武汉城市圈城乡道路网的空间结构复杂性

以武汉城市圈为研究区,借助ArcGIS9.3、Pajek2.7和SPSS16.0等软件,从节点重要性、可达性、集聚性3个方面定量揭示了复杂城乡道路网的空间异质性:①高度节点重要性呈幂律分布,表现出无标度性,低度节点重要性则基本呈钟型泊松分布,呈现一定的随机性,导致整个圈域节点的重要性分布曲线既不遵循钟型泊松分布也不遵循幂律分布,出现"涌现"性;节点度值空间分布较均匀,呈现点状特征和弱集聚性,具有明显间断性和跳跃性,表现出一定的"中心-边缘"和"等级圈层"的复合结构;②节点的可达性主要由网络平均路径长度、紧密度和介数指标表达,其中道路网平均路径长度较大,节点交通联系呈线状组织,遵循距离衰减律,成等级圈层分异,但受快速干道影响明显,空间收敛减慢,发生"摄动"变形,形成两条以南北京珠高速和东西宜黄高速为轴的城市交通走廊;节点的紧密度系数较随机网络小,但高紧密度节点在空间分布上较为集中,呈现出一定的"中心-边缘"空间格局;节点的介数指标相对较高,呈现指数分布,空间分布较均匀,但仍呈现出一定的"等级圈层"分异;③网络的集聚性空间差异显著,形成多个大型网络社团,网络的聚类系数近似为零,局部呈现耦合性质,高聚类系数节点集聚成"半月形"展布,低聚类系数节点分布较为离散。     

基于空间句法的武汉城市圈城乡道路网通达性演化分析

将空间句法理论与GIS相结合,基于1989~2010年武汉城市圈城乡道路网数据,定量分析城乡道路网发育的空间通达性演化规律:1 1989~2010年,城乡道路网拓扑连接位序-规模结构日益发育典型,形成稳定的"金字塔"结构,高等级、高控制力的高通达性轴线发育水平较低,导致整个网络伺服效率和应对"拥堵"能力的低下;2武汉城市圈城乡道路网生长发育具有时空惯性,呈现典型的"核心-边缘"和"等级圈层"复合结构;并生成两条带状城乡交通走廊和多个不同等级有序融合的"轴-辐"网络体系;3城乡道路网这种通达性等级空间格局与圈域城镇体系、交通设施和社会经济发展状况密切相关,尤其是与高速公路为代表的高等级路网发育水平,表现出复杂的共轭协调关系,表现出周期性和螺旋式的空间嬗变,是城乡道路网自组织生长机制支配,以及路网扩张和细分两种内力共同交互作用的结果。     

武汉城市圈城乡道路网分形的时空结构

构建加权长度-半径分维模型,基于武汉城市圈城乡道路网空间数据,运用GIS空间分析方法,探讨武汉城市圈城乡道路网的密度分形特征及其时空演化规律。武汉城市圈城乡道路网不同程度表现出分形性即具有结构自相似性;不同等级路网的密度分维值普遍遵循距离衰减规律,路网具备较大的扩展潜力;高等级路网发育相对迟缓,由中心向边缘的密度衰减较快,且在分布形态上围绕圈域核心武汉市呈强凝聚态展布;低等级道路则相对发育成熟,分布均匀,覆盖效果较好;不同等级路网的普通和加权长度-半径维数均表现为圈层式结构,遵循中心-外围的距离衰减律;不同时段城乡道路网的分维值不断上升,路网结构渐趋优化,且存在明显的双标度区的双分形结构。     

武汉城市圈农业旅游目的地空间分布及影响因素

农业旅游目的地的开发与建设是推动城乡一体化的重要途径之一。运用标准差椭圆分析法、最邻近指数、核密度估计法等分析武汉城市圈农业旅游目的地的空间分布特征及其影响因素。结果表明：1）武汉城市圈农业旅游目的地空间分布具有明显的向心性,圈层分布格局较为明显;2）其总体上属于集聚型分布,但不同区域的农业旅游目的地分布类型差异显著;3）其在空间分布形态上呈“片状与点状”并存的格局,不同区域的农业旅游目的地分布格局差异较大;4）武汉城市圈农业旅游目的地空间分布受城市等级、交通、河流以及区域经济和旅游发展水平等因素影响较为明显,不同规模等级的城市对农业旅游目的地空间分布影响的差异性较大,高速公路对农业旅游目的地空间分布的作用突出。最后,结合分布特征和影响因素,有针对性地对武汉城市圈的建设和发展提出了建议。     

武汉城市圈城乡道路网结构演化及复杂性研究

复杂性是一个系统的自组织水平的度量,当系统被迫远离热平衡状态并通过自组织进入有序状态的时候,复杂性结构常常涌现。作为典型、开放和复杂的巨系统,交通网络复杂性研究受到了各研究领域的强烈关注。以1989~2010年武汉城市圈城乡道路网空间数据库为基础,运用复杂网络理论,多度量系统揭示了城乡道路网拓扑结构演化及复杂性"涌现"过程:城乡道路网是一典型的二维平面图,缺乏"超平面性",整体呈类随机网络性质;城乡道路网是一介于随机网络和规则网络间的复杂网络,道路网整体表现出随机性和有序性的交互耦合;城乡道路网系统的复杂性演化是自组织和他组织机制共同作用的结果,是局部随机性干扰和规则性调控在作用强度上相互交互、此消彼涨演替的过程。     

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。     

武汉都市圈经济联系的空间结构

都市圈空间结构是城市体系中最综合、最富于变化的热点部分。基于武汉都市圈近年来的统计资料,构建经济联系强度模型,定量分析武汉都市圈空间竞争与范围的动态性特征:中心城市对外经济联系存在主要方向,具有时间惯性,空间极化明显;地域空间上经济联系作用强度距离衰减,形成圈层结构分异。从点、线、面组合关系角度,构建节点中心性、通道网络性、范围系统性指标,定量揭示出武汉都市圈经济联系的空间结构等级层次性特征:中心城市中心性等级差异明显,空间分布不均,与交通地理区位紧密相关;主要通道与侍服能力也存在等级层次性,明显形成两城际交通走廊;中心城市腹地范围与自身外向经济联系强度密切相关,受自然地理、行政区划影响明显。     

武汉都市圈路网空间通达性分析

以武汉都市圈为例.通过距离算法、拓扑算法和空间句法模型,构建系列通达性数理模型.定量分析武汉都市圈路网发育的空间结构性规律:武汉都市圈路网整体发育水平和通达性格局保持高度相关性和一致性.空间差异显著;通达性遵循距离衰减律,空间收敛整体效应明显.呈现三大等级圈层和"中心-外围"结构:高等级路网发育不均衡.引起时空距离通达性圈发生"摄动"变形,呈西北-东南向倾斜的"Y"字形结构:拓扑连接等通达性圈更是出现"破碎化",交通轴线网络呈"轴一辐"式和"鱼骨刺"状空间伸展序:同时,路网发育的等级差异性也导致整个网络伺服效率和应对"拥堵"能力的低下,并形成沿长江东西向、沿京广南北向两条带状集成核.成为整个路网的第一等级交通轴线,控制整个都市圈网络连接性,强化交通轴线交汇处-武汉市的中心性优势:路网通达性这种等级空间格局与圈域城镇体系、交通设施和社会经济发展状况密切相关.尤其是与高速公路为代表的高等级路网发育水平,表现出复杂的共轭协调关系.     

武汉城市圈产业结构分析与重组

运用区位熵方法分析武汉城市圈"1 8"中心城市的产业结构和经济发展阶段,结合偏离份额分析法揭示出:城市圈已经形成以主导产业为龙头的经济一体化态势,但产业经济基础城际差异明显,形成一定圈层分异,内圈层鄂-黄-孝城市群产业经济发展较快,基本处于工业化初中期的较高经济发展阶段,产业结构相对外圈层(其它5个城市)更有竞争力,核心城市武汉表现最为明显,处于"一极集聚"的产业格局,空间极化明显;产业结构以二产为主体,工业化构成城市圈整体的产业经济基础,一产局部占重要战略地位,整体竞争优势不明显,二、三产向"质量型"发展,具备较强劲产业升级拉动力.针对城际主导产业关联性不强、产业链群未能充分发育、区域产业经济一体化程度较弱的结构性问题,提出武汉城市圈"一核三圈三带四链"的产业格局优化重组战略.     

高铁引起的可达性改善与旅游网络关注度变化耦合协调研究 ——以沪昆高铁为例

高速铁路缩短旅游时空距离,引致虚拟旅游网络发生变化.以沪昆高铁为例,采用加权平均旅行时间、节点中心度、耦合协调模型,基于旅游节点视角分析客源地与目的地的可达性与旅游网络关注度变化,进而深入探究二者的耦合协调关系并识别节点发展类型.研究表明:1)沪昆高铁带来非均衡的时空收敛效应,节点可达性变化存在空间异质性,呈现"核心节点—带状演化—面域集聚"分布格局;2)沪昆高铁弱化了旅游网络关注度的空间邻近效应,同时促进节点集散功能嬗变,区域差距缩小;3)节点可达性改善与旅游网络关注度变化之间主要为中度协调,其次为基本协调,中度失调和高度协调类型数量较少,总体呈梭形分布,边缘地区的协调水平存在较大提升空间;4)不同区位的节点对于可达性改善的响应程度不一,活性节点、中性节点、惰性节点表现出等级性、集聚性、洼地性等特征.     

中国航空网络空间结构的复杂性

航空运输是现代交通运输的重要组成部分,以机场和航线构建的网络是其提供运输服务的空间载体。基于复杂网络理论,借助度分布、平均路径长度、簇系数、度度相关性、簇度相关性等指标对以城市为节点的中国航空网络空间结构进行分析,发现其度累计概率分布表现为具有置信度较高的指数分布,且具有较小的平均路径长度(2.23)和较大的簇系数(0.69),整体结构呈现"小世界网络"的特点。由于中国航空网络规模较小,且新建机场倾向于直接与最高级枢纽机场建立航线联系,不利于区域枢纽机场的形成。因而除顶层结构(北京—上海—广州)外,中国航空网络的其它层级结构并不十分明显。从节点的度、簇系数、可达性等指标及其相关性分析,中国航空网络空间结构特征差异明显,表现出较强的集聚性,且可达性与城市体系上层结构在空间分布上较为吻合。随着中国航空运输需求的快速增加,未来航空网络在市场经济的推动下,将进一步表现出向具有"无标度"特征的"小世界网络"演变的趋势,航空网络的空间结构将日趋复杂化。     

“冰上丝绸之路”沿线国家贸易网络结构特征分析

“冰上丝绸之路”倡议为沿线国家贸易发展提供了机遇,可加速经济要素跨国流动,促进全球贸易的可持续发展。基于2019年37个“冰上丝绸之路”沿线国家贸易数据,运用复杂网络分析方法,研究37个“冰上丝绸之路”沿线国家贸易网络的拓扑结构特征、贸易社团及节点中心性的地理空间分布特征。结果表明：1）贸易网络具有良好的互通性和扩散性,且具有小世界特征和无标度性质,两极分化较为显著;2）贸易网络呈现出明显的“核心—边缘”圈层结构特征,德国、中国、美国、荷兰处于核心圈层,是贸易网络的枢纽;3）贸易网络可划分为1个北美社团、1个以东亚国家为主的社团和3个以欧洲国家为主的社团,其空间分布表现出连续性特征,各社团内部贸易联系密切,中国是所属社团的核心;4）贸易网络呈现出枢纽辐射式和全连通式共存的结构,强度中心性呈嵌入式的单元格局,接近中心性呈集中连片区块状分布特征,中介中心性的极化现象较为明显。     

全球城市技术合作网络的拓扑结构特征与空间格局

采用2015年PCT专利数据,构建全球城市技术合作网络。利用复杂网络分析和空间分析方法研究全球城市技术合作网络的拓扑结构与空间分布。研究发现：拓扑结构上,全球城市技术合作网络的密度较低,城市节点对外联系强度极不均衡。网络为无标度网络,社团结构明显。空间格局上,全球技术合作网络中城市节点的专利总量和对外联系次数都呈一定区域性,城市节点主要通过全球知识网络获取知识。巴黎和东京无论是专利产出还是合作数量都具有领先优势,对外联系紧密,枢纽性强。网络中城市节点度中心性的空间分布上与专利产出的分布格局基本相同,而介数中心性的分布格局更为集中。     

中国城市间创新网络结构及其邻近性机理

基于中国290个地级及以上城市联合申请发明专利数据,借助社会网络分析技术和负二项重力模型,对中国城市间创新网络的拓扑结构、空间格局及其邻近性机理进行分析。结果发现:(1)拓扑结构上,中国城市间创新网络范围广密度低,大多数城市间合作强度较低,网络连接较为松散;网络等级层次清晰,发育出以北京为强核心,上海、南京、武汉等为核心的"核心—边缘"结构。(2)空间结构上,以胡焕庸线为界,网络联系东密西疏、东强西弱,城市等级东高西低;不同等级的网络流强度具有显著的空间异质性,核心、次核心城市在空间上呈现"大分散、小集聚"的特点;(3)邻近性机理上,负二项重力模型回归显示,制度邻近性与技术邻近性对我国城市间创新合作均具有显著促进作用,而地理距离阻碍了我国城市间创新合作。     

武汉都市圈城际联系通达性的测度与分析

空间- 距离- 通达性已经成为城市区域一体化联系与发展的先决条件。当前都市圈城际联 系发展与交通网络建设存在明显的不同步现象, 矛盾解决的关键是优化其路网通达性空间格局。 以武汉都市圈为实证对象, 构建最短距离矩阵, 引入时间、空间通达性模型, 建立高等级路网发育 评价指标体系, 从节点体系与网络体系两个角度, 定量分析武汉都市圈城际通达性变化及其空间 格局, 揭示出: 圈域城镇( 节点) 体系通达性空间差异明显, 与城市自身交通区位、经济发展水平密 切相关, 其空间格局与城镇等级规模呈共轭协同关系, 不同空间等级节点形成以武汉为中心的同 心圈层与“轴—辐”网络空间格局; 快速交通干道网络( 高速公路、铁路等) 是城市通达性空间演变 的重要推动力, 使其空间收敛减速, 形成显著的带状分异格局, 初步形成沪蓉东西向、京珠南北向 的两大城市经济联系交通走廊; 圈域城际交通干网发育程度偏低, 处于回路网络水平, 高等级路 网扩展潜力巨大。     

高速铁路对城市网络结构的影响研究————基于铁路客运班列分析

城市网络是近年来城市与区域研究的一个新方向.基于2003-2013年间8个横截面的中国铁路客运班列数据,采用加权度中心性和社区结构模型,探讨高速铁路建设对城市等级和集聚性空间格局及演化的影响.研究表明:① 基于铁路客运组织的城市等级结构呈现出位序--规模分布的特征和集聚性,且三大地带和各社区内城市也呈现出明显的位序--规模分布,随着高速铁路网络的扩展,加权度中心性的集聚性更明显,并逐步呈现出较为明显的层级结构和社区结构.② 城市等级结构呈现出明显的东中西地带性,廊道效应和经济,人口的耦合性,即基于铁路客运班列的城市等级结构与基于属性数据(人口/GDP)的结果表现出较大的相似性,但也存在一定的差异.城市社区结构与中国高速铁路网络,城市群的空间分布格局基本一致.随着高速铁路的建设,东中西三大地带间城市等级的差异呈扩大态势,但各社区间城市等级的差异呈缩小态势,部分社区核心城市已形成.     

武汉城市圈经济空间关联研究

构建多维度指标体系,运用修正引力模型和城市流强度模型,对武汉城市圈9个城市之间的空间经济联系进行了定量分析。研究结果表明:1武汉城市圈经济空间联系呈现一种"单核向心模式",即武汉是整个城市圈空间联系的引力中心和辐射源,圈中城市之间的联系主要表现为外围8个城市与中心城市武汉之间的联系;2有"点轴扩散"的分布特征,即城市圈经济空间联系的密集区,主要集聚在沿江沿线分布的4座城市(仙桃、武汉、鄂州、黄石)之间。据此,提出优化武汉城市圈经济空间联系的对策建议。     

吉林省中部粮食主产区城乡关联的空间分析

基于24个空间单元的统计数据和实地调查资料,运用BP神经网络模型和ESDA方法,在GIS技术支持下,定量评价吉林省中部粮食主产区城乡关联度,并分析各县域城乡关联状态与空间差异。研究结果表明:(1)区域城乡综合关联Moran ’s I指数仅为-0.1205,表明各县域城乡关联呈分散状态;经济、社会和基本建设非均衡发展是制约城乡协调发展的关键因素。(2)区域城乡关联的区域差异明显,地级市辖区城乡关联性显著高于各县(县级市);经济、社会和基本建设关联性分别呈现"圈层"、"十字型"和"块状"的空间结构。(3)区域城乡关联表现出较弱的集聚趋势。空间差异较小的县域主要沿哈大线呈带状分布,空间差异较大的县主要分布在5个地级市辖区和东南部低山丘陵区;经济、社会和基本建设关联性分别表现为弱扩散、强极化和强扩散状态。     

上海市外资研发机构的空间演化及区位因素

在总结上海外资研发机构发展历程的基础上,探讨其空间布局演化规律及区位因素,可为城市空间规划与研发产业布局提供借鉴。结果表明：①全域分散化趋势明显：距中心城区10~20 km范围的近郊区是外资研发机构分布的峰值圈层,随着时间推移,分布点向外围圈层扩散,中心城区集聚的倾向不显著。同时基于街道和区县统计的空间差异性逐渐缩小,空间分布趋于分散化。②局域聚焦特征显著：在不同方位形成少数不同等级的集聚区,即“张江—金桥—外高桥”东部集聚区、以漕河泾为主的中部集聚区、“紫竹—莘庄—闵行开发区—松江工业区”西南集聚区、“安亭—嘉定工业区”西北集聚区。从时序上看,这种多极引领的簇群式空间组织模式相对稳定,其中张江、漕河泾和紫竹园区的主导地位进一步强化。同时集聚区交通指向性明显,依托主干道与地铁交通网形成互动联结。③计量回归结果表明,传统区位因素(地租成本、交通通达性、资源要素)、集聚因素和制度因素对外资研发机构区位决策具有正向影响,且在不同发展阶段,对不同规模机构影响有所差异。归结起来,上海外资研发机构的空间演变机制亦是政府引导下的市场作用机制。     

长江中游城市群城市网络空间结构研究

按照"点"→"线"→"面"→"网络"的分析思路,运用分形理论、引力模型、隶属度模型、空间句法模型、时间-空间可达性模型,研究2013年长江中游城市群31个城市的网络空间结构。结果表明:(1)在"点"层次上,长江中游城市群首位城市武汉为超大城市且垄断地位较强,城市体系呈序列型分布,规模结构呈"橄榄状"态势。(2)在"线"层次上,长江中游城市群城市联系整体偏弱,骨干联系由武汉、长沙、南昌组成,武汉城市圈、长株潭城市群和环鄱阳湖城市群内部城市间联系较强,3个省会城市与其腹地城市间呈星形结构特征。(3)在"面"层次上,长江中游城市群形成武汉、长沙、南昌3个辐射中心,在西北—东南方向呈现"中间高、两端低"的特征,武汉—南昌辐射连片趋势较明显。(4)在"网络"层次上,长江中游城市群城市网络的时间、空间可达性格局基本一致,与拓扑可达性存在一定偏差。时间、空间可达性格局中心向南、西北、东北方向沿长江河谷地带出现"波峰",受桐柏山、幕阜山影响在北、东南方向分布"波谷"。在路网的发育方面,武汉城市圈发育最好,长株潭城市群受地形影响最大,环鄱阳湖城市群发育最均衡。