中原城市群水生态空间演变时空特征及其驱动机制——基于时空立方体与可解释机器学习分析

　　 摘要:

中原城市群是推动黄河流域高质量发展的核心空间载体,科学认知其水生态空间演变的时空特征及形成机制,对黄河下游地区水生态空间管制和国土空间规划具有重要支撑作用。采用时空立方体刻画2000-2023年长时序中原城市群水生态空间年际演变动态及典型模式,从规模-位置2个维度综合分析空间结构转型特征,进而利用Mantel test矩阵分析水生态空间结构转型与驱动因素的相关性关系,在此基础上运用XGBoost模型和可解释机器学习VIVI-PDP框架从驱动因素重要程度、交互作用强度和非线性依赖关系分析演变机制。结果表明:①近23年中原城市群水生态空间增加805.53km²,增幅高达33.52%,整体呈现"上升-平稳-上升-平稳"的动态变化趋势,在稳定的基础上逐步提升;②"农业空间-水生态空间"的动态转换现象尤为显著,且在城市群的六大功能分区中差异明显,其中高效生态示范区的水生态空间转型最为活跃,核心发展区与跨区域协同发展区相对活跃,而转型创新发展区和承接产业转移区转换度较低;水生态空间动态转换的高-高聚类区,即水生态空间的转入和转出均较为频繁的区域,主要集中于水资源丰富的西部、南部与东部地区,低-低聚类区则多位于北部和中部地区,其水生态空间的转入和转出均较为有限;③自然地理基础与交通区位条件是中原城市群水生态空间动态转型过程中的主导因素,然而,在水生态空间向农业空间的转出和城镇空间向水生态空间的转入过程中,社会经济因素作用逐渐凸显,自然与人文因素的交织作用使得转型过程呈现出多重因素交织、区域差异显著的驱动机制。