城市分形中心与占优标度区选择

用回转半径法研究城市分形特征时,中心点位置的选择至关重要。以反映城市基础设施情况的兴趣点(point of interest,POI)作为基础数据,分析中心点位置对标度区识别的影响。将POI几何中心、重心、密度中心、中心城区几何中心和重心5种统计中心作为待选中心,给出辐射范围、核心密度与分形维数、中心漂移度等标度区相关指标,提出判断占优标度区的POI数量最大化原则。通过统计中心与地标中心标度区对比,确定城市分形中心和占优标度区。省会城市及直辖市标度区分析结果显示:统计中心各有优劣,占优中心总体上更倾向于POI几何中心和密度中心,地标中心有时优于统计中心;密度中心对应的占优标度区半径维数较低,若半径维数太低则容易陷入局部密度中心;中心漂移度指标表明可能存在更好的分形中心选择方案。     

北京城市形态的分形集聚特征及其实践意义

基于1984、1999年Landsat TM遥感图像,根据分形理论,用半径法研究了北京城市形态,发现北京城市具有分形性质。北京市建设用地从中心向外扩散的集聚分形结构存在明显的标度区转折现象,其中第一标度区是能够揭示北京城市形态演化特点的有效标度区。1984、1999年半径维数的数值变化反映了建设用地密度集聚扩散的不同特点。本文根据集聚分形的标度区建立了一种新的城市范围定义,这种定义可以减少通常定义中的主观因素和不可比因素,标度区大小具有一定的理论意义。     

基于路网可达性的城市空间形态集聚分形研究

为将城市形态分形维数从平面空间拓展到交通网络系统,提出一种基于路网的分形集聚维数测算方法,探讨该维数的集聚—扩散性质。以郑州市中心城区为案例区,分别测算了各类功能用地半径集聚维数和路网集聚维数。结果表明：① 各类用地无论在平面中还是在路网中,密度从中心向外围的变化在特定区间内都是均匀的,符合分形特征。② 两种维数均呈现出商业用地<全部建设用地（不含道路与交通设施用地）<居住用地<工业及仓储用地的规律。③ 对于同类功能用地,相对于半径维数,路网集聚维数标度不变区尺度范围更广,对空间的划分也更为精细。④ 同类用地两种集聚维数的分形测量值存在差异,这体现出路网集聚维数对传统测度结果具有一定的延展—集聚修正作用。     

长三角地区旅游圈吸引物体系空间结构聚集分形特征

基于GIS技术,结合旅游域模型,获得长三角地区各旅游中心城市旅游圈旅游吸引物数据,运用分形方法对其空间结构进行聚集维数的测算与分析.认为各旅游圈旅游吸引物体系具有聚集分形特性,且存在三种不同类型,在相同类型中的各旅游圈旅游吸引物体系聚集维数值在无标度区间的变化也存在差异;空间结构基本上是从中心旅游吸引物点向周围腹地密度衰减的,在对应于Rs≤30km的无标度区间内,旅游圈旅游吸引物空间结构随机聚集维数值均在0.5左右,对应于其他无标度区间,随机聚集维数值多在1.35和1.80左右;南京、苏州、常州、无锡和上海等北部地区旅游圈旅游吸引物系统空间结构随机聚集维数值小于杭州,绍兴和宁波等南部地区的旅游圈,北部地区城市旅游圈旅游吸引物体系空间结构紧致性强于南部地区的城市旅游圈,北部旅游圈足以构建3日游的110km半径,南部旅游圈的实际范围则可能小于110km.     

苏南沿江城镇扩展的空间模式及其测度

定义了城镇边界的划分规则, 通过卫星遥感影像获取了苏南沿江地区1984 年、1991 年、2000 年和2005 年的城镇边界, 利用分形维数(半径维数、网格维数、相关维数、边界维数)、紧凑度指数以及空间自相关指数(Global Moran I、Local Moran I), 定量揭示了区域城镇扩展的空间模式。结果表明: 分形度量可以定量揭示区域城镇的空间分布特征以及空间组织 结构, 空间自相关可以定量揭示城镇的空间扩展过程、聚簇模式, 二者相互结合, 可以测度区域内城镇扩展的空间模式, 揭示城市群/ 城市连绵区的形成过程; 苏南沿江地区城镇扩展从改革开放初期自发的以大城市为中心的点状扩展模式, 经历了由政策驱动下以融合填充为主导的点- 轴延伸模式, 发展到以经济辐射联系为策动力基于区域产业空间组织的城镇连绵集聚模式, 一个大的城市群正在形成。特别自2000 年以来, 城市群的空间结构特征日益显现。区域内城市的多中心现象始终存在, 但空间极化作用逐渐削弱。     

京津冀城市生长和形态的径向维数分析

城市生长与形态是地理学规模与形状研究的重要内容,分维则是刻画城市形态、反映城市生长的标度指数。论文以城市建设用地为研究对象,采用2000、2005、2010年3个年份的遥感数据,利用分形理论的径向维数和相应的标度区概念分析京津冀城市和城镇体系的空间格局及其演变特征。结果表明：其一,北京市第一标度区的范围最大,10 a间增长幅度也最大,对周边城市产生阴影效应;其二,以北京为中心,距离越远,第一标度区范围有越小的趋势;其三,几乎所有研究区内城市的第一标度区空间都被建设用地过度填充,外围则各有特色;其四,经济水平对京津冀整体城市建设用地扩张的影响最大,但北京的城市建设用地扩张已经由经济因素主导转变为人口因素主导;其五,随时间推移,第一标度区拟合径向维数效果提高,第二标度区拟合效果降低。由此得出结论：①北京在京津冀体现了城市首位效应和阴影效应的双重效应。一方面,京津冀地区城镇化区域体现出了以北京为核心的中央集聚特征,另一方面,北京市的巨大吸引力抑制了毗邻城市的生长。②城市中心和外围都出现二元化格局。地区内各个城市的中心部分过于紧凑,而外围则相对凌乱,中心-边缘缺乏一体化过程。③人口可能成为未来京津冀城市发展的第一动力。人口集聚的规模效应未来可能替代经济报酬递增效应。这些结果和结论有助于学术界和管理部门从新的角度认识京津冀城市化现状和未来的发展趋势,以便制定更为合理的城市发展政策和方针。     

武汉城市圈城镇体系空间分形研究

基于统计学和分形理论,对武汉城市圈城镇体系的城镇规模级别分布维数、空间关联维数、空间集聚维数等分形维进行计算与分析。3项指标的相关系数都较高,武汉城市圈城镇体系空间自组织现象明显,存在空间分形结构和分形特征;武汉城市圈城镇体系具有规模分布较均衡、城市分布交通指向性明显、城市空间关联较弱、城镇体系内各城市向中心城市高度集聚等基本规律与特征。针对所存在的主要问题,最后提出武汉城市圈城镇体系相关的优化调控措施。     

云南陆良植烟土壤粒径分布及其分形维数空间变异研究

采用GPS定位技术,在陆良烟区采集土壤样品341个。采用经典统计学、地统计学和分形数学相结合的方法研究了土壤粒径分布及其分形特征的总体特征、空间变异特征,同时分析了土壤粒径分形维数与土壤颗粒组成及土壤养分的关系,以及土壤粒径及其分形维数的影响因素。结果表明,土壤颗粒含量及其分形维数在不同质地土壤间存在显著或极显著水平差异;粘粒含量和分形维数表现为轻粘土重壤土中壤土轻壤土,砂粒和粉粒含量则相反;土壤颗粒质量分形维数在2.524~2.928之间,平均为2.823;土壤颗粒分形维数与土壤粘粒含量呈极显著正相关关系,与粉粒及砂粒含量呈极显著负相关关系;土壤颗粒分形维数可直观地反映土壤粒径分布;土壤颗粒含量和土壤粒径分形维数均具有中等的空间相关性,其空间变异是由结构性因素和随机性因素共同决定的结果,变程仅为0.12~0.27 km,表明其空间自相关范围较小,空间分布主要呈东西向变化趋势,高低值区域分异和明显;土壤粒径分形维数D值与全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾呈极显著正相关,与有效磷含量呈极显著负相关,土壤分形维数可用于表征土壤养分状况;海拔高度、有机质、土壤类型、地形、轮作模式均对土壤颗粒含量和土壤粒径分形维数有显著影响。     

基于三维计盒法的城市空间形态分维计算和分析

将城市形态分形维数的二维盒维数方法扩展到三维空间,提出了一种三维盒维数计算方法;并且针对以往城市分形研究中人工判定无尺度区不精确的问题,借鉴了二阶导数的方法进行分形无尺度区的自动识别;以扬州市中心城区2003年与2012年两期数据为例,详细介绍了城市三维空间形态分维计盒法的计算过程。实验结果显示,通过二阶导数方法能够有效的自动识别无尺度区;2003年与2012年数据无尺度区线性拟合确定系数R2均在0.996以上,扬州市三维空间形态具有明确的分形特征;2012年较2003年三维分维值的增加表明扬州市城市三维空间利用总体上趋于有效与紧凑。     

南京市交通网络的分形特征

以分形理论为基础,借助于地理信息系统软件,对南京市区交通网络进行了长度-半径维数和分枝维数的测算,结果表明南京市区的交通网络具有分形特征,长度-半径维数为1.574,而分枝维数为1.3934,两者之间存在一定差异。通过进一步对主城区各行政区交通网络的盒子维数的测算,揭示出各行政区的交通网络也具有分形特征,分维值介于1.3568与1.4991之间,其大小与经济发展状况并没有很好的对应关系。如何以经济状况为基础数据指导城市各行政区的交通发展,以及两者之间是否在其他区域尺度上存在相关关系等,仍是需要有更多研究基础才能深入探讨的问题。     

丘陵山区城镇体系的分形特征——以江西省赣州市为例

运用分形理论,对赣州市城镇体系的规模分布和空间结构的分形特征进行了实证分析,得到以下结论:(1)在城镇规模分布方面,中等位序的城市较多,人口分布比较均衡,认为是一种较低水平的均衡;(2)在城镇空间结构方面,城镇空间分布呈现出集聚性特征,城镇的空间关联程度不够紧密,空间相互作用强度不大。在上述结论的基础上对赣州市城镇体系建设提出了建议。     

山东省城市规模分布研究

文章选择1990,1995-2001年山东17个地级城市用地面积的资料,运用位序-规模法则分析了城市土地利用规模的变化规律,运用分形理论阐释了城市用地的位序-规模曲线。结果显示：（1）以建成区面积作为衡量城市规模的指标,17个城市规模分布符合位序-规模法则,拟合曲线的判定系数都在0．758以上。（2）根据位序-规模曲线的形态,这些城市按建成区面积可分为3类。（3）城市建成区用地的位序-规模曲线有平行向前推进的特点,这为预测17个城市未来建成区用地规模提供了很好的基础。（4）城市用地规模分布的均衡度不断增强,建成区用地规模总量将持续增加。     

哈大齐工业走廊中心城市扩展过程对比研究

本研究基于1989年、2001年和2007年TM／ETM＋遥感影像,以RS和GIS技术为手段,从城市扩展强度、重心转移情况、紧凑度和分形维数等方面对哈大齐工业走廊中心城市即哈尔滨市、大庆市和齐齐哈尔市的城市扩展过程进行了对比分析。研究结果表明：①1989-2001年间,哈尔滨市、大庆市和齐齐哈尔市建设用地面积持续增加,扩展强度不断增强,2001-2007年间,哈尔滨市与齐齐哈尔市城市扩展强度有所增强,而大庆市则表现为下降的趋势;②1989-2007年间,哈尔滨市城市重心先向东南方向偏移,后向西北方向偏移,大庆市城市重心先向西北方向偏移,后向东北方向偏移,齐齐哈尔市城市重心则先向东南方向偏移,后向西南方向偏移;③哈尔滨市城市紧凑度表现为先减小后增大,分形维数先增大后减少,表明城市发展发生了转型,城市由原先复杂、不规则转向简单规则,大庆市城市紧凑度表现为不断增长,分形维数逐渐减少,表明城市规则简单,齐齐哈尔市城市紧凑度表现为先升后降,而分维数则先降后升,表明城市形态由简单到复杂,由规则到不规则：④政府政策是哈尔滨市城市扩展的最主要因素,资源分布则是大庆市城市扩展的最主要因素,而重工业分布则是齐齐哈尔市城市扩展的主导因素。     

徐州城市形态演变的分形分析

基于城市扩展图和多时相Landsat遥感影像资料，应用分形理论，对1949年以来徐州城市形态的演变进行定量分析，揭示了徐州城市形态在不同时期的扩展特征。结果表明：徐州城市形态具有分形性质，城市形态的演变是多种因素综合作用的结果，尤其与经济发展的周期性变化密切相关。城市形态的演变经历了迅速扩展期、缓慢扩展期、恢复扩张期、快速推进期和稳步扩张期。在空间上，徐州城市形态一直处于外部扩展一轴间填充一外部扩展的循环过程中。在扩展方向上，1987年以前，城市的扩展重心向东北方向转移；1987年以后，扩展重心转向东南方向。     

临沧市临翔区城市形态演变的分形研究

在对临沧市临翔区1949～2009年城市建成区地图进行遥感和GIS技术处理的基础上,利用分形理论的边界维数模型对其城市形态的演变过程进行了定量分析,并以城市紧凑度和建成区面积年均增长率作为辅助数据,探索了临翔区城市形态在不同历史阶段的扩展特征。研究表明:临翔区城市形态具有分形特征,其演变过程经历了5个大的阶段:第一次快速扩展期、缓慢扩展期、恢复扩展期、第二次快速扩展期和稳定扩展期。扩展模式在外部扩展和内部填充之间不断"角力"。在整体的扩展方向上,以向北为主导。演变受到多种因素的共同作用,以经济、政策和自然因素的影响为最大。     

The characteristics of oasis urban expansion and drive mechanism analysis: a case study on Ganzhou District in Hexi Corridor, China

Ganzhou District is an oasis city in the Zhangye Municipality of Gansu Province,China.Based on multi-temporal TM and ETM satellite remote sensing data in 1985,1996,2000,and 2012,and by using corrected figures of land use status over the same periods,the spatial area of Ganzhou District since 1985 was extracted with statistical methods,and urban spatial expansion was measured by quantitative research methods.The characteristics of spatial expansion of Ganzhou District were analyzed by urban expansion rate,expansion intensity index,compactness,fractal dimension,and the city center shift method.The results showed that the built-up area of Ganzhou District increased by 3.46 times during 1985–2012.The expansion in 1985–1996 was slow,during 1996–2000 it was rapid,and during 2000–2012 it was at a high speed.This city mainly expanded to the northeast and northwest.Government decision making had a decisive influence on urban expansion.Initially the expansion was uniform,but later the local transportation,economy,resources,population,and national policies factors had an obvious influence on urban expansion.     

基于地学信息图谱的矿业城市空间扩展研究——以徐州市为例

以矿业城市徐州市区1979,1989,1999和2009年4期遥感信息图谱数据为基础,借助GIS空间分析技术和相关统计分析方法,从城市建成区面积变化、扩展强度、分维数、重心坐标、紧凑度等方面对徐州市城市扩展的时空变化特征和驱动力进行分析.结果表明:1979-1999年间,徐州市建设用地面积持续增加,分维数有所变化,扩展强度逐渐增强,1989年以后城市重心朝东部和东南方向移动,城市紧凑度增加,分形维数逐渐减少,城市空间形态趋于合理.自然地理环境、煤炭资源的开采、政策、经济和人口等因素是城市空间扩展的主要因素.     

长沙市区建设用地扩张的时空特征

以不同时段的遥感影像资料为数据源,借助GIS技术对空间数据的统计及分析功能,提取出6个时期长沙市建成区变化的相关数据信息。在此基础上,利用扩张速度、扩张弹性、分维数、玫瑰图等方法分析长沙市区1986~2004年建设用地扩张的时空特征。结果表明,近20年来,长沙城市建设用地扩张了将近1倍,尤其是2002~2004年,建设用地扩张趋势最为明显。现阶段城市的扩张主要表现为低密度填充式的蔓延,城区扩张方向的主要方位是NW270°~295°和SE165°~180°。建设用地扩张的驱动因素除经济发展及人口增长因素之外,政策也是重要的影响因素,尤其是近年来政策因素的作用更为突出。未来长沙城市的空间发展将是多中心组团式的扩张,城市扩张方向日趋合理化。     

天山北坡绿洲城市空间形态时空特征分析

借助GIS 软件支持, 综合遥感影像、地形图和其它空间数据, 提取天山北坡8 个绿洲城市 1990 年和2000 年建设用地图形信息, 计算1990 年和2000 年天山北坡8 个绿洲城市的平面轮 廓形状的分维数、紧凑度以及城市用地扩展类型, 讨论紧凑度与分维数的关系。研究结果表明, 天 山北坡绿洲城市形态总体特征表现为形状规则, 结构紧凑。1990~2000 年, 城市扩展类型主要为 外延型, 城市形态分维数增加, 紧凑度降低, 城市外部形态趋于复杂化和不规则化, 而内部结构趋 于松散化, 与同时期我国大部分城市的用地扩展方式有所不同。同时, 天山北坡绿洲城市形态特 征描述参数间存在着明显的幂函数关系, 并且是一种线性负相关关系, 即随着分维数的增加, 紧 凑度呈递减的趋势。     

长沙城市形态与用地类型的时空演化特征

运用GIS技术与高级编程方法提取了长沙市1979、1996年、2003年的城市用地现状图的数据信息,借助最小二乘技术,通过幂指数拟合,计算出了各年份的城市形态与用地结构的分维数,并探讨了长沙城市分形演化的机理和城市形态演化的信息熵。通过对分维数的时空变化所包括信息的分析,发现长沙城市形态及各职能类用地存在明显的分形特征,且各类职能用地的分维小于城市形态的整体分维,符合理论上推断的城市分维包容原理,整个城市形态朝着混沌向有序渐趋优化演化,但同时也存在绿化用地与对外交通用地发展不够完善的问题。