基于生态位的区域建设用地空间配置研究——以扬州市为例

摘要

在我国快速城市化、工业化以及生态环境问题日趋加剧的背景下，建设用地出现了低效利用，因此如何提高建设用地利用效率，以最大程度的保护生态环境，以实现社会经济、自然生态可持续发展，是目前建设用地空间配置需要解决的主要问题之一。目前对于建设用地配置的研究主要从经济学与地理学两个视角展开，经济学视角的研究重点关注了建设用地配置效率，对资源环境禀赋、生态环境问题有所忽视，而从地理学视角的研究则重点关注地区发展过程中的资源环境禀赋，对建设用地配置效率重视程度不够，对于建设用地配置方法有待进一步改进。在建设用地空间配置过程中，各行政单元或空间栅格单元的建设用地配置数量或是否开发为建设用地是由其社会经济条件与资源环境禀赋所共同决定的。社会经济条件与资源环境禀赋在空间分布的不均衡决定了各单元在区域发展中处于不同的地位与功能，这与自然界不同生物具有不同生态位的特性具有共通之处。自然界不同物种生态位之间竞争、分化、共存的现象为建设用地空间配置过程中生态保护与经济发展矛盾的协调提供了借鉴意义，鉴于此，本文选择从生态位视角对建设用地空间配置进行研究。
　　论文从生态位视角研究建设用地配置，首先综合考虑土地利用的经济特性、社会及生态限制条件，根据生态位及其它相关理论，探索建设用地开发利用生态位测度方法;其次以不同单元的生态位大小为基础，研究为了取得最大综合收益，如何把一定建设用地数量配置给不同单元的方法，为目前新增用地指标配置提供直接科学依据;最后研究建设用地空间布局，即把一定数量的建设用地配置在空间上，优先配置给适宜度大的单元，以释放空间效应，提高建设用地配置效率。论文主要研究内容与方法具体见下:
　　1、研究建设用地开发利用生态位的测度。首先从空间上用景观安全格局方法构建扬州市的生态安全格局，并依此计算不同乡镇单元的自然生态位;其次论文选择影响经济发展的相关因子，并把该些因素空间化，运用最小累积阻力模型方法对建设用地的经济适宜性进行评价，由此计算不同镇的经济生态位大小;再次，利用经济生态位与自然生态位测度结果，根据生态-经济位测度模型，对生态-经济位指标进行测度。因为经济生态位、自然生态位只代表了建设用地配置目标的一方面，为了更好体现对经济、生态目标的追求，同时有助于把经济、生态目标纳入配置模型中，该指标越大，则意味着单位建设用地扩张带来的经济效益越大，而同时带来的生态扰动越小。
　　2、研究基于生态位的建设用地数量优化配置。以不同单元的生态-经济位大小为准则把既定数量的建设用地配置到不同乡镇，首先基于非线性优化模型求取研究区生态-经济位最大时的各镇建设用地数量，当然这种配置方式可能最具有效率—即能够取得最大的经济收益，同时产生了最小的生态负面效应，但考虑到建设用地作为一类公共物品，代表着未来发展机会，因此配置时还应兼顾地区公平;于是接下来基于不同乡镇的自然生态位、经济生态位，用熵值法对建设用地进行优化配置，求取了兼顾地区公平时各单元的建设用地数量，可为研究区指标配置方案提供多维参考借鉴。
　　3、研究数量约束下建设用地的空间布局。数量配置并不是建设用地配置的终点，因为建设用地具有空间特性，同时土地利用规划要求建设用地边界必须体现在空间上，作为空间管制的依据，因此，需要把研究区各单元建设用地数量配置在空间。配置时主要考虑建设用地的空间适宜度，即适宜度大的栅格应优先被转化为建设用地，同时还要考虑建设用地空间布局的紧凑性，于是我们基于生态位适宜度评价理论，构造建设用地生态位适宜度评价公式，评价空间栅格单元的建设用地开发适宜度，把建没用地优先配置给适宜度高的栅格，释放空间效应，优化建设用地空间布局。
　　本文的主要研究结论如下:
　　1、行政单元建设用地数量多少或空间单元是否为建设周地是不同维度的生态位竞争的结果。现实中建设用地利用的基本单元是行政区与空间栅格，一个行政区可得到的建设用地数量大小取决于其建设用地产出能力与相应的生态限制水平，同样微观栅格的属性是否可转化为建设用地也取决于其经济适宜度大小与生态限制，于是根据生态位理论可以把建设用地开发利用的基本单元作为生态位理论中的生态元，而行政单元的建设用地开发强度或空间栅格单元是否转化为建设用地则是空间单元经济生态位与自然生态位竞争的结果，因此建设用地具有生态位特征。建设用地扩张过程可认为是社会经济在空间上的映射，其扩张的路径、规模是经济生态位在空间上的扩张，而自然生态位的扩张由自然生态系统的物质、能量、信息流等一系列生态过程所决定，二者在空间上的态势构成建设用地开发利用的生态位特征，这是将生态位理论应用于建设用地空间配置研究的基础。
　　2、基于生态位的建设用地空间配置有效实现了经济效率与生态保护相互协调。以往建设用地配置单纯追求经济效益最大化，或是强化了生态保护的限制作用，很难将两者协调起来，而本文在生态位框架下有些实现了两者统一。先通过对建设用地经济生态位、自然生态位的分析，运用最小累积阻力模型对经济生态位进行测度，其反映了各空间单元建设用地开发经济效益的大小;再运用景观安全格局方法对自然生态位进行测度，其反映了各空间单元自然生态效益大小;并对经济生态位与自然生态位进行耦合分析，得到二者的相对大小——生态-经济位，明确了建设用地空间配置各单元的功能定位。以自然生态位、经济生态位、生态-经济位的测度结果为依据对建设用地进行配置满足了自然生态保护与提高建设用地利用效率的要求。
　　3、基于生态位的建设用地数量配置为建设用地管理提供了多样性选择。在建设用地数量配置过程中，文章分别构建了以生态-经济位为依据、效率优先的建设用地优化配置模型，与以自然生态位、经济生态位为依据、兼顾公平的建设用地优化配置模型，对扬州市规划期内的建设用地规模进行了优化配置。两种配置方案均显示出:扬州市北部为生态保护重点区域，南部沿长江地区位经济发展重点区域，基本构成生态与经济错位发展的格局;不同之处在于效率优先的方案，其建设用地配置更为集中，主要集中于南部市区与沿江各乡镇，而兼顾公平的方案，其建设用地配置结果相对分散，北部重点乡镇建设用地规模有所增加，南部则有所减少。两种方案为扬州市建设用地的管控提供了多样性选择。
　　4、数量约束下建设用地空间布局研究为微观建设用地空间定位提供了依据。文章在建设用地数量配置结果的约束下，根据建设用地开发利用生态位适宜性评价结果，对不同方案的数量配置结果，在空间上进行了布局，为扬州市建设用地管制边界的划定以及用地优先顺序提供了参考意见。结果实现效率优先的配置方案时建设用地空间分布更集中，新增用地主要分布在市区及江都市的主要乡镇;而兼顾公平时建设用地空间布局分布相对平均，新增用地在大多数乡镇都有分布，但建设用地的总体分布趋势未有变化，即扬州市南部的仪征、市区、江都一线。这表明未来扬州市建设用地开发重点在南部，而生态保护重点在北部，这种错位安排可使扬州市建设用地配置取得最大的经济利益与生态利益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义与研究目标

1．2．1 研究意义

1．2．2 研究目标

1．3 研究内容

1．4 研究方法与技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

1．5 研究区概况与数据处理

1．5．1 研究区概况

1．5．2 数据来源与处理

1．6 可能创新与不足

1．6．1 可能创新

1．6．2 研究不足之处

第2章 文献综述

2．1 建设用地扩张相关研究

2．1．1 建设用地扩张的本质

2．1．2 建设用地扩张的时空特征及驱动力研究

2．2 建设用地配置相关研究

2．2．1 经济学视角下建设用地配置研究

2．2．2 地理学视角下的建设用地配置研究

2．3 生态位理论的发展及其在土地利用研究中的应用

2．3．1 生态位理论的演变发展

2．3．2 生态位理论在土地利用中应用研究

2．4 文献述评及本研究出发点

第3章 基本概念与基础理论

3．1 基本概念

3．1．1 建设用地

3．1．2 建设用地空间配置

3．1．3 生态位

3．2 理论基础

3．2．1 可持续发展理论

3．2．2 自然生态理论

3．2．3 经济理论

第4章 建设用地开发利用生态位分析

4．1 建设用地开发利用生态经济效应分析

4．1．1 建设用地开发利用生态效应分析

4．1．2 建设用地开发利用经济效应分析

4．2 建设用地开发利用生态位内涵及特征分析

4．2．1 建设用地开发利用生态元

4．2．2 建设用地开发利用生态位

4．2．3 建设用地利用生态位特征

4．3 生态位视角下建设用地空间配置目标

4．3．1 自然生态位保护目标

4．3．2 经济生态位扩张目标

4．3．3 自然生态位保护与经济生态位扩张耦合协调

4．4 基于生态位的建设用地空间配置的逻辑框架

4．5 小结

第5章 建设用地开发利用生态位测度

5．1 自然生态位测度

5．1．1 基于景观安全格局的自然生态位测度模型

5．1．2 景观生态安全格局构建

5．1．3 自然生态位测度结果

5．2 经济生态位测度

5．2．1 基于适宜性评价的经济生态位测度模型

5．2．2 建设用地开发经济适宜性评价

5．2．3 经济生态位测度结果

5．3 生态-经济位测度

5．4 小结

第6章 基于生态位的建设用地数量配置

6．1 总体思路

6．2 效率优先时建设用地数量配置

6．2．1 模型优化配置目标

6．2．2 模型约束条件

6．2．3 模型求解

6．2．4 优化配置结果

6．3 兼顾地区公平时建设用地数量配置

6．3．1 信息熵在建设用地总量配置中基本思想

6．3．2 优化模型构建

6．3．3 模型求解思路

6．3．4 优化配置结果

6．4 小结

第7章 数量约束下建设用地空间布局研究

7．1 总体思路与布局原则

7．1．1 总体思路

7．1．2 布局原则

7．2 基于生态位适宜度建设用地空间配置模型

7．2．1 生态位适宜度理论阐述

7．2．2 建设用地生态位适宜度评价内容

7．2．3 空间优化配置设计

7．2．4 模型的程序实现

7．3 数量约束下建设用地空间布局方案

7．3．1 建设用地空间配置限制因素

7．3．2 建设用地空间布局优化方案

7．4 小结

第8章 主要结论与研究展望

8．1 主要结论

8．2 研究展望

参考文献

博士期间参与科研项目与发表论文

致谢