县级国土空间规划分区方法探索——以湖北省黄梅县为例

doi:10.31497/zrzyxb.20221106

县级国土空间规划分区方法探索——以湖北省黄梅县为例

王子健^,¹^,², 黄亚平², 谢来荣^,³

1.湖北省规划设计研究总院有限责任公司，武汉 430064

2.华中科技大学建筑与城市规划学院，武汉 430074

3.武汉华中科大建筑规划设计研究院有限公司，武汉 430074

Exploration on the method of county-level territorial planning zoning: A case study of Huangmei, Hubei

WANG Zi-jian^,¹^,², HUANG Ya-ping², XIE Lai-rong^,³

1. Hubei General Institute of Planning and Design Co., Ltd., Wuhan 430064, China

2. School of Architecture and Urban Planning HUST, Wuhan 430074, China

3. Wuhan Huazhong University Building Planning and Design Research Institute Co., LTD, Wuhan 430074, China

通讯作者: 谢来荣（1985- ），男，江西高安人，注册规划师，研究方向为国土空间规划。E-mail: 328058643@qq.com

收稿日期: 2021-10-9 修回日期: 2022-01-24

基金资助:

国家重点研发计划(2018YFD1100302)

Received: 2021-10-9 Revised: 2022-01-24

作者简介 About authors

王子健（1995- ），男，湖北荆门人，硕士，研究方向为国土空间规划。E-mail: 760571517@qq.com

摘要

国土空间规划分区是在统一联动的国土空间分区管控体系中为弥补中微观尺度结构性管控作用缺失而提出的新的分区层级，其技术方法研究具有重大的理论和实践意义。在分析空间治理“精明化”“精准化”“精细化”要求、对比不同分区逻辑的空间分区方法的基础上，利用空间分析、多元统计、加权Voronoi图等技术方法，从主体功能“点轴”发展规律出发，研究构建了定性与定量相结合的分区方法，并以黄梅县为案例进行了实证研究。研究表明：本文方法能够有效划定符合《市级国土空间总体规划编制指南（试行）》中一级规划分区内涵的分区单元，弥补了规划分区方法的缺失；依托功能发展结构的“自上而下”分区逻辑有效将空间结构管控内涵融入规划分区，实现了对空间结构的引导和管控；通过加权Voronoi图模型，识别空间的最优功能导向，提高了规划分区的科学性、技术性。

关键词： 规划分区; 加权Voronoi图; 国土空间规划; 分区管控; 主体功能区

Abstract

Planning zoning is a new zoning level proposed by the unified land and space zoning management and control system to make up for the lack of structural management and control at the meso-micro scale. The research on its technical methods is of great theoretical and practical significance. Based on the analysis of the requirements of "shrewdness", "accuracy" and "refinement" of spatial governance and the comparison of spatial zoning methods with different zoning logics, this paper studies and constructs a zoning method combining qualitative and quantitative methods from the development law of the main function "point axis" by using technical methods such as spatial analysis, multivariate statistics and weighted Voronoi diagram. In addition, this paper conducts an empirical study with Huangmei as a case. The research shows that: (1) The method in this paper can effectively delineate the zoning units in line with the connotation of primary planning zoning in the "Guidelines for the Compilation of Municipal Land and Space Master Plan (Trial)", which makes up for the lack of planning zoning methods. (2) Relying on the "top-down" zoning logic of functional development structure, the connotation of spatial structure management and control is effectively integrated into the planning zoning, realizing the guidance and management of spatial structure. (3) Through the weighted Voronoi diagram model, the optimal function orientation of space is identified, which improves the scientificity and technicality of planning zoning.

Keywords： planning zoning; weighted Voronoi diagram; territory spatial planning; zoning control; main functional area

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本文引用格式

王子健, 黄亚平, 谢来荣. 县级国土空间规划分区方法探索——以湖北省黄梅县为例[J]. 自然资源学报, 2022, 37(11): 2837-2855 doi:10.31497/zrzyxb.20221106

WANG Zi-jian, HUANG Ya-ping, XIE Lai-rong. Exploration on the method of county-level territorial planning zoning: A case study of Huangmei, Hubei[J]. Journal of Natural Resources, 2022, 37(11): 2837-2855 doi:10.31497/zrzyxb.20221106

国土空间规划分区（下文简称“规划分区”）是对国土空间保护开发做出的综合部署和总体安排，科学划定实施层级规划分区对推进空间治理现代进程具有重要意义。2020年9月自然资源部颁布了《市级国土空间总体规划编制指南（试行）》（以下简称《指南》）明确了规划分区的类型及内涵，但对于其定量技术方法并未明确规定。原城乡规划、土地规划通过对用地空间进行空间规划分区分类实现对空间资源配置及功能引导与管控，可以说空间规划分区与土地用途分类是空间性规划的硬核技术，也是区别于其他类型规划的关键技术。回顾曾经空间规划分区的研究与实践，目前还尚未形成能够很好适应规划分区要求的定量分区方法。定量分区技术方法的缺失已经成为当前规划编制中亟待解决的现实问题，因此亟需探索兼顾理论性与实施性的定量化分区方法。

1 规划分区方法的研究综述

1.1 常见空间分区方法

空间分区是分区管控的前提，依据分区管控目的的不同，其分区方法也有所不同。按分区逻辑对常见空间分区划定方法进行总结，可以归纳为以下三类：预设单元综合指标判别法，基于可比单元的分区方法，基于空间节点的定性分区方法（表1）。

表1 常见空间分区方法

Table 1 Common methods of spatial partitions

	预设单元综合指标判别法	基于可比单元的分区方法	基于空间节点的定性分区方法
分区逻辑	“一级政府、一级事权”的管理逻辑	“自下而上”的适宜性分析逻辑	“自上而下”的统筹协调逻辑
方法要点	分区单元类别，评价指标体系构建	空间本底条件分析	核心节点确立与空间归属判断
关注重点	主体责任的落实	空间的合理利用	资源的宏观调配
主要应用场景	国、省级主体功能区划，村庄分类规划	土地规划用途分类、建设用地空间管制区、建设适宜性分区、生态功能区划	区域经济分区、城市功能分区、生活圈分区
优点	分析数据获取方便，便于成果实施	具有较高的准确度	较好地体现主体功能的相对性，宏观把握地域分区规律
局限性	没有考虑功能与空间之间的复杂联系	忽视了宏观决策对空间功能布局的影响，对外部条件考虑不足	节点的选择过于依赖规划师对地方的深厚理解和丰富的经验
分区逻辑图示

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1.1.1 预设单元综合指标判别法

预设单元综合指标判别法按照“一级政府、一级事权”的规划管理逻辑，首先将依据人口密度、GDP、政策导向等条件修正后的行政区作为预设分区单元，然后从资源环境承载力评价、开发利用强度、功能适宜性评价与未来发展潜力等要素出发，构建判别预设单元类别的指标体系^[1⇓⇓-4]。该方法以确定分区单元类别和构建判别指标体系为重点，可以较为有效地划定出具有战略引领作用的政策性分区，如主体功能区划和村庄分类；但对于实施层级空间规划分区而言，预先设立的分区单元割裂了功能与空间之间的复杂联系，忽略了功能的空间性和动态性，难以直接向下指导土地用途细分。

1.1.2 基于可比单元的分区方法

基于可比单元的分区方法以空间网格、地类图斑或依据人口经济等条件综合划定的具有可比性的地域单元作为基本评价单元，在对空间本底条件进行全面分析和评价的基础上，采用GIS技术、元胞自动机、聚类分析等方法对基本评价单元进行单一和混合功能类别判断，并组合推导出分区结果^[5⇓⇓-8]。基于可比单元的分区方法是典型的“自下而上”的空间分析逻辑，能够划定出高可信度的土地用途，多用于土地用途分类的划定，其关注重点是“每块土地的适得其用”。

1.1.3 基于空间节点的定性分区方法

基于空间节点的定性分区方法遵循“自上而下”的统筹协调逻辑，区划思想起源于德国地理学家克里斯塔勒的中心地理论。这一方法首先通过专家集成法、主体因素法等定性方法确定对分区具有重大影响的节点要素，然后在了解这些节点的属性、空间布局和相互关系的基础上确定节点周边空间的归属，形成由若干节点区组成的分区方案，这一过程中通常利用到空间引力模型、空间聚类、网络关联度、Voronoi图来确定空间的归属^[9⇓⇓-12]。18世纪50年代，基于空间节点的定性分区方法从经济地理领域进入城市规划领域^[13]，并随着20世纪70年代美国经济区域划分（Economic Area，EA）（美国经济区划划分由美国经济分析局于1977年进行的经济区划，其主要目的是确定落实区域经济政策的空间载体。）工作的开展得到广泛推广，成为西方经济分区中最为重要方法，如今也用于区域功能组团和生活圈的划定^[12]。该方法以节点的选择和空间的节点归属为重点，是通过锚定重要节点进而实现对空间整体结构的管控和引导，可以形成较好的结构性管控体系，但由于技术工具和理论模型上存在不足，在实践中节点的选择主要依赖规划师的丰富经验和对地方的深厚理解。

1.2 现有空间规划分区审视

梳理现有空间分区方法，对照空间规划改革及治理现代化要求，现有常见空间分区方法在分区管控形式方面有以下不足：

（1）以全域全功能统筹协调为目的的划定方法讨论尚未开展。改革开放以来分区方法讨论多以政策性和实施性分区为主，旨在划定具有战略引领或土地用途管控作用的空间分区，虽然过去城市规划领域也有部分符合结构性管控逻辑的分区方法研究，但其更多聚焦于城镇空间和城镇功能，以全域全要素统筹协调为目的的分区方法讨论尚未开展。

（2）以主体功能为基础的分区工具尚不成熟。市县级国土空间规划分区工具多以资源环境承载力、开发利用强度与未来发展潜力等空间本底条件判断为基础划定功能分区单元，侧重于对城市功能的负调控^②（② 源自生物学，是指对不利进程进行阻遏的调控方式，与正调控相对。），依托主体功能空间演变规律的正面分区工具研究尚不成熟。

2 空间治理现代化要求下规划分区划定方法的构建思路

为满足空间治理现代化的需要，本文从空间治理的“精明化”“精细化”和“精准化”三个方面探索规划分区划定方法的构建思路。

2.1 以主体功能发展结构为核心分区依据

管控要求愈发“精明化”，各级分区职责明晰、分工明确，分区方法不尽相同。随着“多规合一”导向下的国土空间规划改革的推进，目前已经形成以主体功能区划为龙头的三级各司其职、统一联动的功能分区体系，从“战略性”“协调性”和“实施性”的角度可以分解为主体功能区划、规划分区和土地用途管控。主体功能区划主要目的是在宏观视角下表达地域功能的总体布局^[14]，属于战略引领的范畴；规划分区主要目的是在主体功能区划的基础上进一步解决“空间结构合理组织”的问题；土地用途分类主要目的则是对土地用途的具体安排。三级功能分区体系的管控要求各有侧重，因此规划的尺度、管控的作用以及分区的内容和方法也不尽相同，各级分区体系需要紧紧围绕既定的管控要求进行分区划定。

本文基于规划分区的结构性管控要求，提出以主体功能发展结构为核心依据的分区思路（图1）。虽然规划分区的最终目的是用以指导土地的使用，但相比较于每一寸微观土地的适得其用，规划分区更加关注城市功能的协调与统筹，也就是落实对国土空间功能的结构性管控。这是由规划分区在“多规合一”的空间管控体系中的定位决定的，也是规划分区区别于其他空间管控最本质的区别。空间结构作为城市空间相互作用规律的解释，是指引城市空间布局结构优化的有效依据^[15]。空间结构是以研究重点关注对象为主体构建，如城市建设发展方面以城市功能服务中心和重大交通廊道为要素构建空间发展结构，在生态资源保护方面有学者提出以“斑块—廊道”结构作为城市基本骨架^[16]。因此本文提出从主体功能发展角度构建空间结构体系，即主体功能发展结构，并在此基础上构建规划分区的技术方法，以落实主体功能的结构性管控要求。

图1

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图1 以功能空间结构为依据的分区思路

Fig. 1 Partition method based on functional space structure

2.2 以数理模型分析方法为主要分区工具

管控内容更加“精准化”，需要纳入“一张图”信息平台，精准量化成为基本要求。当前建立国土空间规划“一张图”基础信息平台是为了达到管控、监督检测切实有效而做出的重大转变。在过去分区管控实践中，以抽象化和标语化表达的成果往往难以落实，其最主要原因是这部分管控内容含糊不清、权责主体不明，无法对实施者和行动者有直接的指引，管控内容也难以监督和检测。因此，要以客观定量的方式确定管控要求，界限分明地确定管控边界，以确保管控内容能够完整向下传达，同时可监督和监测，这样才能保证对各类实施行为的有效管理。

唯有反映主体功能演化规律的数理模型分析方法，才能满足规划分区管控内容的“精准化”要求。规划分区的本质是在全域国土空间范围内对主体功能进行统筹协调，其中主体功能是抽象的非典型功能，国土空间更是复杂的巨系统，因此以协调主体功能在国土空间中布局为目的的规划分区更是无比复杂的，而且“一张图”信息管理平台也要求规划分区探索更加科学、更加精准的定量化技术工具。纵观当前各类研究的分析方法，只有数理模型分区方法能够较为容易应对这一难题。数理模型分析方法适用于解构复杂的事物，使其条理化、逻辑化和明了化，具有表述简洁清晰、推理直观、方便和精准的特点^[17]。因此，构建一种能够解释主体功能区发展和演变规律的数理模型作为规划分区的主要分区工具，是本文研究的重点。

2.3 基于主体功能思想构建分区类型体系

管控体系走向“精细化”，以国土功能安排为主线，各级分区上下贯通、逐级深化。不同空间尺度下国土空间使用方式管控的目的和形式不尽相同，也正由于此，目前形成了国家省—市县—镇乡自上而下的三级分区体系。同时，国土空间规划的实质是对人类空间使用行为的组织和安排^[18]，只有通过对国土空间使用方式的控制和安排，才能真正建立起与不同空间层级之间的联系，解决原有空间规划存在的冲突、形成内部统一，因而三级分区管控体系从宏观到微观、从抽象到具体逐级细化为以宏观功能分工为目的的主体功能区划、以深化主体功能以指导功能布局为目的的规划分区、以安排具体的地域功能为目的的土地用途管控。因此，在具体的分区划定中需要以国土功能安排的内在逻辑为线索，建立起各层级之间“上下联动”的传导机制。

以主体功能思想为基础进一步深化规划分区类型体系，以确保分区管控体系的协调统一。如果说，主体功能区划是国土空间格局的宏伟目标，土地用途管控是具体的行动措施，那么规划分区就是将这一目标与行动串联起来的桥梁，这要求规划分区在“优化开发—重点开发—限制开发—禁止开发”以及“城镇—农业—生态”等抽象的主体功能类别的基础上再进一步细化，以确保其能够有效衔接用途细分。为更好地与主体功能区划衔接，本文依据主体功能分类的“职能论”和“政策论”思想^[19]，融合分区类型的功能向度和强度向度，在“城乡生活—农业生产—生态保护”功能向度的基础上对其功能强度进行细分，形成介于抽象主体功能和具体土地利用功能的分区类型：生态保护、生态控制、农田保护、农业与乡村发展、城镇发展五类核心功能和其他空间功能。其中，由于农业生产功能与城乡生活功能的低强度类型区具有高度耦合特性，因此将其确定为农业与乡村发展类型；其他空间功能区是指海洋发展区和矿产能源发展区等并不普遍的特殊功能区。

3 基于加权Voronoi图的国土空间规划分区方法构建

基于加权Voronoi图的国土空间规划分区方法由结构体系构建、理论分区划定、分区单元检验与修正三个核心步骤构成。首先，在剖析功能核点和联系廊道特征的基础上，构建功能空间结构要素的识别方法，提取出影响国土空间功能演变的节点和廊道，为理论分区划定提供科学依据；其次，依据“点—轴”结构性要素对临近空间的影响作用，以加权Voronoi图为主要工具确定功能核点和联系廊道周边空间的最优归属，组合形成理论分区；最后，依据多种规划影响要素，从微观视角对理论分区进行校验和修正，提升规划分区的科学性、准确性和可实施性，得到最终分区结果（图2）。

图2

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图2 基于加权泰森多边形的规划分区方法技术路线

Fig. 2 The technical roadmap of planning zoning method based on weighted Voronoi diagram

本文使用的数据包括有第三次国土调查DLTB、永久基本农田、生态保护红线、交通线路矢量等空间数据，国土空间规划双评价和国土空间开发保护格局等规划成果和规划资料，以及遥感影像。

3.1 构建“点—轴”结构体系，形成主体功能结构性管控的科学依据

本研究在主体功能空间演变规律剖析的基础上，创新提出以主体功能的“点—轴”发展规律作为分区划定的核心依据。虽然主体功能是于2007年颁布的《国务院关于编制全国主体功能区规划的意见》中首次提出的，但对于主体功能区演化规律的研究早已开展。主体功能区是由主体功能组织在一起的具有内在功能联系的空间集合。过往研究认为城镇地域空间是以圈层扩张和“轴带”蔓延的方式进行演化的^[20,21]，并影响外围农业、生态等功能空间的布局，这些研究中所指的城镇地域空间实质上就是城镇主体功能区。如果跳出城本位视角就会发现这一现象并非城镇独有的特征，其他地域功能也都具有沿“点—轴”结构向内集聚和向外扩散的演变机制，只是其中城镇功能的作用更为显著。正如盛科荣等^[22]、朱纪广等^[23]从发生学角度对地域功能研究的结论：地域功能是通过集聚和扩散机制、连结和合作机制、竞争和迁移机制共同推动国土空间功能格局发展和演变的。在这一思想下，其中各类主体功能区之间的相互渗透成为影响主体功能布局的核心要素，基于此本文提出功能核点的概念，用以描述主体功能区集聚和扩散特征：功能核点是主体功能区内部空间相互联系的枢纽节点，也是对外渗透作用的发生元，对于一个特定的主体功能区而言，其中可能存在一个或多个相互联系的功能核点，主体功能对区域的绝对优势也可以理解为是功能核点向外深化功能联系的结果。此外城乡发展和生态主体功能中动态要素的流动也是推动功能空间演变的重要因素^[24,25]，其表现为轴带蔓延的特点，因此还需要在功能核点的基础上加入功能廊道的因素。

3.1.1 功能核点识别方法

功能核点作为一定范围内该功能的成长节点，具有功能上的显著性和发展要素的集聚性，通过这两个特征对功能核点进行识别，分为“筛选”和“校验”两个步骤。第一，以功能上的显著性作为功能核点的筛选条件，例如生态保护方面应从重大自然保护体系中选取相关要素作为功能核点，如自然保护地、自然保护区等；城镇发展方面应将城镇建设集中且成规模的地区作为功能核点；乡村发展方面应当将中心村、重点村等作为乡村发展的功能核点。第二，设置一定范围内同类功能空间密度条件作为功能核点的校验条件，以剔除不满足条件的功能核点，由于各类功能核点集聚效益和向外作用所影响的范围不尽相同，不同功能核点的辐射范围和阈值范围需要有针对性地设置。

3.1.2 功能廊道识别方法

功能廊道是功能要素横跨自然和人工环境的“轴带”结构，具有克服空间阻力的特征，其间要素的流动会自发选择阻抗较小的路径^[26]，基于这一特征，研究选择累计阻抗法识别功能廊道。首先依据不同功能要素流动的特征和差异性分别建立阻抗表面，其次考虑到功能廊道在空间上具有一定的冗余性^[27]，研究采用累计阻抗法确定重要功能聚集地之间的最优和部分次优路径，并以此作为功能廊道的实体空间范围。此外农田保护主体功能区不具有相互之间要素流通的特点，因此廊道构建中不考虑这一功能类型。

3.2 统筹“点”“轴”两类空间功能结构要素，划定理论分区

3.2.1 利用加权Voronoi图划定规划分区底图

主体功能区与邻域空间交互的过程可以理解为每个主体功能区从内部核心向外渗透的过程，这一过程遵循“距离衰减律”的制约，因功能核点的空间吸引力和扩散能力不尽相同，导致功能区之间过渡区的归属难以判断。Voronoi图实质上是依据空间距离确定空间的最优节点归属，加权Voronoi图则是在其基础上将其划分依据进行扩充，其可以用以计算在“距离衰减律”制约和其他多种条件影响下空间的最优归属^[28,29]。使用加权Voronoi图可以较好地解决“空间的归属”问题。

功能核点作为主体功能区的核心枢纽，其对外渗透能力强度是影响其主体空间范围的主要因素，因此在利用加权Voronoi图划定规划分区底图时，以功能联系紧密度、功能发展适宜度和功能对比修正系数三个部分的乘积作为分区权重，前两个指标分别表示功能核点对外渗透能力的内在因素、外在因素，与对比修正系数共同构成对外渗透能力强度指数。

（1）功能联系紧密度

功能联系紧密度S_n是由功能核点所缔造的同类功能间内在联系的强度。本文以一定范围内功能核点受同类功能图斑的叠加引力势作为功能联系紧密度的评价标准，为方便数据获取，将图斑面积作为引力势的计算条件，又由于同类功能下不同土地利用方式的功能实际收益具有差异，因此在图斑面积的基础上加入修正系数以反映该区域下各种土地使用方式的功能实际收益，对于其中一个核点n来说，功能联系紧密度可表示为：

（1）

S_{n} = \sum_{i = 1}^{k} \frac{{A^{n}}_{i} \times {δ^{n}}_{i}}{{d_{n i}}^{2}}

式中： ${A^{n}}_{i}$ 、 ${δ^{n}}_{i}$ 分别为核点n内第i块图斑的面积（km²）、利用方式对功能n的修正系数； $d_{n i}$ 表示图斑i到核点n的距离（km）。

（2）功能发展适宜度

功能发展适宜度是指外部条件对功能发展所产生的作用，除资源本底条件以外，政策、规划等主观要素也是功能发展的重要影响条件，因此提出兼顾主客观要素的功能发展适宜度评价方法，以功能核点辐射范围内空间功能发展适宜度的平均值来指代功能核点的功能发展适宜度。借助ArcGIS软件对主客观要素进行单项评价和集成评价，进而得到评价结果（图3）。在客观要素评价方面，在国土空间“双评价”结果的基础上，依据功能之间的差异，选取生态保护与生态控制、农田保护、城镇发展、农业与农村发展5个领域共计31项指标作为功能发展适宜度的评价要素（表2）；在主观要素评价方面，从区域协调要求、区域统筹安排、地方发展诉求三个方面遴选评价要素（表3）。

图3

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图3 功能发展适宜度评价技术路线

Fig. 3 The technical roadmap of functional suitability evaluation

表2 空间功能适宜性评价指标体系表

Table 2 The index system of spatial function suitability

类型	评价指标
生态保护与生态控制	生态功能重要性	水源涵养功能、水土保持功能、生物多样性
生态保护与生态控制	生态环境脆弱性	生态系统完整性、水土流失脆弱性、土地沙化脆弱性
城镇发展	资源环境承载潜力	后备适宜用地潜力、水资源供给适宜性、环境与气候适宜性、灾害风险度
城镇发展	社会经济发展基础	交通优势度、基础设施保障度、社会经济综合水平、人口集聚水平、城镇建成区发展水平
农田保护	土地资源	土地可利用度、土壤质地、土壤污染安全性
	水资源	水资源丰度、水体质量
	粮食保障	单位粮食产量
农业与乡村发展	农业发展基础	农业产值、农副产品商品化率、气候生产适宜性
	农村生活	区位适宜性、地形适宜性、水资源供给适宜性
	限制发展条件	灾害风险度、粮食生产优势度、城镇建设优势度、生态保护优势度

注：表中指标来源于《黄梅县国土空间规划（2020—2035）》双评价专题和相关技术指南。

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表3 空间发展主观意向性评价指标体系表

Table 3 The index system of subjective intention of spatial development

评价领域	区域协调要求		全域统筹安排		地方发展诉求
评价维度	上位规划	区域战略	格局优化	目标定位	发展述求
参考项目	上位市级规划对本地的要求，上位省级规划对本地的特殊要求，上位主体功能区划等	涉及地方的区域联动发展战略，与临近地区的协同保护要求等	总体格局优化，农业空间格局优化，城镇空间格局优化，生态空间格局优化等	国土空间开发保护战略，国土空间开发保护目标，国土空间整体定位等	城、镇、村定位与目标，特殊地域单元的发展要求，特定专项规划安排等

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（3）功能对比修正系数

功能对比修正系数是为了消除不同功能之间对比差异的修正系数，主要由各类主体功能区相互侵蚀的实际情况决定，并依据规划意图调整。

3.2.2 多要素综合确定功能廊道管控区缓冲范围

相对于功能核点所统御的功能区，功能廊道具有维持跨区域要素流动的重要作用。因此在功能廊道实体范围外添加一层缓冲区作为功能廊道管控区，以确保功能廊道不被侵蚀，并为后续发展留有余地。

功能廊道缓冲区范围实质上是为满足功能廊道未来发展需要所预留的空间。其首先应当结合研究区尺度，分类确定不同功能类型廊道的缓冲范围阈值，并依据功能廊道重要性差异确定缓冲区范围的具体取值。功能廊道重要性I_k是指其要素流通功能的强弱，具体以节点之间的引力进行表示，由于功能廊道还具有跨多节点的流通作用，因此具体以所有节点之间分担到该廊道的引力和表示，计算公式如下：

（2）

I_{k} = \sum_{j = 1}^{n} \sum_{i = 1}^{m} (\frac{e_{i} \times e_{j}}{{d_{i j}}^{2}} \times \frac{d_{k}}{d_{i j}})

式中：i、j分别表示功能廊道k所在的廊道体系中两侧的节点； $e_{i} 、 e_{j}$ 分别表示其节点i、j的对外渗透能力强度指数； $d_{i j}$ 是节点i和j之间所跨越的功能廊道最短距离（km）； $d_{k}$ 是功能廊道k的长度（km）； $d_{k} / d_{i j}$ 以长度比值表示廊道k在节点i和j交互中所承担的作用比例（%）。

3.3 在微观视角下对理论分区进行修正，打通纵向传导通道

不同层级分区管控之间传导的核心在于空间视角的转变，以微观视角对理论分区进行必要的修正，能够有效消除尺度差异所造成的传导失效。根据自然地理特征、规划约束条件、管控单元的连续性和可实施性等多种规划影响要素，在微观视角下对理论分区进行修正，以推进管控内容与传导方式的协同配合。首先根据管控边界具体清晰的要求构建微观管控网格，从中选取待修正单元；然后通过潜在主体功能分析和整体约束条件分析综合确定待修正单元的最终分区类别，得到规划分区结果。

3.3.1 微观管控网格构建

为确保管控单元在下层级管控活动中易于识别且方便管控的落实，依托自然和人工的实体要素以及具有实施管控基础的非实体要素构建管控网格（表4），将全域空间切分为若干管控单元，以实现抽象功能分区的具象化，同时也作为后续修正行为的基本单元。为防止过度切割导致管控单元过于破碎，对面积小于3000 m²的单元融入附近的其他单元，以满足用地规整化要求。

表4 管控网格构建要素表

Table 4 The elements of control grid

要素类别		参考项目
实体要素	自然地理边界	山体轮廓线、水系岸线、地形分界线等
实体要素	交通网络边界	公路、铁路、水工设施等
非实体要素		城镇开发边界、生态保护红线、村级以上行政管理边界、采矿权范围线等

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3.3.2 待修正单元选取

虽然加权Voronoi图已经划分出理论上最优的功能归属，但其并不代表现实最优结果，还应当综合考虑空间发展的不确定性，在理论分区中，越是远离节点中心的区域其功能的多宜性越强，其不确定性也越高。因此将不同主体功能区边缘地区的管控单元作为待修正单元，作为后续理论分区修正的研究对象，以提出具有前瞻性的分区方案。

3.3.3 潜在主体功能分析

对理论分区的修正实质上是依托主观经验在一定框架条件下确定最优的方案，对于规划分区而言其首先应当受功能支撑条件的制约，因此将“管控单元具有的基本条件能否满足主体功能基本的需要”作为待修正单元主体功能判断的依据之一。依据功能类型的差异特征，选取了20项评价指标作为潜在主体功能分析要素（表5）。

表5 功能发展需求条件表

Table 5 Requirements of functional development

类型	条件类型	评价指标
生态保护	排他条件	生态红线占比、地均生态重要性
生态保护	准入条件	生态工程覆盖率、原生地表保持度
生态控制	准入条件	原生地表保持度、植被覆盖度
城镇发展	排他条件	城镇建设用地占比
	准入条件	人口密度、地均生产总值、基础服务设施覆盖率
	禁入条件	安全底线空间占比
粮食保障	排他条件	永久基本农田占比
粮食保障	准入条件	地均粮食产量、农业设施覆盖度
乡村发展	准入条件	地均农业产值、农村人口密度、基础设施覆盖率
乡村发展	禁入条件	生态红线占比

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3.3.4 整体约束条件分析

将“满足全域统筹协调发展和底线管控的需求”作为待修正单元主体功能判断的另一依据。根据总量约束、生态优先、底线管控和空间连续原则制定修正方案的整体约束条件。第一，对接上位规划对各类功能的总量要求，确定各功能类别的面积比例；第二，确定各类功能优先度，优先保障在经济社会中更为重要的功能；第三，传导落实“三线”，确保集中连片的生态红线和永久基本农田都纳入生态保护区和农田保护区，城镇发展区不得突破城镇开发边界范围；第四，确定各功能分区单元最小尺度，确保地块连片程度满足空间功能产生效益的基本需要。

4 黄梅县国土空间规划分区实践探索

4.1 黄梅功能区现状分布特征

黄梅县位于湖北省黄冈市东南部，整体格局呈现“北山南水中平原，一山一江两大湖”的空间特征。城镇建设空间集聚于县域中南部地区，中部老城和南部滨江新城分离明显，已经形成双核独立发展的城镇空间格局；生态空间主要聚集于北部，呈现“北山南江中部湖”的分布特征；黄梅中南部平原广袤，农田与农村交错分布其中（图4）。

图4

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图4 黄梅现状功能分布

Fig. 4 Huangmei functional distribution

4.2 划定过程及结果

4.2.1 构建功能发展结构体系

依据黄梅县的资源特点，从生态保护、生态控制、农田保护、城镇发展、乡村发展、矿业发展六个方面分别制定功能核点筛选和校验条件（表6），依据黄梅县国土空间总体规划中要素流通格局，采用图示解译的方法确定影响功能布局的功能廊道体系（图5a），并利用GIS成本距离工具，以一个栅格至廊道两端节点的成本距离之和作为此处对于该廊道的累计阻抗值，并选择累计阻抗值前10%的栅格作为廊道的实体地域范围，结果如下图所示（图5b）；通过同类功能空间密度条件最终确定六类功能核点作为功能发展“节点”，其结果与黄梅县现状功能区分布特征基本吻合（图6）。

表6 黄梅县功能核点筛选和校验条件表

Table 6 The screening and verification of Huangmei functional core

核点类型	筛选条件	校验条件
生态保护	集聚规模>1 km²的自然保护地、自然保护区和生态红线的几何中心，若规模>5 km²则拆解为规模≤1.5 km²的若干单元	2 km范围内生态功能用地密度≥50%
生态控制	从黄冈市生态规划、黄梅县生态规划以及各乡镇生态相关规划中划定的规模≥1 km²的生态政策区的几何中心，若规模>5 km²则拆解为规模≥1.5 km²的若干单元	1.5 km范围内生态功能用地密度≥35%
农田保护	规模≥0.3 km²的高标准农田项目几何中心；通过永久基本农田密度分析得到的永久基本农田集中地区的几何中心	平原地区3 km范围内农业生产用地密度≥50%；山地地区1 km范围内农业生产用地密度≥35%
城镇发展	人口≥2000人的乡镇街道几何中心	1 km范围内城镇建设用地密度≥15%
乡村发展	人口≥1000人的特色村、中心村、重点村村委会所在地	1 km范围内乡村生活用地密度≥15%
矿业发展	黄梅县矿产能源规划中划定的规模≥0.3 km²的采矿区和矿产储备区几何中心	0.5 km范围内矿业用地≥15%

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图5

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图5 黄梅功能廊道识别

Fig. 5 Recognition of Huangmei functional corridor

图6

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图6 黄梅功能核点分布

Fig. 6 The spatial distribution of Huangmei functional core

4.2.2 理论规划分区划定

依据前文方法计算功能联系紧密度、功能发展适宜度和功能修正系数的组合权重，利用加权Voronoi图模型划定规划分区底图（图7a）；综合考虑研究区范围，确定生态类和城乡发展联系廊道后退阈值范围分别为100~200 m和100~400 m，并依据功能廊道重要性确定实际后退距离，形成功能廊道管控区（图7b）；最后采用叠图法将功能廊道管控区覆盖在规划分区底图之上，得到理论分区结果（图7c），其与黄梅县功能区现状分布情况基本吻合。

图7

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图7 理论分区划定过程与结果

Fig. 7 The process and results of theoretical planning zoning

4.2.3 确定最终规划分区方案

首先，基于遥感影像目视解译获得的山、水等自然地理边界，现状以及十四五重大项目库中的交通线路数据，以及村级行政边界、生态保护红线、城镇开发边界、各类管理区界线，将黄梅县分割为28871个管控单元。然后，选取100 m、200 m、300 m作为缓冲区半径以理论分区边缘向外拾取待修正单元，将获得的三个范围与空间功能发展现状和土地利用现状进行比对，最终选择以200 m为半径指标选取待修正单元（图8a）。其次，基于黄梅县经济社会发展状况、上位规划以及全域统筹协调发展的要求，制定适宜黄梅县的潜在功能判定规则（表7）和整体约束条件（表8），并对潜在主体功能进行分析（图8b）。最后，在整体条件的约束下确定待修正单元的最终功能类型，得到最终规划分区结果（图8c）。

图8

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图8 最终规划分区方案划定过程与结果

Fig. 8 Process and results of final planning zoning

表7 黄梅县潜在主体功能判定规则

Table 7 Judgment rules of potential subject function in Huangmei

核点类型	判定规则
生态保护	生态红线占比超过50%或生态保护重要性评价均值>4（值域范围为0~5）则必须归类为生态保护区；区域内“十四五”生态修复类重大项目覆盖率超过50%或原生地表保持度超过65%则纳入生态保护潜在功能区
生态控制	植被覆盖度超过65%或原生地表保持度超过50则纳入生态控制潜在功能区
农田保护	永久基本农田占比超过75%则必须纳入农田保护区；区域内地均粮食产量超过全县平均水平2倍或农业设施覆盖度超过75%则纳入农田保护潜在功能区
城镇发展	城镇建设用地占比超过75%则必须归类为城镇发展区；地均人口>2500人/km²或地均生产总值超过全域平均水平8倍或基础服务设施覆盖率达到100%则纳入城镇发展潜在功能区，其中永久基本农田和生态红线占比加和超过35%的除外
乡村发展	地均农业产值达到全县平均水平1.5倍或农村户籍人口密度超过1000人/km²或基础服务设施覆盖度达到75%，则纳入乡村发展潜在功能区，其中生态红线占比超过35%的除外
矿业发展	地均矿产资源储量价值高于15亿元/km²或规划重大矿区占区域总面积超过25%，则纳入矿业发展区，其中各类生态保护政策区占比加和超过35%的除外

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表8 黄梅整体约束条件表

Table 8 The global restrictions of Huangmei

约束条件类型	实施细则
总量约束条件	生态保护区≥15%；生态控制区约10%；农田保护区≥30%；乡村发展区约25%；城镇发展区不超过20%
功能利用优先度条件	功能利用优先级从高到低为生态保护、农田保护、城镇发展、生态控制、矿业发展、乡村发展
“三线”传导条件	生态保护红线中集中连片的斑块应尽数纳入生态保护区；永久基本农田2 km²范围内集聚密度超过70%应当纳入农田保护区；城镇开发边界以外不允许划定城镇发展区
地块连片程度条件	生态保护区最小图斑与孔洞大小为200 hm²；农田保护区最小图斑与孔洞大小为 600 hm²，山区可减小至200 hm²；生态控制区最小图斑与孔洞大小为100 hm²；城镇发展区最小划定尺度为30 hm²；乡村发展区最小图斑与孔洞大小为100 hm²；矿业发展区最小划定尺度为10 hm²

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通过与三调地类图斑数据（表9）、永久基本农田（表10）和生态保护红线（表11）比对分析，对分区结果进行校验，结果如下：（1）生态类型分区与现状和未来预期的吻合程度较高。生态保护区内生态空间占比超过80%，生态控制区内生态空间占比超过50%，60%以上的生态空间归属于生态保护区与生态控制区，99%以上的生态红线归属于生态保护区，符合生态保护区内涵。（2）农田保护与乡村发展区与现状吻合程度较高，符合农田保护和乡村发展的要求。农田保护区内农业和乡村用地占比超过80%，其中农业用地超过60%，乡村发展区内农业和乡村用地超过70%，超过70%的农业用地、超过65%的乡村用地和超过80%的永久基本农田归属于农田保护区和乡村发展区，吻合程度较高。（3）城镇发展区划定较为合理。城镇发展区中城镇和乡村用地占比为41.2%，考虑到黄梅县正处于城镇化快速发展阶段，其现状建设区占比属于合理范畴，超过70%的城镇用地归属于城镇发展区，与现状吻合程度较高。（4）矿业发展区符合当前矿产发展策略。矿业发展区内矿产用地占比约为30%，生态用地占比超过50%，约18%的现状矿产空间归属于矿业发展区，考虑到黄梅县大规模开展的矿山恢复行动以及矿产开发中生态隔离带的存在，其生态和矿产用地比例尚处于合理范畴。以上结果说明加权Voronoi图可以较好地模拟功能核点周边空间功能演变，能够划定较为合理的县级国土空间规划分区。

表9 黄梅县规划分区与“三调”比对

Table 9 Comparison of Huangmei planning zoning to "the 3rd NLRS" (%)

比对维度	用地类型	生态保护区	生态控制区	农田保护区	城镇发展区	乡村发展区	矿业发展区
分区中各类功能用地构成比例	生态用地	81.07	57.01	18.63	15.66	24.39	54.59
	城镇建设用地	0.30	0.82	1.08	22.51	2.00	0.99
	农业生产用地	14.17	28.95	64.23	42.22	56.42	8.38
	乡村生活用地	4.33	12.42	16.01	18.73	16.76	6.50
	矿产用地	0.14	0.79	0.05	0.88	0.43	29.55
区内功能用地面积占该类功能用地的比例	生态用地	47.18	17.30	15.32	4.94	14.90	0.36
	城镇建设用地	1.80	2.59	9.22	73.64	12.69	0.07
	农业生产用地	7.00	7.46	44.86	11.33	29.29	0.05
	乡村生活用地	7.06	10.57	36.92	16.59	28.73	0.12
	矿产用地	7.40	21.73	3.79	25.27	23.84	17.96

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表10 黄梅县规划分区与生态红线比对

Table 10 Comparison of Huangmei planning zoning to ecological redline

分区类型	生态保护区	生态控制区	农田保护区	城镇发展区	乡村发展区	矿业发展区
总面积/km²	302.61	1.11	0.14	0	0.32	0
占生态红线比例/%	99.48	0.37	0.05	0	0.10	0

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表11 黄梅县规划分区与永久基本农田比对

Table 11 Comparison of Huangmei planning zoning to the permanent basic farmland

分区类型	生态保护区	生态控制区	农田保护区	城镇发展区	乡村发展区	矿业发展区
总面积/km²	50.73	42.40	327.23	14.50	166.14	0.17
占永久基本农田比例/%	8.44	7.05	54.43	2.41	27.64	0.03

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5 结论与展望

本文从分区逻辑的角度梳理归纳了常见的空间分区方法。三种方法中，基于空间节点的定性分区方法思路能够较好地应对当前县级国土空间规划分区的结构性管控问题，加权Voronoi图方法的引入能够很好地解决其最重点的“空间的功能归属”问题。本文方法通过案例实证，发现基于加权Voronoi图的国土空间规划分区方法能够得到与黄梅县空间现状特征和规划设想的吻合度较高的分区结果，对于规划分区理论体系的建立及规划实践具有一定的启示作用。本文方法使用的数据大多为国土空间规划的基础资料、数据或必要的专题成果，易于获取，且构建了标准化的指标和技术体系，方便在国土空间规划实践中推广。

相较与其他空间分区方法，基于加权Voronoi图的国土空间规划分区方法在技术路线和分区逻辑上具有明显差异，但由于功能核点和功能廊道仅是众多空间功能布局影像因素的一种，本文所构建的方法还存在诸多不足之处。如尚未考虑行政和地理壁垒对功能空间蔓延的阻隔，功能核点和功能廊道的识别也非常依赖规划师对当地的深入理解和正确判断。空间功能发展结构作为分区方法的一个切入点，反映的也仅是空间功能布局的全局突出特征，对于当前空间分区方法研究，只是一种经验启示。随着“自上而下”空间管控体系的完善、国土空间分区分类实施用途管制工作的推进，未来必将更加全面地理解空间功能演化机制，从而提出更加科学有效的分区方法。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

张永蕾, 栾乔林, 熊昌盛,

等.

基于多源空间数据的“三生”空间异质性评价与分区划定

农业工程学报, 2021, 37(10): 214-223, 317.