【规划师论坛3】国土空间脆弱性评价及优化策略——以山东省荣成市为例
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本期主题：国土空间“双评价”理论与实践
【编者按】
2019 年5 月印发的《中共中央 国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》明确提出“在资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价的基础上，统筹布局城乡空间，构建科学合理的国土空间规划体系”。作为国土空间规划编制的重要基础，“双评价”在摸清国土空间的基本家底、保证国土空间规划的科学性和合理性、支撑生态修复与国土空间政策制定等方面发挥了重要作用。本期“规划师论坛”栏目以“国土空间‘双评价’理论与实践”为主题，结合国土空间规划目标及要求，深入剖析“双评价”概念及内涵，优化评价路径与方法，详细介绍了一些省域、市域、县域的评价策略与实践，以供读者参考。
【规划师论坛3】
国土空间脆弱性评价及优化策略——以山东省荣成市为例
作者武汉市规划研究院土地利用规划所所长杨昔，武汉市规划研究院余亦奇，武汉市规划研究院郑玥在《规划师》2020年第6期撰文，脆弱性研究是全球环境变化及可持续发展研究领域一个新的研究范式。文章以国土空间为研究对象，构建了“生态保护—农业生产—城镇建设”三种功能导向、“压力—敏感性—应对能力”三个层面的国土空间脆弱性研究框架，加强了综合集成方法在脆弱性评价中的应用。随后，以山东省荣成市为实证案例，通过识别不同功能导向下国土空间脆弱性高和较高的区域，分析导致脆弱性的原因，从减缓压力、降低敏感性和提升应对能力三个角度提出应对策略，以促进国土空间治理能力的提升。
[关键词]国土空间；脆弱性；压力；敏感性；应对能力；荣成市
[ 文章编号 ]1006-0022(2020)06-0020-06
[ 中图分类号 ]TU984
[ 文献标识码 ]B
[ 引文格式 ] 杨昔，余亦奇，郑玥．国土空间脆弱性评价及优化策略——以山东省荣成市为例 [J]．规划师，2020(6)：20-25．
一
国土空间脆弱性的研究框架
（一）脆弱性的内涵与构成
脆弱性通常被定义为系统在受到外部扰动时被损害的可能性、程度或状态。在此基础上，一些学者从外部扰动和内部属性的角度构建了脆弱性二元结构体系。其后又有学者将脆弱性的二元分析发展到多元分析，认为脆弱性分析不仅应该包括内部和外部因素，还应该包括系统自身应对能力和外部扰动之间的相互作用等方面。本文认为，脆弱性是指 系统在遭受压力时，因系统敏感性及缺乏应对能力而导致系统功能和结构发生改变的一种属性。系统的敏感性及应对能力是脆弱性产生的直接原因，而压力与系统之间的相互作用是脆弱性发生的驱动因素，压力通过影响系统内部特征而使脆弱性发生改变。综上所述，本文认为脆弱性的构成要素包括压力、敏感性和应对能力三个层面。
（二）脆弱性研究的进展及问题
在资源环境保护和城镇建设领域，国内外学者开展了多方面、多层次的研究，在理论和方法上都取得了一定成果。其中，国外学者对脆弱性的研究内容大多集中在全球环境变化背景下的水资源脆弱性、地表水脆弱性、生态环境脆弱性、 洪水和地质灾害脆弱性研究等方面。在我国，脆弱性研究起步较晚，主要集中于生态环境脆弱性和灾害脆弱性领域， 研究成果以生态系统脆弱性评估和自然灾害脆弱性评估等为主；部分学者针对农业生产的干旱脆弱性和脆弱性分区进行了研究；近年来学者开始关注城市复合系统的脆弱性研究，如人地系统脆弱性、城市脆弱性与可持续发展 等。然而，由于这些研究大多聚焦于某一特定领域，对整个人与自然系统脆弱性的全方位研究略显不足。因此，有必要将人与自然系统作为研究对象，在整合现有脆弱性相关研究的基础上，从生态环境、农业和城镇发展等多个角度，进一步深入开展脆弱性的综合研究。
（三）国土空间脆弱性研究框架的构建
国土空间是自然资源和人类活动的载体，是资源—环境—经济—社会耦合系统。将国土空间作为脆弱性的研究对象，有利于整体研究人类活动带来的外部扰动对自然资源和环境巨系统的影响与改变，提高脆弱性研究结果作为决策依据的科学性和系统性。李鹤等人认为脆弱性总是与施加在系统上的特定目标密切相关，基于不同的功能导向，国土空间面对不同的扰动会表现出不同的脆弱性。通常而言，国土空间的人类活动可分为开发、利用和保护三大类，其中开发主要是以城镇居民生产生活为目标的各类城镇建设活动；利用主要是以农业生产为目标，对耕地、林地等自然资源的种植和开采活动；保护主要是以提供生态服务或生态产品为目标，对各类自然资源的维护和保育活动。综上所述，本文认为国土空间脆弱性应基于生态保护、农业生产和城镇建设三种功能导向进行评价。针对不同的功能导向，国土空间脆弱性面临的外界压力、决定脆弱性格局的因素和降低脆弱性手段均存在差异。因此，国土空间脆弱性应构建包括“生态保护—农业生产—城镇建设”三种功能导向、“压力—敏感性—应对能力”三个层面的研究框架(图1)。
二
国土空间脆弱性的评价指标体系
在国土空间脆弱性研究框架指导下，国土空间脆弱性评价指标体系由指标体系和指标权重两部分构成，主要难点在于选择合适的国土空间脆弱性评价指标，本文尝试提供一些思路。
（一）指标选取
根据脆弱性内涵，指标体系设计包括压力、敏感性和应对能力三个层面。压力主要来源于人类活动及经济社会发展给国土空间承载力带来的消极影响。压力指标要反映人类活动及经济社会发展的强度和规模。敏感性是指国土空间系统在受到外部扰动或自身变化的影响下表现出的稳定性，敏感性指标要反映国土空间的本底条件。应对能力是指国土空间从较弱状况调整到较强状况所表现出的能力，包括系统自身的恢复适应能力和人们维护系统采取的措施。
1.生态保护
生态保护导向下的国土空间脆弱性是指各类自然生态要素在受到外界干扰的情况下，恢复到生态安全、功能完整等初始状态的能力，本质上是生态系统的脆弱性。针对生态保护，国土空间脆弱性具有两个方面特征：一是脆弱性与生态系统环境的组成和结构等密切相关，不是说没有外界干扰，脆弱性就不会存在；二是脆弱性是多方面的综合表现，生态环境本身的结构特征只是导致国土空间脆弱的潜在条件，而将这些潜在条件激化为现实则是人类活动的干扰。
生态保护导向下的国土空间脆弱性指标体系构建应从生态系统本底特征和人类活动两个方面入手。生态保护的压力可通过人口密度和GDP规模来表征；敏感性指标可用水土流失、沙漠化和盐渍化等常见生态问题的程度及可能性来体现；应对能力可通过生物多样性维护能力、水源涵养能力和水土保持能力等能够发挥产品调节及支持功能的因素来表征。其中，敏感性指标评价模型采用欧阳志云等人提出的评价方法，应对能力指标评价模型采用黄麟等人提出的评价方法。
2.农业生产
广义上的农业生产包含了种植业、林业、畜牧业、渔业和副业等。在我国，农业生产以种植业为主体。农业作为一种半自然、半人工的生态系统，其国土空间脆弱性主要具有两方面特征：一是自然因素对农业生产的影响显著，直接决定了耕作的适宜程度和脆弱性；二是同人类经济社会领域密不可分，农业生产水平和脆弱性直接由耕作利用能力与生产力经营水平决定。
农业生产导向下的国土空间脆弱性指标体系应针对种植活动，围绕自然环境和配套条件进行构建。压力指标可用耕地密度和园地密度来表征种植强度；敏感性指标综合考虑资源环境和气候两个因素，其中资源环境可选取坡度、土壤质地、水资源和土壤环境容量等因子，气候可考虑选取降雨、气温和光热条件等因子；应对能力可通过农业设施密度、道路密度来反映。
3.城镇建设
城镇发展过程就是人类对自然进行利用和改造的过程，城镇建设导向下的国土空间脆弱性体现在城镇发展过程中面临的自然环境约束和人类不合理的活动。其中，自然环境约束会直接决定城镇建设的基础条件，城镇规模、建设强度和经济社会发展水平体现了人类活动的强度，而基础设施和公共服务设施可以保障城镇面对外部扰动的应对能力。
城镇建设导向下的国土空间脆弱性评价指标体系构建应围绕影响城镇建设安全以及稳定的自然、社会、经济因子展开，采用开发强度、人口密度、GDP规模来反映建设活动和经济发展方式对国土空间的压力；敏感性指标可用地形起伏度、高程、水资源总量和地质灾害等因素来表征；城镇经济社会和基础设施对突发事件的应对能力，通过教育用地密度、公园绿地密度、道路密度和医院密度来表征。
（二）指标体系构建
层次分析法(AHP) 是一种定性与定量分析相结合的赋权法，具有系统化、层次化的特征，在多目标决策过程中可以发挥重要作用，是较为常用的一种权重求解方法。国土空间脆弱性评价体系是一个包含多目标、多层次的结构，本文采用层次分析法确定指标权重，在一定程度上避免了主观因素带来的偏差，达到主客观相统一。
综上所述，本文针对“三种功能—三个层面”，最终确定包括8个生态保护子系统指标、9个农业生产子系统指标、11个城镇建设子系统指标在内的28个国土空间脆弱性评价指标体系(表1)。
（三）评价模型
为揭示研究区域内具有更高脆弱性的地区，识别构成其脆弱性的压力、敏感性和应对能力属性，本文采用以下公式综合评价国土空间脆弱性的空间分布：
式中， V代表脆弱性(Vulnerability)；P代表压力(Pressure)；S代表敏感性(Sensitivity)；A代表应对能力(Adaptive Capacity)。
空间单元的压力、敏感性和应对能力得分由以下公式得出(以敏感性为例)：
通过分析评价，根据自然间断点分级法，可以将国土空间脆弱性评价结果分为五级，分别为高脆弱性、较高脆弱性、一般脆弱性、较低脆弱性和低脆弱性，并将高脆弱性和较高脆弱性区域识别为国土空间的脆弱性空间。
三
国土空间脆弱性的实证分析
（一）研究区概况
山东省荣成市地处山东半岛最东端，北、东、南三面濒临黄海，与韩国、日本隔海相望，是沿海经济开放城市。截至2017年，荣成市常住人口为71万，其中城镇常住人口为42万。根据第三次国土调查数据，荣成市土地总面积为1527km²。其中，湿地61km²、耕地615km²、种植园地109km²、林地268km²、草地24km²、水域及水利设施用地143km²、建设用地307km²。荣成市地处胶东半岛低山丘陵区的东端，海拔虽不高，但地形复杂，群山连绵、丘陵起伏、沟壑纵横。境内水系属沿海边缘水系，很不发达，多为季节性间歇河流，源高、流短、涨快、退速，容易造成水土流失。因三面环海，受海洋调节显著，荣成市的海洋性气候特点表现突出，四季变化和季风进退都较明显。
（二）数据来源与处理
本文研究的基础数据包括空间数据和统计数据两大类。空间数据包括第三次国土调查数据、DEM数据、地质灾害易发区数据、活动断层分布数据、土壤数据库、植被覆盖度数据和净初级生产力等。统计数据包括荣成市2014～2018 年统计年鉴、水资源公报和气象站点数据等。
在国土空间脆弱性评价中，为消除数据量纲及大小悬殊不同对计算结果的影响，需对原始数据进行标准化处理。本文采用30m×30m的栅格作为基本评价单元，所有基础数据均在ArcGIS中进行栅格处理，并采用自然间断点分级法将29个指标划分为五级，对原始数据完成标准化处理。其中，压力和敏感性指标值与脆弱性呈正相关，应对能力指标值与脆弱性呈负相关。
（三）评价结果
结合源数据，运用国土空间脆弱性评价指标体系，分别得到荣成市生态保护、农业生产和城镇建设功能导向下的脆弱性评价结果，本文将评价结果为高和较高脆弱性的区域识别为脆弱性空间。
1.生态保护导向下的国土空间脆弱性
通过评价分析，研究对荣成市生态保护功能导向下的国土空间脆弱性进行识别，其中高脆弱性、较高脆弱性、一般脆弱性、较低脆弱性和低脆弱性的区域分别占市域总面积的1％、11％、48％、24％和16％。总体而言，生态保护导向下的荣成市国土空间脆弱性较为稳定，脆弱性空间占比约12％，空间分布呈现出一定的集聚性，主要位于中心城区。进一步分析造成其脆弱性的原因，可以将脆弱性空间分为两类：一类是位于城镇地区的脆弱空间，占全部脆弱性空间的73％，造成其脆弱性的主要原因是经济社会活动带来的压力和缺少完整生态系统导致的应对能力不足；另一类是位于乡村地区山体周边的空间，占全部脆弱性空间的27％，这类区域虽然不受人类活动的影响，但是由于植被覆盖度较低、地形坡度较陡，造成区域石漠化和水土流失风险较高，生物多样性和水源涵养功能较低，导致区域整体脆弱性较低(图2)。
2.农业生产导向下的国土空间脆弱性
农业生产导向下的脆弱性空间识别首先应排除现状是城镇和河流湖泊水面的地区。这些区域并没有承担农业生产功能，也不适宜进行农业生产，就不存在脆弱性空间。剔除上述区域，研究对荣成市农业生产功能导向下的国土空间脆弱性进行识别，其中高脆弱性、较高脆弱性、一般脆弱性、较低脆弱性和低脆弱性的区域分别占市域总面积的1％、8％、22％、29％和40％。总体而言，农业生产导向下的荣成市国土空间脆弱性较为稳定，脆弱性空间占比约9％，布局上存在明显的空间规律：山坡与丘陵地区存在一定的耕作活动，但由于地形坡度较陡、道路交通不畅，形成了压力大、敏感性高及应对能力低的脆弱空间，不利于农业生产(图3)。
3.城镇建设导向下的国土空间脆弱性
通过评价分析，研究对荣成市城镇建设功能导向下的国土空间脆弱性进行识别，其中高脆弱性、较高脆弱性、一般脆弱性、较低脆弱性和低脆弱性的区域分别占市域总面积的7％、3％、8％、36％和46％。总体而言，城镇建设导向下的荣成市国土空间脆弱性较为稳定，脆弱性空间占比约10％，集中分布于山地和河流湖泊水面等区域，具有明显的空间规律：山区地形起伏大、坡度陡，存在滑坡等地质灾害，道路及公共服务设施普及率低，导致区域城镇建设敏感性高而应对能力弱；水面则是因难以支撑城镇建设而成为脆弱性区域。对于中心城区，虽然开发强度高、人口经济活动密集，但是区域地势平坦、地质条件稳定、路网密度高、公共服务设施集中，因此较低的敏感性和较强的应对能力抵消了压力带来的负面影响，总体呈现出低脆弱性特征(图4)。
（四）应对策略
1.生态保护导向下的国土空间脆弱性应对策略
由于城镇地区和乡村地区造成国土空间脆弱性的原因存在差异，应分区域制定应对策略。
(1) 城镇地区脆弱性空间：一是促进集约发展，将国土空间的压力降到最低。建议优化产业、人口和空间结构，提升空间资源配置效率，转变城镇增长模式，促进城镇高效集约发展，减少对自然资源的侵占。二是修复城镇生态系统和构建城镇绿色基础设施，降低敏感性并提高应对能力。建议对城市中受到污染和破坏的山体、水体、森林及草地等自然资源要素进行生态修复，提高生态环境水平；结合城市公园，依托城市山水格局、湿地系统和绿地廊道，构建绿色基础设施，重塑人工环境与自然环境之间的平衡。
(2) 乡村地区脆弱性空间：一是促进脆弱性空间内人类活动的有序退出，以达到降低压力的目的。脆弱性空间内的人类活动会对生态环境造成一定干扰，应强化对这类区域人类活动的管控，划定集中集约的生产生活区，建立生态补偿机制，有序清退对脆弱性空间产生负面影响的生产生活活动。二是加强脆弱性空间的综合整治与生态修复，降低敏感性并提高应对能力。针对造成国土空间脆弱性的问题，如水土流失、物种减少、土壤沙化和生态廊道破碎等，采取系统性的生态修复措施，将治地、治水、治山、治草和治林相结合，提升资源环境承载能力，优化改善区域生态环境。
2.农业生产导向下的国土空间脆弱性应对策略
一是优化农业生产布局，降低压力。农业生产活动应布局在敏感性低而应对能力强的区域。对于土壤质地差、地形坡度陡和气象条件恶劣的区域而言，通过农业设施建设等手段来提升应对能力的方式并不经济，应对这些区域的农业生产活动进行调整，优化农业生产布局，以减少农业生产压力给国土空间脆弱性带来的负面影响。二是加强农地综合整治，降低敏感性。对于土壤质地好、地势平缓的脆弱性空间，需要系统开展农地综合整治，消除农业生产中的限制因素，多途径提高农用地质量。三是完善农业生产配套设施，提升应对能力。建议加强农业基础设施和农田水利设施建设，完善农田泵站和沟渠、土地平整、机耕道路工程建设，提高区域灌溉、排水和降泽能力，增强农业生产活动应对外部干扰的能力，促进农用地的高效利用。
3.城镇建设导向下的国土空间脆弱性应对策略
一是优化城镇建设布局，降低压力。对于因地质灾害易发、地形坡度较陡等因素造成的脆弱性区域，应有序清退城镇建设活动，调整区域城镇建设用地布局及用地性质，降低人口经济活动密度及建设用地开发强度，减缓国土空间城镇建设的压力。二是开展城镇空间综合整治，降低敏感性。对于现状城镇建设成熟，但存在一定地质灾害风险的区域，一方面应通过城市更新等手段，提高建筑质量，降低开发密度，增强建设安全系数；另一方面通过山体护坡建设、河道疏浚工程和堤防工程等手段，加强地质工程安全性。三是完善基础设施体系，提升应对能力。建议加强防火、抗震、防范地质灾害等综合体系建设，提升防范公共安全风险的能力；增加绿地避险空间和医疗资源的供给，不断改善公共服务质量，提高城镇对意外灾害的救济能力。
四
结论与讨论
（一）结论
本文构建了“三种功能—三个层面”的国土空间脆弱性研究框架，以荣成市为例进行国土空间脆弱性评价。结果显示，荣成市生态保护、农业生产和城镇建设功能导向下的国土空间脆弱性均较为稳定，脆弱性空间占比分别为12％、9％和10％。其中，生态保护脆弱性主要源于人类经济社会活动带来的压力和自然生态环境条件的约束；农业生产脆弱性主要是由耕作条件较差和农业配套设施缺乏造成的；城镇建设脆弱性主要是由自然条件和地质条件的约束造成的。基于上述分析，本文提出了相应的脆弱性应对策略，为国土空间规划编制和管理提供了重要依据。
本文可能的创新点包括：一是将国土空间的主导功能分为生态保护、农业生产和城镇建设，从全域、全要素的视角研究人与自然系统的脆弱性，提高了脆弱性研究结果作为决策依据的科学性和系统性；二是从压力、敏感性和应对能力三个层面来解构国土空间脆弱性，分析导致脆弱性的主要原因，增强对策制定的针对性；三是从布局优化、空间修补和生态修复、设施配套等角度出发，分功能、分区域地提出国土空间脆弱性的应对策略，促进国土空间治理能力的提升。
（二）讨论
1.逐步完善国土空间脆弱性研究的概念框架和评价指标体系
目前，国土空间的概念随着国土空间规划体系的确立逐渐引起学界的关注，但其内涵与特征尚未形成共识。未来，应逐步建立统一的国土空间概念框架，明晰国土空间脆弱性的构成要素和影响因素，明确研究对象与研究内容，根据综合性、可操作性等原则，逐步完善脆弱性评价指标体系。国土空间脆弱性评价应兼顾定性与定量方法的综合集成，发挥其在处理复杂系统问题方面的优势，逐步增强国土空间脆弱性研究的科学性、系统性与实用性。
2.注重典型区域的国土空间脆弱性评估研究
自20世纪70年代脆弱性的概念诞生以来，国内外学者已经在多个领域开展了脆弱性的实证研究，取得了一定成果。我国幅员辽阔，不同区域由于在资源环境和经济社会发展水平方面存在差异，面临的国土空间脆弱性问题与造成这些脆弱性的原因各有不同。在下一步的研究工作中，需要选取一些典型区域，有针对性地开展国土空间脆弱性研究，提出切实可行的应对措施，促进可持续发展。
3.应用于国土空间规划
2019年5月，中共中央、国务院印发了《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》，文件明确要求在资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价的基础上编制国土空间规划。国土空间脆弱性作为衡量资源安全、生态安全和国土安全的重要标准，应成为国土空间规划编制依据和基础。未来，需要将国土空间脆弱性研究纳入资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价研究框架中，对“双评价”的理论和指标体系进行完善。
来源：2020年06期《规划师》杂志
新媒体编辑：刘晓莹
审读：刘芳
文章全文详见《规划师》2020年06期
《国土空间脆弱性评价及优化策略——以山东省荣成市为例》
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