蓝色空间与典型经济要素的时空匹配性研究——以鄱阳湖生态经济区为例
时间：2023-04-25 10:40:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
肖 圣，多 玲 花*，邹 自 力，张 晓 平，官 炎 俊
(1.东华理工大学江西省软科学研究培育基地资源与环境战略研究中心，测绘工程学院，江西 南昌 330013；
2.中国地质大学(北京)土地科学技术学院，北京 100083)
蓝色空间包含传统的流域、湖泊、坑塘、滩涂、沼泽等湿地，也包含蓝色廊道、滨水绿地等不同地类，是城市生态系统乃至整个自然生态系统中不可或缺的重要组成部分[1，2]，不仅为社会发展提供水资源，而且在气温调节、心理保健、排水防洪等方面具有重要作用。蓝色空间对环境的调节作用与其组成特征、时空演变及空间匹配状况密切相关[3]，因此，在建设用地不断扩张、生态空间剧烈变化的背景下，调节蓝色空间与城市扩张、人口集聚、经济发展的匹配关系，能提高城市抵御极端气候的能力和居民生活宜居度，保障城市协调可持续发展。
目前，国内学者偏重于对湿地、湖泊等蓝色空间的景观面积形态[4]、结构特征[5，6]及功能效应[7，8]等进行探究[9，10]；
还有学者对水资源与其他要素的时空匹配协调性进行研究，如王亚迪等采用水土资源匹配系数、基尼系数分析河南省水土资源时空匹配协调程度及演变特征[11]，韩雁等通过基尼系数、不均衡模型等研究张家口水资源与社会经济发展要素的时空匹配特征[12]。国外学者主要研究蓝色空间的生态、社会、经济功能及其对人生理/心理健康的影响，如通过人口普查数据和地理编码数据分析德国人口的国籍与蓝色空间可达性的相关性[13]，研究蓝色空间对附近居民生活舒适度的影响[14]，认为蓝色空间作为治疗性景观，有助于身体、心理和社会环境健康[15-17]。综上，现有关于生态环境资源与各要素协调匹配关系的研究多以某区域(流域)的自然水体资源为研究对象，亦或研究单一生态因素与人口要素的时空协调匹配度，然而蓝色空间中水域并非离散单一，且蓝色空间与城市各方面发展息息相关，不应局限于人口因素，相关研究显示，人口、GDP等典型经济要素与生态空间变化紧密相关[18]。鉴于此，本文基于生态与经济协调发展原则，以鄱阳湖生态经济区为研究区，通过动态变化幅度、冷热点分析、基尼系数、泰尔指数、重心迁移模型等方法，从空间匹配角度探究该区域蓝色空间与人口数量、GDP总量的匹配度及时空演化特征，以期为优化鄱阳湖生态经济区整体空间结构以及实现人口、经济和生态协调发展提供科学依据。
1.1 研究区概况
鄱阳湖生态经济区[19]包含9市38县区，总面积51 117 km2，占全省面积的30.62%，人口占全省的49.01%，GDP占全省的57.04%，是江西省的核心地带(图1)，选取该区域作为研究区具有典型性。本文以2000年为基准期，结合国家经济发展划定2010年、2015年为时间节点，分析2000-2020年鄱阳湖生态经济区38个县区的蓝色空间与人口数量、GDP总量的时空匹配度变化规律，探究其空间布局合理性。
图1 研究区地理位置和土地利用类型Fig.1 Geographic location and land use types of the study area
1.2 数据来源
本文所需数据包括：1)2000年、2010年、2015年、2020年土地利用数据，基于Landsat 8/TM影像数据(从地理空间数据云、中国科学院资源环境科学与数据中心等网站获取)进行解译，根据中国科学院土地利用遥感分类标准[20]，将研究区地类划分为26小类，其中蓝色空间地类为自然、人工水体，包含湖泊、库塘、河流、滩地等；
2)各县区人口与GDP数据，来源于历年《中国县域统计年鉴》《江西统计年鉴》《国民经济和社会发展统计公报》以及各市区统计年鉴、各县区统计局相关资料，缺失数据用插值法或相关替代指标转换。
1.3 研究方法
本文采用动态变化幅度分析蓝色空间面积与典型经济要素(人口数量及GDP总量)的变化；
采用冷热点分析[21，22]探索蓝色空间和GDP总量的空间集聚特征；
采用基尼系数[23]描述蓝色空间与典型经济要素匹配的时序变化，参照基尼系数的固有分级[11]，以0.2、0.3、0.4和0.5为分界点，划分为完全匹配、相对匹配、匹配较合理、相对不匹配和完全不匹配5个等级；
采用泰尔指数衡量蓝色空间与典型经济要素匹配空间差异[24-26]；
采用重心迁移模型[27-29]、标准差椭圆[30-33]度量蓝色空间与典型经济要素的空间重叠性并揭示其空间演变趋势。
2.1 蓝色空间与典型经济要素的时序变化分析
由表1可知，研究区蓝色空间面积、人口数量及GDP总量总体呈增长趋势，其中以GDP总量增长最显著。具体可分为3个阶段：第一阶段(2000-2010年)各要素增长趋势不一，GDP总量大幅提升，缘于改革开放带来的社会快速发展；
第二阶段(2010-2015年)蓝色空间面积、人口数量和GDP总量增速减缓，这与城市发展模式密切相关，即初期国家大力推进生产建设，生态用地不断被建设用地侵蚀，GDP总量与人口数量持续增长，随着环境问题凸显，生态建设逐渐引起重视，强调生态环境保护，导致社会经济增速减缓；
第三阶段(2015-2020年)蓝色空间面积和人口数量增速再次加快，缘于生态修复、协调发展等理论的应用实施，提升了城市生态宜居水平并促进生态与经济建设协调发展。
表1 2000-2020年鄱阳湖生态经济区各要素动态变化幅度Table 1 Dynamic change amplitude of each factor in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020
2.2 蓝色空间与典型经济要素的空间集聚性分析
由图2可知，2000-2020年研究区蓝色空间冷热点空间分布差异明显，热点分布在研究区西北部的瑞昌、柴桑、濂溪及德安，冷点则稳定分布于南昌市区。其中，2000-2010年次热点分布于东北部的鄱阳县、乐平与昌江区，表明该区域蓝色空间相对周边增长较快，这与水利基本设施、农田水利及水土保持等工程的大力发展密切相关；
2010-2015年研究区内仅存在较少冷点，均集中于安义、进贤、青山湖等南昌县区，缘于南昌建设用地扩张，多中心发展模式逐渐形成，导致邻近发展中心的湖泊、水塘大量减少；
2015-2020年随着城市生态文明建设进一步推进，各县区逐渐重视生态空间的保护与修复，热点、次热点出现在瑞昌、庐山等九江城区，主要以生态修复及人工水体建设为主，冷点则位于红谷滩区，缘于红谷滩区中心城区建设快速发展对蓝色空间增长的制约。限于篇幅，本文选用更具代表性且空间表现较显著的GDP总量进行典型经济要素的集聚分析。由图3可知，2000-2020年研究区GDP总量热点、次热点集中于南昌市及其周边区域(鄱阳湖腹地)，并呈现沿南昌周边扩散趋势，与蓝色空间冷点分布范围大体一致，显示出中心城区大力发展经济对蓝色空间的制约作用。
图2 2000-2020年鄱阳湖生态经济区蓝色空间冷热点演化格局Fig.2 Evolution pattern of cold and hot spots of blue space in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020
图3 2000-2020年鄱阳湖生态经济区GDP冷热点演化格局Fig.3 Evolution pattern of cold and hot spots of GDP in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020
2.3 蓝色空间与典型经济要素匹配的时序演变分析
由图4可知，2000-2020年蓝色空间—人口的基尼系数较稳定，变化幅度较小，2020年为0.348，两者由相对匹配转向匹配较合理状态，但若维持现状，其基尼系数终将突破0.4警戒线。鄱阳湖生态经济区人口集中分布在鄱阳湖沿线的上饶市、九江市、宜春市，但研究区整体自然资源丰富，生态空间范围较大且水系河网密布，削弱了匹配度的差异，导致蓝色空间与人口数量多年保持匹配较合理状态。2000-2020年蓝色空间—GDP的基尼系数先增后减，但总体呈增长趋势。其中，2010年基尼系数为0.39，2015年为0.41，突破0.4警戒线，处于相对不匹配状态，2020年基尼系数降至0.375，回到匹配较合理状态。南昌、上饶东部及九江东南部等地区作为研究区的主要经济发展中心，国内生产总值占比持续增长，2020年共占75.76%，而这些区域分布于东部及东北部，与研究区主要水域异向分布，随着一系列高效益产业区集聚，二者匹配度逐渐降低。
图4 2000-2020年鄱阳湖生态经济区蓝色空间与典型经济要素基尼系数变化曲线Fig.4 Gini coefficient change curve of blue space and typical economic factors in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020
2.4 蓝色空间与典型经济要素匹配的空间格局分析
为更直观地反映各区域匹配不均衡性，利用泰尔指数分析鄱阳湖生态经济区各县区内部空间差异，并采用自然断点法将空间差异结果划分为5个层次，层次越高表明相对差异越大[23]。由图5a可知：1)九江、上饶蓝色空间与人口的匹配度差异较大，分别位于第五与第四层次，近年来两市蓝色空间沿水系呈弧形扩张，而人口逐渐向南昌迁移，导致蓝色空间与人口数量匹配差异较大。2)南昌、宜春作为研究区中心地区，以鄱阳湖水系为主要蓝色空间，且南昌为省会城市，人口集聚分布，其蓝色空间面积占研究区蓝色空间总面积的26.57%，人口占研究区总人口的38.29%，二者匹配差异不大，处于第三层次。3)景德镇、鹰潭、抚州蓝色空间与人口的匹配差异较小，位于第二层次，伴随二、三产业发展，三市生产生活基础设施逐步完善，中心城区及其周边地区成为人口集聚地，人口分布较均匀且城区周边具有一定范围蓝色空间，故三市蓝色空间与人口匹配较均衡。由图5b可知：1)上饶、九江和南昌的蓝色空间与GDP匹配差异较大，处于第四、第五层次。三市位于鄱阳湖生态经济区腹地，是主要的经济发展中心，均有一定的水资源，其GDP占66.02%，蓝色空间占85.41%，经济建设已形成连片规模，导致二者空间匹配差异较大。2)处于第三层次的宜春、景德镇和鹰潭蓝色空间占9.94%，GDP占23.68%，城市存在多个经济发展水平相似的区域(即多核现象)，除主城区外，其他经济水平较高的区域多与主城区距离较近，或为某产业发达县区，避免了分化差异，致使该区域整体蓝色空间与经济发展匹配度差异处于中等水平。3)抚州与新余蓝色空间与GDP的匹配度差异较小，其GDP占9.12%，蓝色空间则占3.61%，由于研究区内抚州只覆盖临川区、东乡区，新余只包含渝水区，这些地区经济产业分布与蓝色空间分布方向一致，故其蓝色空间与GDP匹配差异较小。
图5 2020年鄱阳湖生态经济区蓝色空间与典型经济要素空间差异格局Fig.5 Spatial difference pattern of blue space and typical economic factors in Poyang Lake Ecological Economic Zone in 2020
2.5 蓝色空间与典型经济要素匹配的空间演变分析
通过重心迁移模型和标准差椭圆分别探索局部和全局视角下蓝色空间与典型经济要素的重心分布特征及演变趋势(图6、表2)。
表2 2000-2020年鄱阳湖生态经济区蓝色空间与典型经济要素重心变动及分布特征Table 2 Change and distribution characteristics of centers of gravity for blue space and typical economic factors in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020
根据蓝色空间与人口重心距离变化(图6a)将研究区城市划分为3种类型：1)以上饶和九江为典型的距离增加型。上饶市位于研究区腹地，经济发展迅速，蓝色空间资源以鄱阳湖水系为主，但人口呈现向外迁移趋势，人口与蓝色空间分布趋势不一致，故其蓝色空间与人口的重心距离逐渐扩大。2)以南昌与抚州为典型的距离缩小型。南昌市为江西省核心区，蓝色空间有赣江、抚河与鄱阳湖等水系资源，随着城市建设发展，人们依水而居，逐步重视城市蓝色空间规划格局，其重心距离不断缩短。3)以宜春与景德镇为典型的距离波动变化型。宜春市蓝色空间主要为信江流域，无较大变化，其重心距离的变化主要取决于当地人口重心的迁移，而随着社会不断发展变化，不同时期人口重心趋势变化不一。
根据蓝色空间与GDP的重心距离变化(图6b)将研究区城市分为两大类：1)迁移距离剧烈变化型，主要有景德镇、抚州及上饶，均表现为2000年与2015年重心距离较大，2010年与2020年重心距离较小。2000年经济发展水平较低，开发程度低，经济建设未形成规模区域，同时人口重心与蓝色空间重心相距较远，生产活动中心大多为人口集聚处，且各区域GDP增长幅度不同，GDP主要生产区域受资本技术等条件影响远离蓝色空间重心,从而导致GDP与蓝色空间重心相距较远；
2010年经济发展迅速，受自然资源条件约束，人们生产生活逐渐沿水系聚集，重心距离大幅减小；
2015年经济水平再次提升，忽视生态环境的保护导致蓝色空间受到一定程度的侵占，同时城镇化建设不断向其他区域扩张，人口的重心距离增长加上规模产业区域的工业区位效应，导致蓝色空间与GDP重心距离进一步拉大；
2020年随着生态文明的建设，各城市逐渐重视生态修复与景观布局，如自然流域、人工湖、水库以及城市内部公园水体的建设，使城市蓝色空间与GDP重心距离不断缩减。2)迁移距离稳定变化型，如南昌、宜春及九江重心距离波动幅度较小(其中以南昌重心距离最稳定)，这些城市水体资源丰富，地理区位条件优越，经济建设发展迅速，城市结构布局更合理，发展格局稳定，故其重心距离变化较小。
注：由于吉安市和新余市分别只包含新干县与渝水区，各要素重心重叠率较高，重心变化很小，故未纳入分析。图6 2000-2020年鄱阳湖生态经济区蓝色空间与典型经济要素重心距离Fig.6 Distance between centers of gravity for blue space and typical economic factors in Poyang Lake Ecological Economic Zone from 2000 to 2020
由表2可知，标准差椭圆的变动具有一定的方向性，且与重心的移动具有一定关联。全局视角下各要素总体呈东北—西南分布格局，其中典型经济要素重心坐标总体迁移范围不大，人口与GDP的重心方位角在47.99°～50.54°之间，波动幅度较小。2000-2020年人口要素重心方位角逐渐增大，短轴增加，长轴减小，表明南—北方向上的扩张强度弱于东—西方向上的收缩强度，主要方向上分布的离散程度在减缓；
GDP与蓝色空间重心变化趋势大体一致，方位角呈增加—减小—增加趋势，短轴增加，长轴缩减更明显，表明东西方向收缩强度大于南北方向扩张强度。蓝色空间与人口、GDP重心移动路径总体趋势一致，这与研究区当前发展方向基本相符，缘于多年来昌九一体化、鄱阳湖生态经济区、长江中游城市群等战略的影响，促使资本、技术、劳动力等要素向东北部转移。GDP、人口及蓝色空间等要素长半轴逐渐缩短，但幅度较小，表明经济发展空间分布在主要方向上逐渐集聚，但集聚程度有限，而短半轴在研究期内有一定增长，总体呈现长轴缩短、短轴延伸趋势，各要素趋势一致，表明该阶段研究区域内蓝色空间与典型经济要素空间格局相对平衡。
本文以鄱阳湖生态经济区为例，通过动态变化幅度、热点分析、泰尔指数及重心迁移模型等方法，结合人口、GDP 典型经济要素探究其与蓝色空间的时空匹配程度，从总体变化以及二者之间匹配的时序变化、空间差异格局与演变趋势等方面进行研究，得到以下结论：1)2000-2020年研究区蓝色空间、人口数量及GDP总量总体呈上升趋势，其中人口与GDP增长速率较快，这与相关城镇化研究结论相一致[34]。同时蓝色空间与GDP要素的动态变化在空间上呈现出一定的集聚特征，蓝色空间变化中冷点较多，分布于南昌市，热点则分布于研究区西北部；
GDP变化的热点分布则与之相反，其热点的空间位置与蓝色空间冷点位置基本吻合，显示出二者存在一定联系，印证了生态与社会经济发展之间的紧密关联[35]。2)2000-2020年研究区内蓝色空间与人口、GDP总体上处于匹配较合理状态，但匹配度呈现下降趋势，其中以2015年各城市的不匹配程度最明显，蓝色空间与GDP的基尼系数超过0.4警戒线，印证了生态要素与社会经济协调发展仍存在一定距离[36]。同时，二者的空间匹配差异程度与城市自身条件、发展格局有关：地理位置优越、资源丰富的城市，建设发展受蓝色空间限制较小，易形成人口及产业核心区，呈单核集聚分布，GDP水平较高，故匹配差异程度较大；
而资源条件有限的城市区域未能形成一定规模的生活、生产集聚中心，建设生产点多零散分布，形成“多核分布”现象，GDP水平较低，且存在一定范围蓝色空间，故其匹配差异程度较小。3)从匹配程度的演变趋势看，各要素重心迁移距离主要取决于经济要素的发展布局，局部视角下各地级市的重心迁移距离与各城市的蓝色空间分布、经济要素发展状况密切相关，全局视角下各要素的空间演变趋势一致，变化幅度不大，各要素总体呈现东北—西南分布格局，其中以东西方向收缩为主，匹配较为均衡。
本研究尚存在一定的局限性：1)蓝色空间与典型经济要素的时空匹配过程是多要素综合作用的复杂动态过程，本文选取的典型经济要素较少，缺乏由蓝色空间与社会经济两方面构成的全面评价体系，未来可考虑纳入工业化水平、经济类型结构、资本投入等因素，对蓝色空间与社会经济协调匹配程度进行综合评估；
2)城市多核发展与单核发展的协调性相差较大，经济建设格局对蓝色空间与经济要素的匹配性影响较大，未来需着重考虑城市中心结构，使匹配度不断提升，达到最佳综合效益。
