“三生”视角下的城市空间功能匹配与优化研究——以武汉市中心城区为例

作     者：李宗蔚 

作者单位：华中师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张祚

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 081603[工学-地图制图学与地理信息工程] 081802[工学-地球探测与信息技术] 07[理学] 08[工学] 070503[理学-地图学与地理信息系统] 1204[管理学-公共管理] 081303[工学-城市规划与设计(含：风景园林规划与设计）] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0705[理学-地理学] 0816[工学-测绘科学与技术] 0813[工学-建筑学] 0833[工学-城乡规划学] 083302[工学-城乡规划与设计] 

主      题：“三生”空间 “三生”功能 功能识别 POI 空间优化 机器学习 

摘      要：随着城市问题的逐渐复杂和多样化,尤其是城市空间的扩张与功能结构的严重失衡,如何合理优化城市空间格局成为亟需解决的问题。围绕生产、生活、生态(简称“三生)空间的划分是面向新时代的新型国土空间区分方式,探寻以“三生促空间协调,推动人-地系统在结构和功能上的整体优化与相对平衡已成为国土空间规划的关注重点。同时,在空间规划上重视微观尺度显现的社会选择规律,融合新型数据和现代信息技术也成为科学空间治理和推动城市高质量发展的重要方略。基于此,本研究以“三生理论为基础,遵循“空间划分与功能识别-比较优势判别-空间分区优化的逻辑思路,进行武汉市中心城区“三生功能空间的识别、匹配与优化研究。首先,本文利用用地类型数据进行研究区域的生产、生活、生态空间划分,辅以机器学习算法和以POI为主的新型数据,建立“三生功能评价体系,对网格尺度空间内的“三生功能进行定量测算和空间格局分析。其次,匹配和分析空间与主导功能组合的“三生类型,明确研究区域内空间与功能的矛盾冲突点。最后,基于比较优势模型,判定辖区尺度和网格尺度的“三生功能比较优势,据此设定优化原则,为各研究单元内“三生功能明确优化重点及优化方向,进而提出武汉市中心城区“三生空间优化策略和建议。本研究的主要结论如下:(1)武汉市中心城区的“三生空间与“三生功能的空间分布呈现空间集聚差异。在“三生空间方面,武汉市中心城区“三生空间面积差异较大,生产空间与生活空间在三环线内外呈现不同的分布特征。在“三生功能区方面,各类功能主导区表现出多样化集聚和空间一致性,其中生产功能主导区和生态功能主导区呈现多中心分布,生活功能主导区呈现出零星分布且向南集中的趋势,单一主导功能区的集聚程度则低于多功能主导功能区。(2)基于“三生空间与“三生功能的结构匹配,有效识别出武汉市中心城区“人-地协调匹配存在匹配、相对匹配和错配三种情况,反映出城市用地实际使用情况与人类活动需求的匹配程度。其中,供需结构错配和相对匹配约占整体的65%,这表明武汉市中心城区在进行城市格局优化和未来规划时,需注重“人、土地、空间的协调。(3)网格尺度下的不同研究单元,优化重点及其具体优化方向各有侧重,由此得到的优化方案有多样化和精细化的特点。总的来说,武汉市中心城区应加强单功能优势区的综合管理,强化空间优势的同时注重混合功能开发。应推动强生产功能区向弱生产功能区的产业合理转移,以实现生产优势功能区空间分布均衡,促进区域协调发展,并充分利用武汉湖泊资源,建立湖泊开放型城市,在“保护与利用的原则下,弱化生产、生活与生态对立思维,最大化生态空间作用。(4)信息技术的飞速发展可以为城市空间规划研究的精细化和灵活互动性提供数据基础和技术支撑。本研究实现的流程数字化,过程可视化,结果精细化的“三生功能空间识别、匹配与优化研究分析框架的搭建印证了新型数据与现代信息技术的结合对复杂城市的发展规划研究的重要作用。