”“國土空間沖突”等概念，并從地理學視角探析了土地資源利用過程中因資源錯配、資源供需所產生的空間競爭與權益沖突。

土地利用沖突研究方面，國內外學者從利益相關者、土地利用適宜性、景觀格局、生態安全、城鄉統籌等視角[12-16]，采用PSR模型、網絡分析、多目標評價、F-H分析法、小波相干分析法等模型方法[17-21]，對土地利用沖突的來源、沖突分類、沖突識別、沖突管理等方面進行了深入研究[22-26]。國土空間沖突研究方面，學者們分別從生態學和地理學視角[27-28]，基于“三生”適宜性評價模型、國土開發強度、景觀格局指數等方法[29-31]，結合土地利用主體功能劃分、國土空間“雙評價”結果，在界定空間沖突內涵、構建空間沖突理論框架體系的基礎上[11，27-28]，對國土空間沖突的演變特征、影響機制、模擬優化和調控路徑進行了分析[11,27-28,31-34]。

綜上所述，國內外學者就土地利用沖突和國土空間沖突已經展開了大量的理論分析和實踐研究，取得了豐碩的研究成果，但還有諸多方面有待進一步深入探討：一是河谷型城市存在多重屬性在空間上疊置復合的特殊情況，尤其地形、地貌是影響國土空間沖突的重要因子，對國土空間的數量配置和空間布局具有一定的限制性，因此，加強特殊地形區國土空間沖突研究具有重要的實踐意義；二是目前國土空間沖突識別研究多從經濟區位出發，研究重點聚焦于城市生活與生產目標間的沖突，對生態安全問題欠缺考慮，尤其是生態脆弱約束下河谷型城市“三生”空間矛盾化解和耦合協調發展路徑研究；三是既有研究中缺乏對國土空間沖突影響機制的深層次剖析，對影響因素的“尺度效應”和空間異質性關注較少。鑒于此，本文以河谷型城市的典型代表甘肅省蘭州市為例，在分析“三生”空間格局特征的基礎上，基于生態安全視角構建“三生”空間沖突評價體系，測度“三生”空間沖突特征，并運用MGWR模型揭示“三生”空間沖突多尺度分異機制，進而提出差異化的沖突協調策略。研究結果既可深化和拓展生態學視角下“三生”空間沖突研究的思路和范疇，也可為生態脆弱約束下河谷型城市合理規劃和管理國土資源提供參考和借鑒，推進生態文明建設與社會經濟協同發展。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

蘭州市位于中國陸域版圖的幾何中心，行政區劃范圍介于102°35′58″E～104°34′29″E，35°34′20″N～37°07′07″N，地處青藏高寒區、西北干旱半干旱區和東部季風區的交匯地帶，自然環境突出的特點是地理過渡區域的復雜性與敏感性（圖1）。蘭州市區地處黃河上游，黃河自西向東穿城而過，城市布局在地形封閉、向外拓展較為困難的河谷盆地中，屬于典型的帶狀河谷型盆地城市。蘭州市作為國家西部生態文明建設的樞紐區域、絲綢之路經濟帶建設的重要節點城市和向西開放的重要通道，在保障國家生態安全、推動區域經濟發展方面具有重要的戰略地位。隨著西部大開發戰略持續推進、蘭州市新區落地建設、“一帶一路”倡議提出，以及黃河流域生態保護與高質量發展戰略的實施，蘭州作為黃河上游生態脆弱區，在一系列國家戰略的推動下，經歷了快速的社會經濟發展與城市化進程，導致生態環境保護與社會經濟發展之間的矛盾日益突出。

圖1 研究區區位

1.2 數據來源與處理

1.2.1 “三生”空間分類體系構建

蘭州市1990年、2000年、2010年和2018年4期土地利用數據來源于國家地球系統科學數據共享平臺。該數據基于分辨率為30m的Landsat TM/ETM+/OLI遙感影像，依據《全國生態遙感監測土地利用/覆蓋分類體系》，通過人工目視解譯生成，綜合精度達95%以上[35]。本文基于土地利用主導功能，在參考相關研究的基礎上[33]，構建“三生”空間分類體系（表1）。

表1 “三生”空間分類體系

1.2.2 影響因子指標體系構建

在綜合考慮蘭州市“三生”空間沖突現狀的基礎上，從自然條件、社會經濟、可達性、國家政策四個方面共篩選13項因子構建“三生”空間沖突影響因子指標體系（表2）。

表2 蘭州市“三生”空間沖突影響因子及說明

1.3 研究方法

1.3.1 “三生”空間沖突測度模型

借鑒景觀生態風險評價模式（風險源—風險受體—風險效應），結合已有研究成果[27]，將“三生”空間沖突水平測度概括為“空間沖突=外部壓力+空間暴露性-空間穩定性”，計算公式見表3。為避免研究單元過于破碎化，在綜合考慮研究區范圍、數據分辨率、研究尺度等因素的基礎上，創建1km×1km漁網劃分空間網格單元，并將網絡單元與土地利用數據進行空間疊置和關聯，利用Fragstats軟件的移動窗口法測算不同時期各空間網格單元的景觀生態指數；然后將測算結果代入空間沖突指數模型，得到每個網格單元的空間沖突指數，而后將結果標準化后劃分為穩定可控、基本可控、輕度沖突、中度沖突、重度沖突5個等級。

表3 “三生”空間沖突指數計算方法

1.3.2 多尺度地理加權回歸模型

多尺度地理加權回歸（MGWR）模型允許每個變量不同的空間平滑水平，并利用每個自變量不同的帶寬衡量每個因變量在地理空間作用的尺度，相較于地理加權回歸模型（GWR）和多元線性回歸模型（OLS）更符合地理過程空間異質性特征[37]。其計算公式如下：

式中，yi為因變量；xij為第j個解釋變量；bwj為第j個變量回歸系數使用的帶寬；(ui，vi)為樣本i的地理區位坐標；βbwj(ui，vi)為自變量的回歸系數；ξi為隨機誤差。

2 結果分析

2.1 “三生”空間格局演變

本文基于“三生”空間分類體系分析了1990—2018年蘭州市“三生”空間格局演變特征（圖2）。結果顯示：蘭州市生態空間分布范圍較廣，主要分布于市域西北部和西南部的石質山地、莊浪河西部的黃土山梁區、榆中北山，面積呈縮減趨勢，研究期內共減少121.25km2；蘭州市生產空間主要分布于湟水、宛川河、莊浪河谷地及榆中盆地、秦王川盆地，面積也呈減少趨勢，研究期內共減少88.12km2；蘭州市生活空間主要集中于黃河河谷盆地、榆中盆地、秦王川盆地，規模呈持續擴張趨勢，研究期內共增加209.37km2。

圖2 1990—2018年蘭州市“三生”空間格局演變

2.2 “三生”空間沖突指數測度

2.2.1 “三生”空間沖突時空演變

2.2.1.1 時序演變

表4為1990—2018年蘭州市“三生”空間沖突指數結果。由表4可知，蘭州市“三生”空間沖突強度總體呈持續上升態勢，沖突指數從1990年的0.481上升至2018年的0.495，整體雖處于基本可控級別，但已臨近輕度沖突等級，表明隨著城市化進程的深入推進，區域國土空間開發程度提高，面臨的沖突風險增強。就“三生”空間沖突分區而言，非沖突區的基本可控區和穩定可控區空間單元占比均呈下降趨勢，分別從1990年的59.44%、7.63%下降至2018年的56.20%、7.21%，其中基本可控區國土空間單元的比重超過一半，這對蘭州市國土空間生態安全維護和生態風險控制起到了重要作用。輕度沖突區國土空間單元占比保持相對穩定，所占比重介于22.11%～22.41%之間；中度沖突區和重度沖突區國土空間單元占比均呈增加態勢，分別從1990年的8.52%、1.99%增加至2018年的9.38%、4.97%，重度沖突區空間單元增加迅速，增加了1.49倍。

表4 1990—2018年蘭州市“三生”空間沖突指數統計結果

2.2.1.2 空間分異

蘭州市“三生”空間沖突強度地域分異顯著：穩定可控區分布于市域西北部和東南部，該區域受地形和海拔影響，人類活動干擾較小，土地生態系統較為穩定；基本可控區分布范圍較廣，主要分布于榆中縣北部、永登縣中部和皋蘭縣的絕大部分地區；輕度沖突區分布于西固區和七里河區南部、永登縣北部、皋蘭縣中部、榆中縣東北部；中度沖突區主要分布于黃河河谷盆地邊緣、秦王川盆地和榆中盆地，以及湟水、宛川河、莊浪河谷地；重度沖突區主要集中于主城區所在的黃河河谷盆地，湟水、宛川河、莊浪河谷地零星分布，2010年后榆中盆地和秦王川盆地增加明顯（圖3）。綜上所述，研究區“三生”空間沖突現象普遍存在且沖突范圍逐步擴大，沖突程度日益加劇。

圖3 1990—2018年蘭州市“三生”空間沖突指數變化

2.2.2 “三生”空間沖突分異

“三生”空間沖突的差異性體現在各地類對不同沖突級別的貢獻程度。從圖4可以看出，蘭州市各國土空間類型中沖突區面積占比由高到低依次為城鎮生活空間、城鎮生產空間、農村生活空間、其他生態空間、水域生態空間、農業生產空間、林地生態空間、草地生態空間。其中：①城鎮生活空間沖突等級主要以重度沖突為主，研究期內由77.33km2增至237.64km2，反映出蘭州市城鎮生活空間沖突等級較高；同時，受河谷地形制約，城鎮生活空間沖突的規模和等級呈現出向更廣范圍和更高級別擴張演變的態勢。②城鎮生產空間沖突等級以重度沖突和中度沖突為主，且隨著工業化和城市化進程的加速推進，城鎮生產空間的沖突規模呈擴張態勢，區域沖突風險加劇。③農村生活空間沖突等級以中度沖突為主，面積呈先增后減的變化態勢，比重從60.02%持續下降至48.78%；其次為重度沖突區，研究期間比重從18.32%升至29.35%?？偟膩砜?，農村生活空間沖突等級呈現出以中度沖突等級為主轉向中度沖突等級和重度沖突等級并存的態勢。④農業生產空間沖突等級以輕度沖突和基本可控為主，其中輕度沖突區的規模呈下降態勢，研究期內面積凈減少233.78km2；基本可控區面積波動變化中略有減少，比重維持在36.43%～40.38%之間。⑤林地生態空間沖突等級集中于非沖突區等級，其中穩定可控區和基本可控區所占比重均在35%以上，表明林地生態空間的沖突風險較小，生態景觀格局較為穩定。⑥草地生態空間沖突水平以基本可控為主，比重和面積變化較為穩定，國土空間沖突潛在風險較低。⑦水域生態空間沖突水平以重度沖突和中度沖突為主，且規模呈擴大態勢，反映出水域生態空間沖突水平增強，景觀單元沖突風險加劇。⑧其他生態空間沖突等級集中于輕度沖突和中度沖突，研究期間面積和比重呈波動變化態勢。

2.3 “三生”空間沖突影響因素分析

2.3.1 模型擬合對比

在構建MGWR模型前，首先基于OLS模型進行線性回歸分析，根據方差膨脹因子值（VIF）剔除存在多重共線因子（≥10℃積溫、距鐵路距離）；其次，通過檢驗影響因子的莫蘭指數，發現解釋變量均存在空間異質性，滿足地理加權回歸模型的數據要求；最后，通過OLS、GWR、MGWR模型回歸結果對比，發現無論是赤池信息值（AICc）和殘差平方和，還是擬合優度（R2）和校正擬合優度，M G W R模型明顯優于O L S和GWR模型，表明MGWR模型更有利于揭示影響因子的空間作用機制，具有較強的可靠性和穩健性，故采用M G W R模型進一步探究影響蘭州市“三生”沖突分異的作用因素（表5）。

表5 OLS、GWR及MGWR模型指標

2.3.2 影響因素異質性分析

MGWR計算結果顯示，各變量因子作用的空間尺度存在較大差異（表6），為進一步探討“三生”空間沖突影響因子空間異質性特征，將模型計算結果進行可視化表達（圖5）。

表6 多尺度地理加權回歸系數統計描述

圖5 多尺度地理加權回歸系數的空間格局

自然因素維度中，高程（Dem）作用尺度較大，對“三生”空間沖突具有抑制作用，回歸系數空間異質性特征顯著，作用程度呈現出由東南向西北遞減態勢（圖5b）；坡度（Slop）的作用尺度居中，在縣域尺度上存在較為明顯的空間異質性，與“三生”空間沖突呈負相關關系（圖5c）；地形起伏度（Relief）的作用尺度居中，屬于局部顯著性因子①局部顯著變量系數及標準差為5%顯著水平下統計。，與“三生”空間沖突呈負相關關系，其中城關區東部和永登縣北部鄉鎮（街道）影響程度明顯（圖5d）；降水（Precipitation）作用尺度較大，屬于全局尺度，系數為正且在空間表現上較為平穩，影響程度整體上呈東南向西北遞增態勢（圖5e）。

社會經濟維度中，人口密度（People）加深了“三生”空間沖突的程度，其作用尺度較小，介于鄉鎮（街道）與縣域（區）尺度之間，回歸系數空間格局呈現出由西北向東南階梯式遞減的態勢，這說明“三生”空間沖突受人類活動的影響在空間上差異較大（圖5f）；地均生產總值（GDP）（圖5g）和夜間燈光強度指數（DMSP）（圖5h）作用尺度較大，屬于全局尺度，且均與“三生”空間沖突程度呈正相關關系，回歸系數空間格局呈中心高外圍低的圈層式分布結構，其中夜間燈光強度指數作用程度顯著且空間異質性特征鮮明，是導致蘭州市“三生”空間沖突日趨增強的主要因子之一。

可達性維度中，距主要公路距離（Road）、距縣區中心距離（Town）的作用尺度較大，屬于全局尺度；距離河流距離（River）影響因素的作用尺度居中，在縣域（區）尺度上存在較為明顯的空間異質性。同時，距縣區中心距離和距離河流距離屬于局部顯著性因子，在部分研究單元（鄉鎮/街道）未能通過顯著性檢驗。具體來看，距主要公路距離與“三生”空間沖突呈負相關關系，距公路越遠則“三生”空間沖突程度越低，回歸系數高值區主要集中于榆中縣大部分地區，永登縣和皋蘭縣接壤處鄉鎮受到的影響程度較?。▓D5i）；距縣區中心距離因子回歸系數空間上呈典型的中心外圍結構特征，由主城區向外圍作用程度遞減，榆中縣北部和皋蘭縣東北部部分區域未能通過顯著性檢驗（圖5j）；距河流距離對“三生”空間沖突影響存在兩面性，市域北部區域隨河流距離增加沖突程度遞減，這符合河谷型城市“三生”空間沖突區域集中于河谷地區的現狀；榆中縣北部地區由于距主要河流距離較遠，受到影響程度較小，“三生”空間沖突與距離河流距離呈弱正相關關系（圖5k）。

政策因素維度中，是否位于開發區（Zone）屬于局部顯著性因子，在七里河區南部部分鄉鎮（街道）未能通過顯著性檢驗，且作用尺度較小，介于鄉鎮（街道）與縣域（區）尺度之間，這說明“三生”空間沖突受開發區建設相關因素的影響在空間上差異較大。整體來看，開發區建設與“三生”空間沖突呈正相關關系，表明隨著蘭州新區、蘭州市經濟技術開發區、蘭州市高新技術開發區等的開發建設，國土空間利用程度加深，區域“三生”空間沖突日益嚴重，其中蘭州新區所在區域尤為顯著（圖5l）。

3 結論與討論

3.1 結論

本文以河谷型城市的典型代表蘭州市為案例區，在分析“三生”空間格局特征的基礎上，基于生態安全視角構建“三生”空間沖突評價體系，測度“三生”空間沖突特征，并運用MGWR模型揭示“三生”空間沖突分異機制，進而提出差異化的沖突協調策略。結果表明：

(1)“三生”空間格局演化與地域分異顯著。生態空間主要集中于市域西北部和西南部的石質山地、莊浪河西部的黃土山梁區及榆中北山且呈縮減態勢，研究期內面積銳減121.25km2；生產空間主要分布于湟水、宛川河、莊浪河谷地及榆中和秦王川盆地，面積縮減了88.12km2；生活空間主要分布于黃河河谷盆地、榆中盆地和秦王川盆地，規模呈持續擴張趨勢，面積增加了209.37km2。

(2)“三生”空間沖突時空演化與地類分異顯著。時序上，“三生”空間沖突強度總體呈持續上升態勢，整體處于基本可控級別；空間上，形成了以黃河河谷盆地為核心，榆中盆地和秦王川盆地為重點擴展區域，湟水、宛川河、莊浪河谷地為紐帶的“一心、兩翼、多軸帶”的空間沖突格局。從各地類來看，城鎮生活空間和城鎮生產空間沖突水平較高，其余國土空間類型沖突程度較輕。

(3)“三生”空間沖突影響因素作用尺度和異質性明顯。高程、坡度、地形起伏度、距主要公路距離、距縣區中心距離、距河流距離對“三生”空間沖突具有抑制作用；人口密度、人均GDP、夜間燈光強度、降水、開發區建設等因素加劇了區域“三生”空間沖突強度。此外，地形起伏度、距縣區中心距離、距離河流距離、開發區建設屬于局部顯著性因子，影響范圍有限。

3.2 討論

國土空間具有相對性、功能外溢性、資源稀缺性[11]。作為稀缺資源，受特定時期主體利益訴求驅動和區域發展戰略影響，某類空間的急劇擴張或空間相互間的爭奪勢所難免，空間沖突成為發展常態。因此，如何識別“三生”空間沖突區域，調控“三生”空間沖突重點區域，成為提升國土空間利用可持續性的必要條件。

首先，對于蘭州市西北部和東南部等國土空間較為穩定的區域和輕度沖突區，應圍繞生態安全格局建設目標，盡可能優化組合生態空間要素，構建生態源地、生態廊道、生態節點相融合的“點—線—面”多層次、復合型生態網絡空間結構，形成功能化、網絡化的區域生態空間體系；同時，加強生態紅線邊界管控，減少人類社會經濟活動頻率，持續緩解人類活動對脆弱生態環境帶來的壓力。

其次，對于黃河河谷盆地的邊緣、榆中盆地、秦王川盆地，以及湟水、宛川河、莊浪河谷地等中度沖突區，由于受經濟增長的擾動較大，加之區域內生態資本相對貧乏，生態系統服務供給能力難以滿足需求，生態系統服務供需矛盾突出，該區域應以生態改善為主，重視生態修復及生態系統服務功能的提升，充分考慮資源環境承載力，堅持節約用地和集約發展，努力提升國土資源利用效率，科學劃定城鎮增長邊界，加大國土空間利用監管力度，構建空間擴張生態風險監測預警系統，保障社會經濟發展和生態保護動態平衡。

最后，針對主城區所在的黃河河谷盆地等重度沖突區，由于受地形因素制約，城鎮空間、農業空間均沿河谷分布，建設用地的快速擴張不斷切割、占用耕地和生境斑塊，導致生態空間不斷破碎化，“三生”空間沖突嚴重。因此，需做好中長期國土空間規劃，以集約利用為導向，注重國土空間功能的改造和提升；同時，優化用地功能配置，逐步推進城市更新，有序騰退重化工業企業，加快產業出城入園，不斷完善綠色基礎設施，增加公園與休閑綠地面積，擴容生態空間，綜合權衡生態建設與經濟高質量發展的關系。