——记南京大学地理与海洋科学学院副研究员姜朋辉

张锦玉

中国人都以祖国“地大物博”而倍感自豪，但也时常伴有“人多地（可利用）少”的忧虑。资源环境紧约束背景下，有限的土地资源与巨大的需求缺口形成了激烈的人地关系冲突。因此，如何协调土地资源开发利用与生态系统保护之间的关系，实现经济社会可持续发展，成为人类生存与发展亟待解决的关键科学问题。

古语有云：“仓廪实，天下安”，作为人类赖以生存的基础和保障，如何最大程度发挥土地资源价值，科学的管理方式是关键。自1991年起，国务院常务会议将每年的6月25日，即《土地管理法》颁布纪念日，确定为全国土地日。2021年6月25日是第31个全国土地日，其宣传主题是：“节约集约用地，严守耕地红线”，以倡导优化土地资源用途管制，构建合理的耕地保护、生态修复、城镇空间管控制度，助力可持续发展战略实施，服务国土空间治理体系和治理能力现代化建设。

立足国家需求，南京大学地理与海洋科学学院副研究员姜朋辉选择了数字空间治理研究。“一块土地可以用于农业生产，也可以用来建工厂，还可以用于交通和城镇建设等，然而何种利用方式才能使有限的土地资源发挥更大的经济、社会和生态效益呢？”这是他长期以来思考的问题。为此，他从土地资源空间优化配置角度出发，集成各类时空信息技术，通过进一步探索多尺度地理格局变化机理，创新地理信息技术支撑的数字空间治理技术，以期为国土空间治理与空间布局优化提供综合决策支持，贡献自己的一份力量。

误打误撞的机缘

南京是姜朋辉科研人生中极为重要的一站。2017年6月，姜朋辉以优异的成绩顺利获得了南京大学地图学与地理信息系统专业的博士学位，在这4年的时间里，他徜徉在地理信息科学的知识海洋、奋斗在城乡土地资源管理研究一线，奠定了坚实的理论、技术、方法基础，也坚定了今后继续从事数字空间治理研究的理想和决心。但回望最开始的求学之路，姜朋辉坦言这一切都是从误打误撞开始的。

“最初高考填志愿的时候，我是误打误撞选了地理科学专业，后来准备考研，本来想选经济地理专业，又误打误撞从事了湿地科学。硕士毕业之后，进入博士阶段，本想开展资源环境遥感研究，最后还是选择了地理信息技术与土地利用资源管理交叉研究。”漫长而曲折的许多机缘巧合，让姜朋辉最终在数字空间治理研究上站稳了脚跟，他嘴上调侃说着“坎坷”，但事实上，他也在各种专业的不断转换中，积累了从事交叉研究必备的科学素养，成为当前研究领域内的中坚力量。

虽然从南京大学毕业，再到留校成为一名专职科研人员和教师的时间不长，但科研探索、服务国家一直是姜朋辉心中不变的初心。经过5年的快速成长与蜕变，如今的姜朋辉已入选江苏省高层次创新创业人才计划，主持国家自然科学基金面上和青年项目、国家重点研发计划项目子课题、江苏省自然科学基金等各类科研项目12项，成为“国土与生态安全遥感”全国高校黄大年式教师团队、“地理信息新技术及其全球变化应用”教育部创新团队的骨干成员。他依托于南京大学地球系统科学虚拟仿真实验教学中心、自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室、江苏省地理信息技术重点实验室等科教平台，施展自己的抱负，发挥自己的光与热。

耕地保护迫在眉睫

国以民为本，民以食为天，土为粮之母。华夏文明以农立国，传承千年，农业对于国家的重要性不言而喻，而耕地作为农业最基本的生产资料，是我国最宝贵的土地资源。千百年来，农业空间与城镇布局交互作用，促成了我国经济社会中心区域与优质农业生产区高度重叠的空间格局，如长江三角洲、珠江三角洲、关中平原、华北平原、长江中下游平原等地区，既是中国重要的粮食主产区，也是我国经济高度发达的地区。但由此也带来了很大的问题，自改革开放以来，经济社会高速发展驱动上述地区城市扩张，占用了大片优质耕地资源，导致城镇发展与耕地保护之间的矛盾日趋激烈。

姜朋辉敏锐地意识到了这些问题，并着手展开了研究。而在解决问题之前，第一步是摸清楚国土空间格局演变规律。他很清楚，只有完全了解我们的生活、生产、生态空间，才能找到一条经济社会高质量发展道路。姜朋辉选择了具有代表性的区域开展典型示范研究，探索城市发展与优质农业生产空间高度重叠地区的可持续发展之路。在研究过程中，他提出了像元水平景观结构分类模型，并以农业景观为例，验证了模型在刻画景观结构演变及其生态影响方面的科学性和实用性，系统分析了多情景驱动的多尺度国土空间演变机理，该项成果被国际著作Innovations in Landscape Research整体收录，并荣获江苏省优秀博士学位论文和中国土地学会青年优秀论文奖一等奖。

根据不同尺度国土空间发展演变的驱动机制，姜朋辉立足农业生态系统整体保护思想，协调耕地数量保护、生态修复、质量提升之间的动态响应关系，形成农田综合生产力评价模型。进而，他从耕地空间连续性和高效生产力的角度出发，提出了永久基本农田的划定模型，划定了城市周围优质农田的永久保护和利用边界。对此，姜朋辉坦言：“关于城市周围优质农田的永久保护和利用边界，这些底线性的划定思维，其实最初是源自我们国家十八大以来一系列关于区域空间发展的战略布局，这既是我国空间治理亟待解决的现实问题，也是地理学空间优化研究的核心科学问题之一。”

然而，正如前面说到的城市发展与耕地保护冲突矛盾，单一的保护或者缺乏底线思想的管理，均无法实现空间矛盾的有效调和。对此，在确立耕地保护方法的基础上，姜朋辉和他的团队进一步探索了城市空间治理技术。“他们当时叫城市增长边界，也就是对城市增长做一个阶段性的规划和控制。但是这种方法如果直接移植到我国的话，那么对于许多城市来说是不太现实的，比如说西部的城市，它还处于发展中的阶段，你现在就划定了它的最大规模，就很难规划准确，所以我们结合我国的基本国情，构建了涵盖历史和现状分析、边界模拟和预测等内容的城镇边界识别技术，提出了资源环境承载与空间管制双约束的城镇开发边界调控技术和划定方法”。基于以上的研究内容和成果，姜朋辉在国际地理学旗舰期刊AAAG上发表了首篇关于城镇开发边界的学术论文，这是AAAG建刊110年以来，中国内地学者以第一作者身份发表的第三十篇学术论文。他的研究成果一经发表，就被印度尼赫鲁大学社会学院院长Nath Das教授等引评为“姜朋辉等<2016>提出的UGB模型是少有的优质模型之一”（There are a few well developed UGB models proposed by Jiang et al. 2016）。

另辟蹊径继续前行

在姜朋辉看来，地理学最大的特性是经世致用，这个学科既要发掘规律、拓展理论，也要为人们的生产生活提供积极的指导和决策。在完成国家自然科学青年基金项目“市域尺度耕地景观格局演变时空过程模型研究”的基础上，姜朋辉后续又主持了国家自然科学基金项目“地理过程耦合的流域农业空间优化配置模型研究”和国家重点研发计划专题——“一带一路”重点廊道国土空间利用质量监测与评价研究，聚焦国土空间数字化治理。

“我和团队通过这两个项目，将农业空间和耕地景观格局结合在一起，形成了我们独特的科学研究思路。”据姜朋辉介绍，他们形成的独特思路是：每一块耕地，它在整个农业生态系统中，扮演的角色是不同的。他举了一个简单的例子：在道路旁边的耕地和在良田中间的核心耕地，它们在生产力上、对整个耕地生态系统的功能上，扮演着不同的角色。在道路旁边的耕地，如果它被非农化了，基本不会影响到其他耕地的生产，但如果是良田核心区域的耕地被非农化了，就会形成破窗效应。“核心耕地如果变成一个工业生产的区域，它的污染会从耕地系统中间向外扩散，对整个区域的粮食生产造成毁灭性的打击。”

以此为基本思路，姜朋辉提出了以全要素优化配置和景观结构调整为核心的国土空间景观设计方法，开展了国土空间规划视角下的多尺度景观设计实践。他基于地理学与景观生态学空间格局-过程-尺度理论，通过优化景观要素配置技术，合理确定区域异质景观干扰强度，维持景观格局的整体稳定性，形成了以全要素统筹配置实现景观格局优化，以景观结构调整实现空间布局协调的国土空间景观设计方法，并据此研发了国土空间利用质量评价与辅助决策软件系统，为农业空间精准管控与生态环境保护提供决策支持。

姜朋辉和团队凭借国土空间优化关键技术研究荣获2019年度国土资源科学技术奖一等奖和2021年地理信息科技进步奖特等奖。在奖项的背后，他们以如何合理布局自然资源的空间分布作为国土空间优化的目标导向，开展了以下两方面的探索：一是自然资源和规划“一张图”管理。姜朋辉和团队把一个区域的自然资源和规划管理以数字化的方式，积极展现在管理者和决策者的面前，“我们把具体一块土地应该怎么管，应该做什么，未来适用于哪些用途类型，把这些东西以一张图的形式展现给决策者和管理者，让他们清晰地知道应该怎么科学地管理，怎么准确地管理”。二是空间边界的底线探索。“一个城市的开发边界应该如何划定，如何去适应区域经济的发展，以及一个区域的耕地应该保护多少，保护哪些，怎么保护，耕地红线应该如何确定等，我们都提供了参考的意见和决策。”谈到这些奖，姜朋辉显得颇为清醒。“荣誉和奖励虽然是对我们过去成果的认可，但是它不代表我们的水平有多高，只是认可了我们过去的一些贡献。”

姜朋辉回忆起自己过去几年的研究与探索工作，他深入农田和耕地一线、在实验室日夜不停地处理数据，秉持着一分耕耘一分收获的信念，取得了可观的研究成果。但他也不会满足于这些研究成果，科学研究永无止境，新的研究还在等待着他去探索。

回望过去开启未来

过往十余年的科研经历，如果有什么让姜朋辉印象深刻，他首先想到的是他的两位导师——硕士导师赵锐锋教授和博士导师李满春教授。“赵锐锋教授告诉了我什么是地理学研究——是野外考察结合计算机技术和数字化技术的研究，这是他教给我的最重要的科研思维。”赵锐锋教授非常强调野外考察，因为仅仅依靠遥感技术，而没有第一手的野外考察资料，研究的结果依然是不可信的。

而李满春教授给姜朋辉的影响则是，告诉他研究一定要和应用结合起来，一定要和国家重大战略目标结合起来。“我们的研究既要有技术上的创新，更要将这些创新服务于国家的需求。”姜朋辉坚信，最伟大的研究一定是理论结合实际、理论服务应用的研究。“作为科研人员最开心的一件事情，就是我的研究落地了，我的研究成果服务于社会发展，服务于广大人民群众。”

目前，姜朋辉和团队正在做一项具有重大意义的工作，他们联合高校和地方的自然资源规划管理部门，开展土地类型图的科研攻关工作。“我们现在做的是全国性土地类型图的绘图工作，从土地的形成原理出发，把土地的各种属性清晰地在一张图上展示出来。”在姜朋辉的设想里，通过一张图的信息就可以判断出一块土地适合做什么用地，如有机碳含量高的土地通过该图的判断适合做耕地，就可以将这块土地保护起来，成为永久基本农田。

未来，姜朋辉将以前期研究的成果作为基础，希望形成一张科学准确的全国性土地类型图，推动数字国土空间治理再上一个台阶，继续在保护耕地资源、生态环境，优化耕地空间方面贡献力量。自然资源是人类赖以生存和发展的物质基础，它承载着人类的历史、现实、未来。管子曾说：“人与天调，然后天地之美生。”姜朋辉希望能与团队成员一道努力，让每一片国土因他们的优化而更加美丽，让每一个城市因他们的研究而更加美好！

（责编：苏寒山）