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基于多源数据的白洋淀流域国土空间利用评价马建辉1，3，4，范谋远2，刘 煜5，贾昊晨6（1.河北大学 经济学院，河北 保定 071002；2.吉林大学 东北亚学院，吉林 长春 130012；3.天津大学 管理与经济学部，天津 300072；4.河北大学 资源利用与环境保护研究中心，河北 保定 071002；5.中国政法大学 商学院，北京 100088；6.西南大学 数学与统计学院，重庆 400715）摘要：本文以“三生”功能为视角，基于卫星遥感、POI 和统计年鉴等多源数据，采用熵权法、加权综合指数法及耦合协调度模型，评价了白洋淀流域国土空间利用质量及其耦合度与协调发展度；借助标准差椭圆、Moran 指数等，对上述评价结果空间分布特征进行了分析。结果表明：白洋淀流域国土空间“三生”功能指数及综合指数均呈现西北-东南分布格局，方向性均较为明显，空间集聚度总体水平不高，且存在显著的正向空间相关性和空间溢出效应；“三生”功能协调发展度整体水平不高，空间上呈现西北高-东南低的分布格局。应充分发挥白洋淀流域国土空间利用质量的空间正相关性及溢出效应，促进“三生”功能协同发展。关键词：国土空间利用质量；多源数据；“三生”功能；耦合协调；空间集聚中图分类号：TU982.2 文献标志码：A 文章编号：2097-101X(2023)12-0053-09按照“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的原则，开展国土空间利用质量评价，深化对国土空间利用的科学认知，对实现经济高质量发展意义重大。基于传统统计数据开展国土空间利用质量评价已有较多研究1-10，对多源数据的利用则不够深入。随着数据的多元化，基于多源大数据的国土空间利用质量评价逐渐兴起，现有相关研究主要从生活功能11、生态功能12单一视角开展，综合评价还有待进一步深入研究。孔宇等13提出了基于多源数据评价国土空间利用质量的思路，并分别对城镇、农业和生态三类空间的评价给出了相应的指标体系，但未进行实证研究。本文以白洋淀流域为研究区域，开展基于多源数据的国土空间利用质量评价，为流域国土空间规划和利用管理提供决策依据。1 研究区域及研究方法1.1 研究区域白洋淀流域是指唐河、拒马河、府河等水系的汇水区域，属于海河流域，跨河北、北京、山西三个省（市），全流域面积为 31816 km2，流域界线长 1008 km14，主要位于河北省境内。考虑数据的可获得性和可比性，本文以流域内县级行政区为基收稿日期：2022-09-18基金项目：河北省社会科学发展研究课题“基于三生视角的流域国土空间利用质量评价”（编号：20200202009）第一作者：马建辉（1982），男，讲师，主要从事国土经济与统计相关研究。E-mail：第 12 期2023 年 12 月自然资源情报Natural Resources Information No.12Dec.2023 54自然资源情报2023 年 12 月本评价单元。由于流域边界与县域边界不一致，本文以白洋淀流域自然边界为参考，将县域面积 50%以上位于流域边界内的完整的县级行政区确定为最终的研究区，具体包括河北省行唐县、北京市房山区以及山西省灵丘县等 29 县（区）。1.2 指标体系构建及权重设定本文基于理论分析，参考现有文献，结合数据可获得性，最终确定评价指标体系，并利用熵权法对各指标进行赋权（表 1）。表1 白洋淀流域国土空间利用质量评价指标体系及权重准则层准则层权重指标层单位指标影响方向指标层权重生产功能0.3126夜间灯光年度 DN 均值-+0.3039地均固定资产投资总额万元/km2+0.1963单位耕地农作物产量t/km2+0.0540单位耕地灌溉面积hm2/km2+0.0405单位耕地机械动力kw/km2+0.0685地均二氧化碳排放量104t/km2+0.2791单位耕地化肥使用量t/km2+0.0577生活功能0.1993地区平均房价元/m2+0.1405人均农村居民点面积km2/万人+0.0252人均生态用地面积km2/万人+0.3102人均公共设施个/万人+0.1923人均生活服务设施个/万人+0.0353人均文体服务设施个/万人+0.0810风景名胜区数量个+0.1011公路网密度指数-+0.0670人均生活保障设施个/万人+0.0473生态功能0.4941植被覆盖指数-+0.1362生物丰度指数-+0.2940水域面积km2+0.3186生态系统服务价值-+0.2511 白洋淀流域自然边界矢量数据来源见参考文献 14，县级行政区边界矢量数据来源于自然资源部“全国地理信息资源目录服务系统”中公开的 1：100 万基础地理信息数据库。注：生态用地面积是指林地、草地和水域面积之和；生活服务设施包括购物服务、汽车服务、汽车维修、摩托车服务、餐饮服务、金融保险、生活服务和汽车销售 8 个方面；文体服务设施包括科教文化和体育休闲 2 个方面；生活保障设施包括公安系统、消防系统和医院 3 个方面。1.3 国土空间利用质量评价方法1.3.1 综合加权指数法本文采用综合加权指数法对各评价单元的国土空间利用质量进行评价，利用公式（1）分别计算生产功能、生活功能和生态功能指数，利用公式（2）计算国土空间综合利用质量指数。pijmipipjYWY?1 （1）pjppYWY?31j （2）其中，p 代表“三生”功能，j 代表评价单元，Yp代表生产功能、生活功能或生态功能指数，Wpi 55马建辉，等：基于多源数据的白洋淀流域国土空间利用评价第 12 期为第 p 个功能第 i 个指标的权重，Ypij代表第 p 个功能下第 j 个评价单元第 i 个指标的标准化值；Y 为评价单元的综合得分，Wp为根据熵权法计算的“三生”功能指数的权重。1.3.2 耦合协调度评价模型耦合协调度模型主要是通过耦合度 C 和协调发展度 D 对若干系统的相互关系和协调发展程度进行评价15。“耦合度”源于物理学中的概念，利用多系统之间的离差公式表征各系统间的相互作用程度，后被引入社会科学领域并得到广泛应用。普通采用的耦合度通过对两个及以上经济社会系统中所有系统值的几何平均数与算数平均数之比表征其相互作用和影响程度的大小16，对于 n 个系统 A1、A2、A3An，耦合度CA值计算公式如式（3）15-16所示。()nnnnAAAnnAAC11=（3）通过公式（3）计算，得出耦合度值区间为0，1。耦合度越大，说明各系统间离散程度越低；反之则越高。在耦合度的基础上，将各系统本身的发展程度纳入考虑，对二者进行几何平均计算，得到协调发展度，用以对各子系统间的协调发展程度进行评价。本研究借鉴王淑佳等15的研究成果，对公式（3）的耦合度计算公式进行修正，构建国土空间利用质量耦合协调评价模型（式 4、5），分析“三生”功能指数之间的协调关系（表 2）。CYD?（4）?3max32122321221331YYYYYYYYYYC?（5）其中，D 为协调发展度，C 为耦合度，Y1、Y2、Y3和Y分别为生产、生活、生态和综合功能指数，Ymax表示 Y1、Y2、Y3中的最大值。表 2 白洋淀流域国土空间利用耦合度与协调发展度等级划分标准耦合度 C/协调发展度 D区间协调程度协调对比度00.10)失调衰退极度失调型0.100.20)严重失调型0.200.30)中度失调型0.300.40)轻度失调型0.400.50)过渡协调濒临失调型0.500.60)勉强协调型0.600.70)协调发展初级协调型0.700.80)中级协调型0.800.90)良好协调型0.901.00优质协调型1.4 国土空间利用质量空间格局分析方法1.4.1 国土空间利用质量重心国土空间利用质量重心是指研究区域中各个方向上国土空间利用质量水平的均衡点，是研究区域中各评价单元的加权平均坐标点，计算公式见式 6和式 7。=njjnjjjYUYU11/（6）=njjnjjjYVYV11/（7）其中，j 代表研究区域的评价单元，n 为评价单元总数，U、V 分别表示研究区域国土空间利用质量重心的经度和纬度，Uj、Vj分别表示研究区域内第 j 个评价单元的重心的经度和纬度，Yj表示第 j个评价单元的国土空间利用质量。1.4.2 标准差椭圆方法标准差椭圆主要是通过长半轴（式 8）、短半轴（式 9）和旋转角（式 10）三个参数来定义椭圆，以直观描述区域某属性（本文指国土空间利用质量）空间分布的主要范围及方向。标准差椭圆的范围表征某属性的集中程度，其中心为属性重心；旋转角 56自然资源情报2023 年 12 月是顺时针偏离正北方向的角度，表示分布方向；长、短半轴分别反映属性值在主、次趋势方向上的离散程度，扁率的大小代表属性分布的方向性强弱。()=njjnjjjjjUYVYUY1212sincos （8）()=njjnjjjjjYVYUY1212Vcossin （9）()()()()()()=+=njjjjnjjjjnjjjnjjjnjjjnjjjVUYVUYVYUYVYUY1221222212212212212224tan（10）其中，U和 V分别为标准差椭圆的长半轴和短半轴，Uj和 Vj表示各研究区域与平均中心的坐标偏差，j、n、Uj和 Vj的含义同公式 6 和公式 7。1.4.3 Moran 指数本文利用全局 Moran 指数（Iq）和局部 Moran指数（Iqj）考察国土空间利用质量与邻近地区的关联模式。计算公式为：?njnjnkjkqqjqqknjnkqqjjkq2wYYYYYYwnI11111 （11）?nkqqknjqqjqqjqjYYYYYYnI112jkw （12）其中，q 代表生产、生活、生态或综合功能，j 和 k 表示不同县域，n 为县域总数，Yq代表所有县域第 q 个功能的国土空间利用指数均值，Yqj、Yqk表示第 j、k 个县域不同功能的国土空间利用指数值；wjk为空间权重矩阵w中的元素，代表第j、k 个县域的邻接信息，本文采用 Queen 邻接法则。1.5 数据来源考虑数据的可获得性，本文基于 2018 年的多源数据，对白洋淀流域国土空间利用质量进行评价。人口、农作物产量、农作物灌溉面积、耕地机械动力、固定资产投入和化肥使用量等数据来源于地方统计年鉴或统计公报；二氧化碳排放量来源于中国碳核算数据库；夜间灯光数据来源于中国研究数据服务平台（CNRDS）；风景名胜、文体服务、生活服务和公共设施等来源于高德开放平台的 POI 兴趣点；房价来源于房天下网站；道路网密度指数基于从 1：100 万基础地理信息数据（来源于自然资源部全国地理信息资源目录服务系统）中提取的路网数据计算得出；其他数据均从中国科学院地理科学与资源研究所的资源环境科学与数据中心获取，其中，生态用地、耕地、农村居民点及水域面积来源于中国土地利用遥感监测数据，植被覆盖指数来源于中国年度植被指数（NDVI）空间分布数据集，生物丰度指数和生态系统服务价值来源于中国陆地生态系统服务价值空间分布数据集。2 实证分析2.1 国土空间利用质量评价基于熵权法和综合加权指数法，分别计算国土空间生产、生活、生态功能指数和综合指数，利用ArcGIS10.2 的自然间断点功能分为 5 级（图 1）。总体而言，白洋淀流域国土空间生产功能指数整体呈现东南部较高、西北部较低的格局，而生活和生态功能指数则大体一致且与生产功能指数空间格局相反，这与白洋淀流域东南部地区经济相对发达，而西北部山区生态较好的实际情况相一致。生产功能指数较高的地区为莲池区、竞秀区、新乐市、定州市和安国市，莲池区和竞秀区是保定市主城区，而新乐市、定州市和安国市则邻近河北省石家庄市，说明区域性的主城区及邻近大城市的 徐新良.中国年度植被指数（NDVI）空间分布数据集.中国科学院资源环境科学数据中心数据注册与出版系统(http:/ 12 期区域生产功能指数相对较高；多山区的灵丘、涞源和阜平等西北部山区，其生产功能则处于较低水平。就生活功能而言，西北山区的生活便捷度和保障度相比于东南部经济相对发达地区差距较小，而其人均生态用地面积则比东南部地区高出很多，使得其生活舒适度较高，因此，其生活功能指数也相对较高；莲池区和竞秀区生活服务设施相对较为完善，房山区因其行政隶属北京且为山区，其生活服务设施完善程度和人均生态用地面积都较高，故上述地区的生活功能指数也处于较高水平。就生态功能而言，北部山区的植被覆盖度、生物丰度和生态系统服务价值均处于较高水平，因此其生态功能指数整体较高；而东部的安新县作为白洋淀主水域所在地，水域面积最大，生物丰度和生态系统服务价值也都处于较高水平，所以其生态功能指数也较高。国土空间利用质量综合指数整体上呈现西北高-东南低的分布格局，这与生态、生活功能指数相似，而与生产功能指数相反。其中，房山区和安新县的“三生”功能指数皆处于较高水平，西北山区的生态、生活功能指数的高水平有力弥补了生产功能指数的低水平，故上述地区综合指数均呈现较高状态；莲池区和竞秀区由于较高水平的生产、生活功能指数将综合指数拉升至次高水平。（a）生产功能指数（b）生活功能指数（c）生态功能指数（d）综合指数图 1 白洋淀流域国土空间利用质量分布格局2.2 国土空间利用质量空间集聚分析由图 2 和表 3 可知，白洋淀流域国土空间利用的生产、生活、生态和综合功能指数均呈现西北-东南分布的格局，且标准差椭圆扁率皆较大，方向 58自然资源情报2023 年 12 月性较为明显。具体而言，生产功能重心位于东南部的保定市主城区内，其标准差椭圆整体位于东南部，空间范围相对最小，这是由于生产功能指数较高的区域主要集中于保定市主城区及靠近省城的经济发达县区。生态功能重心大致位于西北的满城区、顺平县和易县三地交界处，标准差椭圆整体位于西北部，椭圆空间范围相对最大，这是由于生态功能指数较高的区域主要分布于西北广袤的多山县区。生活功能重心位于略偏东北的易县南部，标准差椭圆位置偏东部分布，空间范围相对较大，说明其相对于生产和生态功能方向性较弱而功能指数离散度较高。综合功能重心位于白洋淀流域的几何中心附近，其标准差椭圆也相对居中分布，空间范围与生活和生态功能相当，略高于生产功能。图 2 白洋淀流域国土空间利用质量重心及标准差椭圆表 3 白洋淀流域国土空间利用质量椭圆参数短半轴/km长半轴/km方位角/生产功能39.6566.7864.00生活功能52.8189.5375.98生态功能48.3190.9873.68综合功能51.9787.0777.33由表 4 可知，生产、生活、生态和综合功能指数的全局 Morans I 均为正，p 值均小于 0.01，说明它们均在 1%显著性水平下存在空间正相关，表现为高-高集聚或低-低集聚特征。由图 3 可知，在生产、生活、生态和综合功能指数的局部 Moran散点图中，大部分区县位于第和第象限，说明白洋淀流域国土空间利用质量存在显著的正向空间溢出效应，呈现明显的非均质空间集聚特征。59马建辉，等：基于多源数据的白洋淀流域国土空间利用评价第 12 期 注：*表示在 1%的水平下显著。表 4 白洋淀流域国土空间利用质量全局 Moran sI生产功能生活功能生态功能综合功能Morans I0.383*0.391*0.446*0.364*z4.1783.6524.0343.323（a）生产功能指数（b）生活功能指数（c）生态功能指数（d）综合指数图 3 白洋淀流域国土空间利用质量局部 Moran 散点图2.3 耦合协调度评价耦合度主要体现“三生”各功能之间的协同程度，协调发展度则表征良性耦合水平的高低。由图4 可知，白洋淀流域各区县协调发展度水平呈现西北高-东南低的分布格局，但整体水平不高，最高等级仅处于濒临失调状态，有 93.10%县域均在轻度失调及以下水平；而耦合度水平大体上呈现西北低-东南高的分布格局。其中，莲池区和竞秀区由于生产功能的高水平与生活、生态功能的低水平反差过大，故耦合度和协调发展度皆处于最低水平；东南部地区由于“三生”各功能水平相当但均处于低水平，故呈现出耦合度较高、协调发展度较低的状态；安新县由于“三生”各功能水平大体相当且皆不低，故协调发展度相对较高；西北山区则由于生产功能的低水平与生活、生态功能的高水平反差较大，故耦合度水平较低，但生活、生态功能的良 60自然资源情报2023 年 12 月性耦合使得其协调发展度偏高；房山区生态功能与西北山区相似，但生产和生活功能水平略高，故其耦合度与协调发展度相比于西北山区略强。3 结论与建议3.1 结论（1）白洋淀流域国土空间利用质量指数均呈现西北-东南分布格局，方向性皆较为明显。具体而言，生产功能指数东南部较高、西北部较低，而生活、生态功能和综合指数大体上与之相反，其中，生产功能和生态功能呈互补式分布格局。（2）根据全局和局部 Moran s I 分析可知，白洋淀流域国土空间利用质量存在显著的正向空间相关性和空间溢出效应，呈现明显的非均质空间集聚特征。（a）耦合度（b）协调发展度图 4 研究区耦合协调性评价结果图（3）白洋淀流域国土空间利用质量指数耦合度大体上呈现西北低-东南高的分布格局，协调发展度水平呈现较为规律的西北高-东南低分布格局，但整体水平不高。3.2 建议（1）白洋淀流域国土空间利用，应坚持系统、整体观念，从全局出发，统筹协调生产、生活和生态功能，推进区域国土空间利用质量协调均衡发展。东南部地区应注重生活和生态功能的提升，加强以生活服务和保障设施为代表的基础设施建设，提升城市绿化水平，增大人均生态用地面积；区域中心城区，如保定市主城区应重点加强城市生态环境建设，使生态功能与生产、生活功能相协调；西北山区应在保护生态的同时，进一步重视生产功能水平的提升，将产业发展方向与生态资源优势有机结合，大力发展旅游业、环保科技产业和新型制造业。（2）充分发挥白洋淀流域国土空间利用质量的空间正相关性和空间溢出效应，促进相邻县域之间的协同发展，实现区域间“三生”功能的均衡分布。（3）对雄安新区及周边地区进行生产建设以及发展的过程中，应当注意对白洋淀流域生态环境的保护，坚持“绿水青山就是金山银山”的发展理念，致力于“三生”功能高水平的协同发展。参考文献1 李广东，方创琳.中国县域国土空间集约利用计量测度与影响机理 J.地理学报，2014，69（12）：1739-1752.2 王良健，李辉，石川.中国城市土地利用效率及其溢出效应与影响因素 J.地理学报，2015，70（11）：1788-1799.3 贾占华，谷国锋.东北地区城市宜居性评价及影响因素分析：基于 20072014 年面板数据的实证研究 J.地理科学进展，2017，36（7）：832-842.4 香宝，任华丽，马广文，等.成渝经济区生态系统服务功能重要性评价 J.环境科学研究，2011，24（7）：61马建辉，等：基于多源数据的白洋淀流域国土空间利用评价第 12 期722-730.5 谢高地，张彩霞，张昌顺，等.中国生态系统服务的价值J.资源科学，2015，37（9）：1740-1746.6 李秋颖，方创琳，王少剑.中国省级国土空间利用质量评价：基于“三生”空间视角 J.地域研究与开发，2016，35（5）：163-169.7 张景鑫.基于“三生空间”的区域国土空间利用质量及耦合协调度评价：以苏南城市群为例 J.农业科学研究，2017，38（3）：57-63.8 王映月，李朦.西安市城市“三生”空间综合利用评价与耦合协调度分析 J.西部大开发（土地开发工程研究），2019，4（11）：8-14.9 郑雅.县域国土空间利用质量评价及提升策略研究：以湖北省通城县为例 D.合肥：合肥工业大学，2019.10 潘晓桦.基于“三生”空间视角的区域国土空间利用质量综合评价：以贵港市为例 D.南宁：广西师范学院，2018.11 朱玉娇，姚晓婧，陈伟，等.基于多源数据的福州市中心城区人居环境质量评价 J.应用生态学报，2020，31（8）：2721-2730.12 张磊，冯博.基于多源遥感数据融合的土地利用类型及典型树种分类方法研究 J.低碳世界，2020，10（12）：231-232.13 孔宇，甄峰，张姗琪，等.基于多源数据的国土空间高质量利用评价思路 J.中国土地科学，2020，34（5）：115-124.14 袁瑞强，宋献方.白洋淀流域界线数据全球变化数据大百科辞条 J/DB/OL.全球变化数据仓储电子杂志（中英文），2020.https:/doi.org/10.3974/geodb.2020.05.18.V1.15 王淑佳，孔伟，任亮，等.国内耦合协调度模型的误区及修正 J.自然资源学报，2021，36（3）：793-810.Evaluation of territorial space utilization in Baiyangdian Basin based on multi-source dataMA Jianhui1,3,4,FAN Mouyuan2,LIU Yu5,JIA Haochen6（1 College of Economics,Hebei University,Baoding 071002,Hebei,China;2 College of Northeast Asian Studies,Jilin University,Changchun 130012,Jilin,China;3 College of Management and Economics,Tianjin University,Tianjin 300072,China;4 Research Center of Resource Utilization and Environmental Protection,Hebei University,Baoding 071002,Hebei,China;5 Business School,China University of Political Science and Law,Beijing 100088,China;6 School of Mathematics and Statistics,Southwest University,Chongqing 400715,China）Abstract:On the basis of multi-source data including satellite remote sensing,POI and statistical yearbook etc.,this paper evaluates the territorial spatial utilization quality of the Baiyangdian Basin as well as its coupling degree and coordination development degree.The research means include the entropy method,the weighted composite index method and the coupling coordination degree model.It then analyzes the spatial distribution characteristics of the above evaluation results with the help of Standard Deviation Ellipse and Morans I.The results show that:Both production-living-ecological functions and the comprehensive index of the Baiyangdian Basin show a northwest-southeast distribution pattern,which indicates an obvious directionality;however,the overall level of the spatial agglomeration is not high and there is a significant positive spatial correlation and spatial spillover effect.The overall level of coordination development degree in production-living-ecological functions is not high,which has a high northwest and low southeast distribution pattern in space.The positive spatial correlation and spillover effects of territorial spatial utilization quality should be fully considered effectively to promote coordinated development of production-living-ecological functions in the Baiyangdian Basin.Keywords:territorial spatial utilization quality;multi-source data;production-living-ecological functions;coupling coordination;spatial agglomeration