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基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化

马伟波 赵立君 邹凤丽 李辉 王楠 李海东 张龙江

马伟波, 赵立君, 邹凤丽, 李辉, 王楠, 李海东, 张龙江. 基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化[J]. 环境科学研究, 2020, 33(12): 2724-2733. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.09
引用本文: 马伟波, 赵立君, 邹凤丽, 李辉, 王楠, 李海东, 张龙江. 基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化[J]. 环境科学研究, 2020, 33(12): 2724-2733. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.09
MA Weibo, ZHAO Lijun, ZOU Fengli, LI Hui, WANG Nan, LI Haidong, ZHANG Longjiang. Optimization of Spatial Layout of Ecological-Production-Living Spaces in Mountainous Characteristic Towns Based on Micro-Topography Constraints[J]. Research of Environmental Sciences, 2020, 33(12): 2724-2733. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.09
Citation: MA Weibo, ZHAO Lijun, ZOU Fengli, LI Hui, WANG Nan, LI Haidong, ZHANG Longjiang. Optimization of Spatial Layout of Ecological-Production-Living Spaces in Mountainous Characteristic Towns Based on Micro-Topography Constraints[J]. Research of Environmental Sciences, 2020, 33(12): 2724-2733. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.09

基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化

doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.09
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2018YFD1100104

详细信息
    作者简介:

    马伟波(1991-), 男, 陕西宝鸡人, maweibo@nies.org

    通讯作者:

    张龙江(1975-), 男, 安徽安庆人, 研究员, 博士, 主要从事区域绿色发展、生态环境保护研究, zlj@nies.org

  • 中图分类号: X903;F323.22

Optimization of Spatial Layout of Ecological-Production-Living Spaces in Mountainous Characteristic Towns Based on Micro-Topography Constraints

Funds: 

National Key Research and Development Program of China 2018YFD1100104

  • 摘要: 优化国土空间开发格局是生态文明建设的重要内容,在村镇尺度下生态-生产-生活(简称“‘三生’”)空间结构与布局,对于特色小镇绿色发展具有重要意义.为优化山区以工业和旅游融合为优势的特色小镇“三生”空间布局,以茅台镇为研究对象,基于“产业兴旺、生态宜居”乡村振兴战略要求,通过10 m分辨率DEM、土地利用等数据,以主导生态功能和山区微地貌为约束条件,通过GeoSOS-FLUS模型开展了生态优先情景下茅台镇“三生”空间布局优化研究,并与无地貌约束的自然演变和经济优先2种情景做了对比.结果表明:①茅台镇生态空间和农业生产空间在峡谷底、陡坡和山脊区域均有大量分布且面积数量差异较小,而生活空间和工业生产空间多分布在峡谷底部.②自然演变情景模拟下,河谷地带的缓坡和部分陡坡位置均被转换为建设用地;经济优先情景模拟下,缓坡位置的耕地较易转化为建设用地;而生态优先情景模拟下,林地实现了空间上的连通和聚集,建设用地主要在茅台镇中南部河谷地带以及缓坡地区适度扩张.③生态优先情景下,峡谷底区域“三生”空间布局得到优化,生态空间面积从41.29 km2增至43.80 km2,工业生产空间面积由6.86 km2增至7.89 km2,农业生产空间由24.29 km2降至20.00 km2.研究显示,对于山区型村镇,微地貌约束土地利用模拟使得工业生产空间和生活空间集中分布在峡谷底区域,而生态空间则较多分布在缓坡和陡坡区域.

     

  • 图  1  茅台镇地理位置及高程

    Figure  1.  Elevation and location of Moutai Town

    图  2  土地利用驱动和限制因子

    Figure  2.  Driving and limiting factors of land use

    图  3  茅台镇土地适宜性概率

    Figure  3.  Probability of land suitability in Maotai Town

    图  4  不同情景下土地利用布局模拟

    注:与2018年土地利用现状相比,模拟数据在A和B区域较为集中地将耕地错误模拟为建设用地.在自然演变情景下,C区域被预测为建设用地,D和E区域也从农田和林地被预测为建设用地(工业建设用地).在经济优先情景下,F区域坡耕地被预测为建设用地.在生态优先情景下,G和H区域耕地较多被预测为林地,而I区域生态保护红线和基本农田区域相较2018年变化较小.

    Figure  4.  Simulation of land use layout under different scenarios

    表  1  2000—2018年茅台镇土地利用和“三生”空间变化

    Table  1.   Land use and Production-Life-Ecology Space change in Moutai Town from 2000 to 2018 km2

    土地利用划分 2000年 2010年 2018年 2000—2010年变化 2010—2018年变化 2000—2018年变化
    耕地 84.55 84.51 78.87 -0.03 -5.64 -5.68
    林地 72.45 75.74 73.63 3.30 -2.11 1.19
    草地 51.42 48.11 46.17 -3.31 -1.94 -5.25
    水域 3.00 3.00 3.41 0.00 0.41 0.41
    建设用地 1.43 1.48 10.76 0.04 9.28 9.33
    农业生产空间 84.55 84.51 78.87 -0.03 -5.64 -5.68
    工业生产空间 2.34 3.03 7.13 0.69 4.10 4.79
    生活空间 1.23 1.43 3.63 0.20 2.20 2.40
    生态空间 124.72 123.87 123.21 -0.85 -0.66 -1.51
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    表  2  数据信息说明

    Table  2.   Data information description

    数据类型 数据来源 说明 用途
    DEM 2017年6月资源三号卫星遥感影像立体像对提取 分辨率为10 m×10 m 求取坡度、坡向、TWI、TPI、微地貌等
    茅台镇2000年、2010年、2018年土地利用数据 中国科学院资源环境科学数据中心 分辨率为30 m×30 m 模型输入数据
    《全国生态功能区划(修编版)》 主导生态功能定位
    规划资料 《贵州省生态保护红线》 生态约束条件
    《仁怀市土地利用总体规划(2015—2020年)》 上位规划约束条件
    基础地理信息数据 https://www.openstreetmap.org 比例尺为1:300 000 交通区位驱动因子
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    表  3  基于TPI的地貌划分

    Table  3.   Division of landform classification based on TPI

    坡度位置 划分方法
    山脊 z0>8
    陡坡 8≥z0>-8, slope>6°
    缓坡 8>z0≥-8, slope≤6°
    峡谷底 z0 < -8
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    表  4  基于地形约束的茅台镇“三生”空间划分及优化策略

    Table  4.   Space division and optimization strategy of Production-Life-Ecology Space in Maotai Town based on terrain constraints

    地貌 面积/km2 面积占比% 面积/km2 优化策略
    农业生产空间 工业生产空间 生活空间 生态空间
    峡谷底 75.57 35.51 24.29 6.86 3.13 41.29 适当约束建设用地扩增
    缓坡 5.98 2.81 3.12 0.19 0.36 2.31 有限开发,做好生态涵养和环境保护
    陡坡 66.39 31.19 26.54 0.01 0.12 39.72 适度农业生产,退耕还林
    山脊 64.90 30.49 24.92 0.07 0.02 39.89 退耕还林,恢复为草地或林地
    总计 212.84 100.00 78.87 7.13 3.63 123.21
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    表  5  不同情景下土地利用布局

    Table  5.   Land use layout under different scenarios km2

    土地利用划分 2018年现状 2018年模拟 自然演变情景 经济优先情景 生态优先情景 优化幅度
    耕地 78.87 76.32 74.68 70.56 67.45 -11.42
    林地 73.63 77.01 85.34 82.61 98.76 25.13
    草地 46.17 47.30 28.38 33.42 27.35 -18.82
    水域 3.41 3.40 3.43 3.43 3.52 0.11
    建设用地 10.76 8.81 21.01 22.82 15.76 5.00
    农业生产空间 78.87 76.32 74.68 70.56 67.45 -11.42
    工业生产空间 7.13 5.46 15.65 17.57 9.87 2.74
    生活空间 3.63 3.35 5.36 5.25 5.89 2.26
    生态空间 123.21 127.71 117.15 119.46 129.63 6.42
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-31
  • 修回日期:  2020-10-30
  • 刊出日期:  2020-12-25

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