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国土空间用地结构 对大气污染物与碳排放的影响研究 Study on the I nfluence of L and U se S tructure on A ir P ollutants and C arbon E missions China energy development trend report 宇恒可持续交通研究中心 中国国土勘测规划院 生态环境部环境规划院 20 21 . 2 .2 7 Sustainable Transportation Research Center China Land Surveying and Planning Institut e Chinese Academy of Environmental Planning Febrary 27, 20 21国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 目 录 执行摘要 . 1 一、 研究背景与目标 . 6 项目研究背景 . 6 二、 研究目标、内容和技术路线 . 12 研究目标和内容 . 12 研究思路 . 12 研究范围 . 13 三、 数据获取与采集 . 14 全国国土空间用地结构 . 14 全国大气污染物和二氧化碳排放网格清单 . 15 工业用地数据 POI （Point of Interest ） . 21 四、 建设用地与排放特征 . 26 全国层面概况 . 26 分区层面 . 29 城市群层面 . 31 城市层面 . 35 网格层面 . 36 五、 “ 用地污染物” 耦合模型的建立与相关性分析 . 39 主要城市建设用地碳排放与 GDP 的关系 . 39 建设用地面积与碳排放的双对数耦合模型 . 40 细分行业用地面积与污染物排放耦合模型 . 47 碳排放情景预测 . 54 六、 结论和建议 . 59 结论 . 59 建议 . 60 七、 附录 . 62 非负约束最小二乘耦合模型 . 62 非负最小二乘耦合结果 . 67 各省工业用地与污染物排放/ 浓度分布 . 99国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 1 执 行 摘要 应对气候变化，力争在 2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和是响应 习近平主席 在第七十五届联合国大会上的承诺，实现我国新时期高质量发展的重 要议题。国土空间结构与碳排放紧密相关，用地是城乡各项人类活动的空间载 体，用地结构通过影响能耗活动水平进而对碳排放产生重要影响。本研究通过建 立国土空间用地结构与碳排放的关系模型，探讨如何通过国土空间结构优化支持 碳达峰、碳中和目标的实现，进而为相关政策和规划的制定，以及实施效果的评 估提供理论支持。 研究 思路和基础数 据： 项目首次开展全国尺度 1 的国土空间和碳排放关 联影响的实证研究，在全国 国土空间用地结构分析和二氧化碳排放网格清单研究的基础上，建立全国国土空 间用地结构数据和二氧化碳排放的关联框架，并对国土空间用地特征和排放特征 进行描述和关联分析，建立用地结构碳排放的回归模型，为用地和排放关系的 政策情景分析应用提供支撑。 使用的基础数据包括： 1.20092018 年全国国土用地结构数据，部分数据精度达到 1km 精度； 2.2015 年全国范围 10km 10km 精度网格二氧 化碳清单数据； 3. 基于生态环境部企业许可证数据库的规上污染企业清单数据； 4. 近 10 万工业 POI 人口训练转 化 AOI+ 智慧工 业用地识别。 1 受数 据限 制， 本研 究中 的全 国指 除港 澳台 之外 的大 陆地 区。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 2 基本 结论： 一、 从全国分区域碳排放来看，东部地 区排放总量最高，达 42.3 万吨，约 占全国总排放的 39% ；西部地区排放量 27.7 万吨，占比 25% ；中部地区排放量 25.6 万吨，占比 24% ；东北地区排放量最小，为 13.2 万吨，占比 12% 。 二、 从省级碳排放来看，排放总量差异显著。山东、内蒙古、江苏、河北、 山西、河南、广东、辽宁、安徽和浙江的碳排放量居于全国前十名，排放总量占 全国总排放的 59% 。 三、 从城市群碳排放来看，城市群的经济发展相对更加低碳。五大城市群 GDP 占全国 50% 左右，碳排放占全国 的 33% 。其中，珠三角城市群单位碳排放 的 GDP 最高，经济发展相对更低碳。长三角 城市群 GDP 占全国 的 19% ，碳排 放占全国的 12.2% ；京津冀城市群 GDP 占全 国的 9% ，碳排放占全国的 7.4% ； 长江中游城市群 GDP 占全国 的 9% ，碳排放占 全国的 6.2% ；珠三角城市群 GDP 占全国的 7% ，碳排放占全国的 3.0% ；成渝城 市群 GDP 占全国 的 6% ，碳排放 占全国的 4.5% 。 四、 从不同城市的碳排放来看，我国大部分城市仍处于土地 GDP 产出不 高，碳排放强度较大的粗放发展阶段。在单位土地 GDP 产出相似的情况下，不 同城市土地碳排放强度有较大差 异，深圳 、东莞等城市表现突出，实现了土地利 用的高 GDP 产出和 低 CO2 排放，是其他城市 学习的榜样。但大部分城市还处于 土地 GDP 产出低，土地碳排放强度大的状况 ，说明城市层面通过用地控制碳排 放强度潜力较大。 五、 城镇地区的空间结构优化是实现碳达峰和碳中和的重中之重。城市和建 制镇用地（简称城镇用地）占国土总面积的 1% ，但碳排放约占全国总排放的近 90% 。这近 90% 的碳排放中，工业用地（城镇用地的约 17% ）的碳排放和非工 业用地的碳排放约各占一半。 六、 从全国及各省份的工业产业用地与碳排放的空间分布来看，二者相关性 很强。通过细分行业类型用地和碳排放的耦合模型结果来看，水电气等基础能源国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 3 和市政供应用地的碳排放强度最大，工业用地次之，城镇非工业生活生产用地再 次之。工业用地中，石油、化工、金属、非金属等重工业用地的碳排放强度较 高，应严格控制新增。 七、 控制新增建设用地面积是控制碳排放增长的重要抓手。建设用地（包括 城镇村矿及交通用地）推动碳排放呈指数级增长。全国的历史数据回归结果表 明，建设用地面积每增加 1 倍，碳排放约增加 1.7 倍。 八、 从分省来看，各省空间用地结构不同，技术发展水平不同，造成碳排放 随建设用地增加的幅度差异显著。当建设用地面积增加一倍时，海南省的碳排放 增加 1.36 倍，山东省的碳排放增加 2.78 倍。增幅最大的 10 个省份是青海、西 藏、贵州、山东、山西、吉林、河南、辽宁、福建、宁夏，增幅最小的 10 个省 份是内蒙古、四川、海南、安徽、北京、湖北、湖南、云南、甘肃、黑龙江。 九、 现有用地体系的“存量提质”非常重要。同一行业用地在不同区域 的碳 排放强度数值也有较大差别，如果各行业用地都达到国内先进省的平均水平，可 以减少目前碳排放 的一半左右。选取各区域用地结构相近的网格单元进行分析， 发现东部区域的碳排放明显低于其他区域，反映了技术和管理因素对碳排放的影 响。对比各省份同一行业用地的碳排放强度，发现数值差别较大，有时可达几 倍。对各行业选取碳排放强度较小省份的数值作为行业标杆，如果全国都达到行 业标杆值，碳排放总量可降低一半左右，其中城镇非工业用地减排潜力大，可达 此类减排的 46% ；其次为化工（14% ）、电力热力（12% ）、非金属矿物制品 （12% ）、黑色金属（6% ）等行业。对于这些行业，结合产能过剩调整，应该 在未来土地供给和功能调整中予以重点控制（如附图 5 ）。 十、 按照现有国有空间结构继续发展，不采取任何控制措施的情况下，碳排 放将持续增长。2030 年碳排放预测结果表明，如果建设用地按照过去十年年均 约 60 万公顷的速度继续增长，且不采取用地结构调整、碳排放强度约束等措 施，那么二氧化碳排放量将持续增长，预计 2030 年相比 2020 年增加 16% 。 十一 、通过国土空间规划体系进行碳排放控制高效可行，可以在近期实现达 峰，远期支持碳中和的目标达成。设定五种情景，得到不同情景下的碳排放模拟国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 4 值。2030 年预测结果显示，在没有考虑碳汇和碳捕集的情况下，通过用地供应 控制、用地结构 调整、用地强度约束，以及现存用地的功能调整，仍然可以在 2030 年实现国家碳达峰的目标，对比无控情景减排 14% 。 BAU 情景（无控情景）：与过去十年类似，建 设用地每年新增约 60 万公 顷，且不进行结构调整或排放强度控制。 控制情景 1 ：建设用地每年新增缩减为 21 万公 顷，但不进行结构调整或排放 强度控制。 控制情景 2 ：在控制情景 1 的基础上，调整用 地结构，减少或取消产能过剩 行业的新增用地。 控制情景 3 ：在控制情景 2 的基础上，降低新 增建设用地中不同行业的碳排 放强度，使其五年内逐年降低至行业标杆值。 控制情景 4 ：在控制情景 3 的基础上，控制既 往用地碳排放，使碳排放强度 逐年降低 0.2% 。 主要 政策建议： 一、 加强基于碳排放的国土空间管控，对于碳排放总量已经较大、发展相对 粗放、建设用地碳排放强度较高的区域和省市，严格控制土地供应，特别是高耗 能高污染的土地供应。 二、 新一轮国土空间规划应在管控土地功能性质的基础上，严格控制建设用 地的无序盲目扩张，优化国土空间用地结构和布局，引导产业用地结构调整，推 进清洁、 高附加值的产业升级，部分地区严控高耗能高污染工业用地供应，并进 一步提出土地碳排放强度的控制约束要求。 三、 在新的国土空间规划管理体 系中，应结合碳达峰和碳中和的要求，在各 级国土空间总体规划中明确提出土地供应规模、结构调整要求，探索建立用地碳 排放强度标准，提高新增建设开发准入门槛。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 5 四、 在国土空间规划的编制中引入气候变化和环境容量约束，进行专门论述 和评估，并作为规划依据： 1. 通过国土空间规划和土地供应引导产业用地结构调整，推进清洁、高附加 值的产业升级，部分地区严控高能耗高污染工业用地供应。 2. 在用地结构约束的基础上，提出土地碳排放强度的控制约束要求。 3. 国家、省市级国土空间规划必须进行碳排放影响评价，并与省市碳达峰目 标和 2060 年碳中和远景目标进行协同。 4. 在 对国土空间和城区建设用地空间自然禀赋进行研究的基础上，制定能源 供需平衡策略，最大限度引入分布式可再生能源。 五、 在国土空间规划“双评价”“双评估”体系中纳入碳排放及容量的实施 评估和监测指标体系，引导高能耗高污染行业土地腾退与减量化。构建国土空间 使用与碳排放相关关系模型体系，评估国土空间利用发展与碳中和发展情景的协 同关系，保证碳中和情景的实现。 六、 国土空间用地结构调整及布局优化与碳汇生态系统协同，设定全国碳汇 容量目标，逐步增加吸储碳能力，确定重点碳汇区域和保护推进政策。国土空间 规划引导城市集约低碳发展模式。创建高效集约、低碳宜居的城市空间体系。引 导绿色出行，引导居民行为向绿色低碳方向转化。 七、 以国土空间规划“一张图”为基础，整合发改 委、生态环境部等相关部 门管控要求，实现多数据源联动下的碳排放空间精准。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 6 一、 研 究 背景 与目 标 项目 研究背景 应对 气候变化和防 治大气污染 是我国新时 期高质量 发展的重要议 题 伴随中国城镇化和社会经济的持续高速发展，大气污染等生态环境问题与人 民追求美好生活愿望的矛盾愈发突出。党的十九大报告要求“坚持全民共治、源 头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战”，凸显了改善空气质量 对建设生态文明、实现美丽中国的重要性，也充分表明了实现空气质量达标并大 幅改善的决心。与此同时，全球各国政府对气候变化的担忧不断加剧。 2020 年 9 月，习近平主席在联合国大会一般性辩论中提出，“中国将提高 国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年 前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。”2020 年 12 月 12 日，国家主席 习近平在气候雄心峰会上通过视频发表题为继往开来，开启全球应对气候变化 新征程的重要讲话，宣布中国国家自主贡献一系列新举措，提出“到 2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比 2005 年下降 65% 以上，非化石能 源占一次能源消费比重将达到 25% 左右 风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。” “十三五 ”期间，我国明确提出要“加强碳排放和大气污染物排放的协同治 理，实施多污染物协同控制，提高治理措施的针对性和有效性”。2018 年国务 院发布的打赢蓝天保卫 战三年行动计划（国发201822 号）明确提出 2020 年的目标，要“大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排 放”。 在 2021 年 3 月公布的国民经济和社会发展 第十四个五年规划和 2035 年 远景目标纲要中提出， “十四五 ”时期我国“单位国内生产总值能源消耗和二 氧化碳排放分别降低 13.5% 、18% ，主要污染物排放总量持续减少，森林覆盖率 提高到 24.1% ，生态环境持续改善”，并将 2030 年实现碳达峰和 2060 年实现 碳中和列入远景目标当中。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 7 自然资源部是我国用地管理的主要职能部门，其组建是中央推进我国用地及 国土空间规划改革、加强生态文明建设的重要举措。2018 年，自然资源部在国 务院机构改革背景下成立，负责履行全民所有土地、矿产、森林、草原、湿地、 水、海洋等自然资源资产所有者职责和所有国土空间用途管制职责，以及自然资 源调查监测评价、统一确权登记、自然资源资产有偿使用、自然资源合理开发利 用等多项重要工作。2019 年 5 月，中共中央、国务院印发关于建立国土空间 规划体系并监督实施的若干意见，明确到 2020 年，基本建立国土空间规划体 系，逐步建立“多规合一”的规划编制审批体系、实施监督体系、法规政策体系 和技术标准体 系，将国民经济和社会发展规划、城乡规划、土地利用规划、生态 环境保护规划等多个规划融合到一个区域上。国土空间规划的“双评价”，即资 源环境承载能力和国土空间开发适宜性是国土空间规划的基本依据，减少大气污 染物和温室气体排放成为国土空间规划的重要考量因素。 国家 要求通过优化 用地结构推 进面源污染 治理 用地是城乡各项人类活动的空间载体，用地结构通过影响能耗活动水平进而 对碳排放和大气污染物排放产生重要影响。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 8 图 1-1 “土 地利 用 碳排 放” 关联 逻辑 框架 在国家层面，国务院打赢蓝天保卫战三年行动计划（国发201822 号）明确提出“ 优化 调整用地结构 ，推进面源 污染治理”，包括实施防风固沙绿 化工程、推进露天矿山综合整治、加强扬尘综合治理、加强秸秆综合利用和氨排 放控制、控制农业源氨排放等重点举措。 城市层面，如北京市政府在发布的北京市打赢蓝天保卫战三年行动计划 中，也提出要“优化调整运输结构、产业结构、能源结构和用地 结构 ，强化区域 联防联控，着力加强城市精细化管理，全面推动绿色发展，坚决打赢蓝天保卫 战，为建设国际一流的和谐宜居之都提供有力支撑”。 既有 土地利用与污 染物排放研 究局限性较 强，难以 支撑政策的有 效落地 国内关于“土地利用污染物排放”方面研究较少，如土地利用大气多源 污染排放清单估算研究 2 根据不同土地利用类型区内主导产业活动特点构建相应 2 陈龙 高等 ， 土地 利用 大气 多源 污染 排放 清单 估算 研究 ， 中 国矿 业大 学 学 报 ，2016 ，45 （6），1271-1277 。 H11 城市建设用地 R 居住用地 A 公共管理与服务用地 M 工业用地 W 物流仓储用地 H2 区域交通设施用地 U 公用设施用地 G 绿 地 H13,H14 乡/ 村庄建设用地 工业 公共建筑 交通 碳 汇 城市客运 城际客运 货运 建筑 城镇住宅 农村住宅 S 交通设施用地 E 非 建 设 用 地 （水域/ 农林/ 其他） H3,H4,H5 区域公用设施/ 特殊/ 采矿用地 生产 农业 H1 城 乡 居 民 点 建 设 用 地 B 商业服务业设施用地 H12 镇建设用地 H15 独立建设用地 H 建设用地 能源相关CO 2 排放国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 9 估算模型，应用 GIS 技术实现市县尺度下主导 土地利用大气污染物排放空间估 算，以 2010 年连云港数据为例，对 SO2 和 PM10 排放进行实证研究。主要结论 为：SO2 主要污染来源为重点工业企业用地、 城镇用地和公路交通用地。PM10 排放中除了城镇用地外，其余用地类型排放量均较大，特别是农田秸秆焚烧成为 PM10 排放的关键污染来源；从测算空间分布结果来看，SO2 及 PM10 的排放区 域主要位于连云港中东部城区以及下辖各县城、乡镇用地区范围。 图 1-2 2010 年 连云 港市 土 地 利用 SO 2 排 放估 算分 布 土地利用视角空气污染空间分异的地理分析 3 引入地理探测器定量分析土 地因子在融合气象要素前后对 2013 年长株潭地区的 NO2 、PM10 、O3 、PM2.5 浓 度空间分布差异的贡献强度。 3 邹滨 等， 土 地利 用视 角 空 气污 染空 间分 异的 地理 分析 ， 武 汉大 学学 报 信息 科学 版 ， 2017,42 （2 ），216-222 。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 10 图 1-3 空气 污染 与土 地利 用/ 覆盖 空间 分布 特征 结果表明，建设用地面积比例越高，林地越低，NO2 、PM2.5 浓度越高，O3 越低。非建设用地区域，污染物浓度随着土地景观格局破碎度、多样性指数值增 大而升高，建设用地区 域反之。 综合国内既有相关研究，主要共识为：建设用地比例增大会增加污染物浓 度，道路比例、工业用地分布与空气污染物浓度具有相关关系，耕地、水域、草 地、林地、植被的比例增大有利于降低污染物浓度，提高空气质量。这些以往研 究的主要不足有： 有关温室气体、污染物排放与土地利用结构的研究相对较少，典型特定 区域研究相对较多，大范围样本城市研究相对薄弱 ； 土地利用数据多基于遥感解析或统计年鉴，数据分类较粗，空间分析精 度有限； 尚缺乏土地利用结构与空气污染物、碳排放的协同效应分析； 当前空气质量与土地利用关系多采用线性方法，而受土地利用类型排放 强度差异和区位的影响，空气质量对土地利用响应关系复杂，需要使用 非线性方法揭示过程。关系研究方法较为简单，科学性不足。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 11 当前，第三次全国国土调查工作已基本完成，各地新一轮国土空间规划编制 工作方兴未艾。自然资源部高度重视气候变化应对和生态环境保护，尚缺乏相关 的技术支撑与工作抓手。因此，开展国土空间用地结构对大气污染物与碳排放的 影响研究，既恰逢其时，又迫在眉睫。对于如何从用地结构优化角度协同推动城 市的空气质量的根本改善和低碳转型，不仅需要对大气污染物和碳排放源及其控 制措施有深入的了解和认识，更需要通过合理的量化方法，从源头建立用地结构 和大气污染物、碳排放的关联规律。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 12 二、 研 究 目标 、内 容和 技 术路 线 研究 目标和内容 基于国土空间全覆盖的历年全国用地数据，纵向维度识别用地结构演变对城 市空气质量的影响特征，横向维度构建高分辨率大气污染物和碳排放网格清单数 据库，挖掘不同尺度国土空间用地结构对大气污染物和碳排放的映射规律，并选 取典型城市群开展国土空间规划评估试点应用，进而提出推动空气质量和碳排放 “协同”双达的用地 结构优化决策建议，为国土空间规划视角下促进城市、区域 乃至全国层面改善空气质量和推动低碳发展提供支撑和借鉴。 子目标 1 ：构建基于 GIS 的高精度用地结构与 污染物排放耦合数据平台 子目标 2 ：建立用地结构与大气污染物关联模型 子目标 3 ：针对全国与典型区域，分层进行情景分析并划定评估试点 研究 思路 既有研究对用地结构与大气污染物排放以及二氧化碳排放多采取分别独立探 讨的方式，缺乏联动分析。另外受限于基础数据质量，既有研究主要针对某个城 市或地区，且空间分析的精度有限。本项目拟首次开展全国尺度的实证研究，建 立全国国土空间用 地结构数据以及 大气污染物和二氧化碳排放网格清单数据，进 而在两者之间开展多尺度关联模型研究，并通过试点评估验证模型的可行性，指 导提出政策建议。 本项目的技术路线图如下：国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 13 图 2-1 项目 技术 路线 图 研究 范围 选取全国建设用地分类下的城镇村及工矿用地（包括城市、建制镇、村庄、 采矿用地）、交通运输用地（包括铁路用地、公路用地、机场用地、港口码头用 地、管道运输用地）作为研究对象，并将进一步将上述建设用地中的行业用地进 行细分，探究 CO2 和大气污染物与建设用地结 构，以及细分工业类型用地之间的 关联。 全国国土空间用地结构分析 1. 全国国土用地结构数据分析2009- 2018 2. 国土空间用地时空变换特征识别和问 题诊断 全国大气污染物和二氧化碳排放 网格清单研究 1.2015 年10km*10km 精度网格清单数 据库构建 2. 全国排放重点城市和区域识别 用地结构- 大气污染物模型建立 1. 构建“ 用地- 排放” 关联框架 2. 用地特征与排放特征描述 3. “ 用地- 排放” 关联性分析 基于用地与排放关系的政策情景分析应用 针对全国和典型区域的国土空间评估试点 基 于生 态环 境部 企业 许 可证 数据 库的 规上 污 染企 业清 单数 据库 基 于卫 星图 像的 PM2.5 污 染 浓 度 全国 网 格化 数据 近10 万 工业POI 人口 训练转化AOI+智慧 工 业用 地识 别国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 14 三、 数 据 获取 与采 集 全国 国土空间用地 结构 本次研究国土空间用地数据主要基于第二次全国土地调查。此次调查于 2007 年 7 月 1 日全面启动，2009 年完成，全 面查清了全国土地利用现状，掌握 了各类土地资源底数。它采用统一的土地利用分类国家标准，首次采用政府统一 组织、地方实地调查、国家掌控质量的组织模式，首次采用覆盖全国遥感影像的 调查底图，建成了全国土地利用基础数据库；建立了土地变更调查新机制，实现 了常态化土地利用变化监测；构建了国土资源管理“一张图”和综合监管平台。 调查的主要任务包括： 农村土地调查：查清每块土地的地类、位置、范围、面 积分布和权属等 情况； 基本农田调查：将基本农田保护地块（区块）落实到土地利用现状图 上，并登记上证、造册； 城镇土地调查：掌握每宗土地的界址、范围、界线、数量和用途 ； 建立土地利用数据库和地籍信息系统，建立土地资源变化信息的统计、 监测与快速更新机制。 中国国土勘测规划院基于第二次全国土地调查结果，以土地利用现状分类国 家标准为基础，获取了城市单元用地结构数据、10km 10km 精度用地数据。受 2020 年新冠肺炎疫情的影响，第三次全国土地调查进展大幅度推迟，而第二次 全国土地调查的数据只能精确到城市、建制镇等级别的大类用地规模，无法获取 工业、居住、商业等级别的细类用地规模。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 15 图 3-1 不 同用 地类 型 示 意图 全国 大气污染物和 二氧化碳排 放网格清单 中国高空间分辨率排放网格数据库（China High Resolution Emission Gridded Database ，CHRED）由生态环境部 环境规划院组织建设。数据库的建 设结合中国的实际情况和数据特点，建立基于点排放源、自下而上的空间化方 法，结合点排放源（工业企业、污水处理厂、垃圾填埋场、畜禽养殖场/ 小区、煤 矿开采、水运船舶等）和其他线源（交通源）、面源（农业、生活源等）数据。 数据库空间分辨率为 10km ，其中局部重点城市和区域（如北京市、国家级工业 园区等）排放清单的空间分辨率达到 1km 。点源数据的空间位置精度采用双重控 制：排放源经纬度数据和基于 API Geocoding 技术的空间坐标和地址匹配验证。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 16 图 3-2 主 要排 放源 和 空 间网 格化 流程 CHRED 突出排放的空间化和空间分布格局， 强调排放数据的空间精度，当 前已更新至 3.0 版本（2018 年）。CHRED 3.0 包括多时间序列的中国高空间分 辨率排放网格数据，其中 2015 年数据为全口径温室气体网格数据（CO2 ，CH4 ， N2O ，HFC-410A ，HFC-134a，HFC-23，SF6 ，CF4 ，C2F6 ，森林碳汇）和 43 个温室气体排放图层（分部门和能源类型等）。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 17 图 3-3 CHRED 3.0 全 口径 温室 气体 和 43 个 温室 气体 排 放 图 层 数据库的建立通过走访调研、电话调研等方式获取海量基础数据，包括中国 空间化的乡镇人口数据（全国 41,300 个乡镇街道），人口数据源自中国人口普 查数据，包括人口年龄结构和性别结构等信息。人群活动大数据包括社交软件、 手机信号数据等。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 18 图 3-4 中国 2015 年 城市 温室 气 体 数据 建立 过程国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 19 图 3-5 基于 CHRED 和 中国 城市 温 室 气体 工作 组的 城市 温室 气体 排放 清单 重点温室气体排放行业的 CO2 全国排放量分布 情况如下图所示。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 20 图 3-6 重 点排 放行业 CO 2 排放 情况 大气污染物（SO2 和 NOx 网格排放量）数据 来自 EDGAR （Emission Database for Global Atmospheric Research ） 数据和 MEIC （Multi-resolution Emission Inventory for China ）数据。MEIC 数据，即中国多尺度排放清单模 型，是一套通过建立源分类分级体系和排放因子数据库，研发基于技术和动态过 程的排放清单技术。该数据开发多尺度高分辨率排放源模式，并在此基础上基于 云计算平台技术进行集成开发，形成中国大气污染物和温室气体人为源排放清单 模型，建立了中国较为精准的大气污染物排放网格。MEIC 数据涵盖 10 种主要大 气污染物和温室气体（SO2 、NOx 、CO 、NMVOC 、NH3 、CO2 、PM2.5 、 PM10 、BC 和 OC ）和 700 多种人为排放源， 综合集成最新的动态排放清单方法 和本地化的排放因子数据库，能够与空气质量模型无缝链接，提供多层嵌套高时 空分辨率排放清单，可供模型直接使用。国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 21 EDGAR （Emission Database for Global Atmospheric Research ）数据是一 种基于排放源建立的高分辨率气体排放空间网格数据，空间分辨率为 0.1。 EDGAR 数据使用空间代理数据集建立地理数 据库，其中包括能源和制造设施的 位置、道路网络 、航运路线、人类和动物种群密度以及农业土地使用情况等，利 用地理信息系统技术对输入的数据集以不同分辨率的点、线和面网格进行转换、 重采样和聚合，分布在 0.1 0.1网格上， 然后将国家部门总数按各地区空间 代理的特定百分比进行分配。新版本的全球大气研究排放数据库（Edgar v4.3.2 ）利用相同的人为部门和国际活动数据 ，汇编了气体和颗粒空气污染物的 排放量。Edgar v4.3.2 温室气体排放除大规模 生物质燃烧和土地利用、土地利用 变化和林业外，所有人类活动都包括在排放量计算中。除了用于估计温室气体排 放量的活动数据外，空气污染物排放量还由工艺技术和末端减排量确定。 工业 用地数据 POI （Point of Interest ） 针对工业用地，采用生态环境部排污许可证数据库中排污企业的位置信息对 工业用地进行深度分析，将近 10 万工业 POI 点转化为 AOI （Area of Interest ） 训练集。 图 3-7 典 型行 业园 区的 遥感 影像国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 22 图 3-8 POI 用地 边界 采样 示意 图 图 3-9 京 津冀 工业 POI 点分 布图国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 23 POI 标点归类为对应 M1 、M2 、M3 的企业，然后分行业对 35 种工业进行细 分，基于遥感影像测算 POI 点均用地面积。进 一步聚合至网格工业用地大类结 果，与国土调查数据比对校验，调整系数，最终得到 10km x 10km 网格工业用 地构成。 表 3-1 行业 分类和 POI 点平 均面 积国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 24 行业代码 行业 POI 点平均面积 M1 8,136 M1 -01 电气机械及器材制造业 12,452 M1 -02 工艺品及其他制造业 10,478 M1 -03 通信设备、计算机及其他 电子制 造业 7,362 M1 -04 仪器仪表及文化、办公用 机械制 造业 4,104 M2 23,673 M2 -01 纺织服装、鞋、帽制造业 32,160 M2 -02 纺织业 20,865 M2 -03 废弃资源和废旧材料加工 业 6,094 M2 -04 家具制造业 35,407 M2 -05 交通运输设备制造业 11,622 M2 -06 金属制品业 9,658 M2 -07 木材加工及竹、藤、棕、 草制品 业 70,932 M2 -08 农副食品加工业 5,323 M2 -09 食品制造业 30,058 M2 -10 塑料制品业 18,041 M2 -11 通用设备制造业 12,021 M2 -12 文教体育用品制造业 6,741 M2 -13 橡胶制品业 8,804 M2 -14 烟草制造业 119,470 M2 -15 医药制造业 12,057 M2 -16 饮料制造业 33,690 M2 -17 印刷业和记录媒介的复制 5,540 M2 -18 专用设备制造业 1,159 M2 -19 建筑业 3,518 M3 53,687 M3 -01 非金属矿采选业 84,567 M3 -02 黑色金属矿采选业 27,026 M3 -03 煤炭开采和洗选 94,790 M3 -04 石油和天然气开采业 119,035 M3 -05 非金属矿物制品业 20,863 M3 -06 黑色金属冶炼及压延加工 业 17,957 M3 -07 化学纤维制造业 - M3 -08 化学原料及化制品制造业 36,383 M3 -09 皮革、毛皮、羽毛（绒） 及其制 品业 11,677 M3 -10 石油加工、炼焦及核燃料 加工业 75,861 M3 -11 有色金属冶炼及压延加工 业 69,436 M3 -12 造纸及纸制品业 43,373 总计 29,194国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 25 图 3-10 M3 工 业用 地全 国 分 布图国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 26 四、 建 设 用地 与排 放特 征 全国 层面概况 全国 建设用地合计 40.25 万 km 2 ，其中工业用 地 合计 1.54 万 km 2 。本研究中 设定的建设用地范围如表 4-1 中标注* 所涉及的 类型。 表 4-1 本研 究中 涉及 建设 用地 范围 农用地 耕地 水田 水浇 地 旱地 园地 果园 茶园 其他 园地 林地 有林 地 灌木 林地 其他 林地 牧草地 天然 牧草 地 人工 牧草 地 其他农用地 农村 道路* 坑塘 水面 沟渠 设施 农用 地 田坎 建设用地 城镇村及工 矿用地 城市* 建制 镇* 村庄* 采矿 用地* 风景 名胜 及特 殊用 地 交通运输用 地 铁路 用地* 公路 用地* 机场 用地* 港口 码头 用地* 管道 运输 用地* 水利 设施用地 水库 水面 水工 建筑 用地国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 27 建设用地中，占主要部分的是村庄、城镇和公路道路，占比超过建设用地总 面积的 90% ；按是否为工业用地分类，工业用地面积占建设用地比例为 4% ，非 工业用地 20% ，其他用地为 76% 。 图 4-1 不同 用途 建设 用地 面积 占比 情况 全国 总二氧化碳排放量为 108.8 亿 t ，根据全国排放分布图来看，二氧化碳 的排放分布有着明显“ 东高西低，北高南低” 的 特点，并且中东部地区的排放量明 显高于其他地区，整个西部地区的排放量都很低。东部地区明显高于西部地区， 二氧化碳排放量较高的地区大都集中于华东和华北地区，以山东为最显著，仅仅 山东一个省的排放就占到了全国 9.3% ，山东、内蒙古、河北、河南、山西、辽 宁、安徽等位于中国北部的几个省份的排放量几乎占到全国排放总量的一半。西 部的西藏自治区、新疆维吾尔族自治区、青海省等地都是排放的低值地区，比如 西藏自治区的面积是北京市 的 70 多倍，但其二氧化碳排放量还不到北京市二氧 化碳排放量的三十分之一。 村庄 48.29% 建 制镇 12.95% 农 村道路 12.59% 城市 10.93% 公 路用地 7.93% 采 矿用地 5.58% 铁 路用地 1.37% 机 场用地 0.20% 港 口码头用地 0.13% 管 道运输用地 0.02% 工业用地 4% 非工业用地 20% 其他 76国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 28 全国总氮氧化物排放量为 1807 万 t ，相对二氧化碳排放的集聚度有所下降， 但高排放的地区仍然是集中在华北和华东地区。 图 4-2 全国 二氧 化碳 排放 分布 图 图 4-3 全国 氮氧 化物 排放 分布 图国土 空间 用地 结构 对大 气污 染物 与碳 排放 的影 响研究 结题 报告 29 图 4-4 全国 二氧 化硫 排放 分布 图 二氧化硫排放分布如图 4-4 所示，排放的高值地区明显少于二氧化碳排放的 高值地区，但 两者分布特点十分相似，排放的高值地区仍然集中在华北和华东地 区。 分区 层面 根据中国经济分区范围， 将网格聚合到东北地区 、东部地区、中部地区和西 部地区四个区域，对建设用地构成和 CO2 及 NOx 总排放量进行