基于GIS的河南省公路交通网络分形空间特征研究

以分形理论为基础,借助GIS技术,分别测算了河南省全域公路交通网络的长度-半径维数、分枝维数以及其所辖18个省辖市各等级公路的相似维数及权维值.研究表明:河南省公路交通网络具有分形特征,长度-半径维数与分枝维数存在一定差异;各地市权维值存在较大差异,表明河南省公路交通网络分布不均衡,差异较大,中原城市群和黄淮的部分地区公路交通较好,而豫北、豫西、豫西南及豫东南部分地区交通覆盖度较差.为进一步探讨各地市公路建设规模和经济发展之间的协调关系,通过公路规模与经济产出的分形模型测算出18个省辖市的分维值,发现郑州等10个城市经济发展超前于公路规模、开封等3个城市基本一致、平顶山等5个城市经济发展滞后于公路建设规模.     

中国三大经济圈城市体系空间结构的分形研究

利用分形理论中的聚集分维、分形结构因子和均衡度计算长江三角洲、珠江三角洲和环渤海经济圈城市体系空间结构维数,并分析其分形结构特征．结果表明：长江三角洲由于生态系统边缘效应和交通通信网络的发达而表现出内部空间结构的紧致性;随着珠江三角洲社会经济发展和市场发育,其城市空间亦趋于集聚和整合;环渤海经济圈则由于社会经济活动集中于渤海湾地区而形成了差异较大的内外圈层,城市体系空间结构最为松散．最后基于分形理论的测算与分析结果,提出了3个经济圈城市体系空间结构和功能优化的建议．     

中国三大经济圈城市体系空间结构的分形研究

利用分形理论中的聚集分维、分形结构因子和均衡度计算长江三角洲、珠江三角洲和环渤海经济圈城市体系空间结构维数,并分析其分形结构特征．结果表明：长江三角洲由于生态系统边缘效应和交通通信网络的发达而表现出内部空间结构的紧致性;随着珠江三角洲社会经济发展和市场发育,其城市空间亦趋于集聚和整合;环渤海经济圈则由于社会经济活动集中于渤海湾地区而形成了差异较大的内外圈层,城市体系空间结构最为松散．最后基于分形理论的测算与分析结果,提出了3个经济圈城市体系空间结构和功能优化的建议．     

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。     

辽中城市群范围界定与规模结构分形研究

辽中城市群作为东北老工业基地的核心地域,目前正处于经济转型的关键阶段.基于引力模型,结合城市群的城市交通流分析,首先对辽中城市群范围进行了界定.在此基础上,采用分形理论与方法对辽中城市群的人口、经济规模结构的分维值进行了测算,结果表明辽中城市群的人口规模分维值大于1,而经济规模分维值小于1,人口经济空间分布不均衡、分布错位,地区间经济发展水平差距较大,这与该地区的产业结构特点和开发历史有着密切关系.运用灰色关联度分析方法进一步研究了辽中城市群的分维值影响因素,发现科学支出与固定资产投资完成总额的影响显著.     

土地经济生态位变化下的城乡空间景观格局表征——以广东省惠州市为例

土地利用变化对生物多样性和生态过程有着深刻的影响,与城乡景观格局变化密切相关。尝试将土地利用变化驱动力——土地经济生态位的理论和方法引入到景观生态学当中,为城乡空间景观格局空间表征提供新的方法。通过选取表征景观格局指标的破碎化指数、分形维数,利用Envi4.8、Arcmap10.0,Fragstasts4.1等软件,以广东省惠州市为例,在分析土地经济生态位与景观类型、景观指数之间的关系基础上,对土地经济生态位变化下的城乡空间景观格局进行表征。结果表明:不同景观土地面积数量的增减与该类型土地经济生态位升降具有一致性的规律,土地经济生态位上升,相应的景观土地面积增大,反之则减小;土地经济生态位越小,表征景观格局的景观破碎化指数、分维数指数越大,破碎化指数与分维数指数的增减与土地经济生态位升降表现出一致性的规律,土地经济生态位上升,相应的破碎化指数、分维数指数则增大,反之则减小;城乡空间景观格局变化的发生主要出现在土地经济生态位高的区域。土地经济生态位的变化是城乡景观格局变化的重要影响因子,能够很好解释城乡空间景观格局特征。     

土地经济生态位变化下的城乡空间景观格局表征——以广东省惠州市为例

土地利用变化对生物多样性和生态过程有着深刻的影响,与城乡景观格局变化密切相关。尝试将土地利用变化驱动力——土地经济生态位的理论和方法引入到景观生态学当中,为城乡空间景观格局空间表征提供新的方法。通过选取表征景观格局指标的破碎化指数、分形维数,利用Envi4.8、Arcmap10.0,Fragstasts4.1等软件,以广东省惠州市为例,在分析土地经济生态位与景观类型、景观指数之间的关系基础上,对土地经济生态位变化下的城乡空间景观格局进行表征。结果表明：不同景观土地面积数量的增减与该类型土地经济生态位升降具有一致性的规律,土地经济生态位上升,相应的景观土地面积增大,反之则减小;土地经济生态位越小,表征景观格局的景观破碎化指数、分维数指数越大,破碎化指数与分维数指数的增减与土地经济生态位升降表现出一致性的规律,土地经济生态位上升,相应的破碎化指数、分维数指数则增大,反之则减小;城乡空间景观格局变化的发生主要出现在土地经济生态位高的区域。土地经济生态位的变化是城乡景观格局变化的重要影响因子,能够很好解释城乡空间景观格局特征。     

中国土地利用空间分形结构及其机制

应用分形理论对中国土地空间分形结构及其机制问题进行了有益探讨。首先计算了中国不同土地利用类型空间结构的分维与稳定性指数;其次,分析了北京、安徽、江苏、广东、贵州、新疆、西藏、辽宁等8省区的土地分形结构;进而,在计算北京等8省区土地结构分维与图斑数、平均图斑面积、平均图斑形状指数、第一产业、第二产业、第三产业关联度的基础上,探讨了区域土地图斑数和相应图斑形状指数对土地空间结构分维的重要影响。指出:土地结构分维所能体现出的信息主要还是受到土地类型本身几何属性的影响。     

江苏省产业结构调整对经济增长贡献的空间分析

运用平均数指数分析法,利用江苏省各市2000—2011年的相关经济数据,分析产业结构调整、劳动生产率提高和从业人员增加与经济增长的关系,得出江苏省各市产业结构变化对经济增长的贡献程度及其空间差异。结果表明:产业结构调整对经济增长的贡献率空间分异现象明显;产业结构调整对经济增长的贡献率和当地的经济发展速度在2000—2011年间没有明显的相关性;促进城市经济快速发展,不能盲目依靠产业结构调整。最后,对各地级市的经济发展提出了具体建议。     

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.     

基于分形维数测算的西安古城道路网研究

基于人类尺度营建的古城道路网经过历史演化具有分形结构.在汽车成为道路设计导向的背景下,立足于分形连接的古城道路网应回归人性化出行的视角,应用Hausdorff维数简化分析法,长度--半径维数分析法及分枝数目--半径维数分析法,对1735年,1893年,1949年及2014年四个时期西安古城道路网进行了分形维数的测算,揭示了道路网分形演化趋势和不同时期的分形特征,探讨了演化原因并确定了分形演化过程中的三个阶段(不断向更高层次演化阶段;演化到较高等级,但外部因素对道路网产生逆向扰动;处于较高层级,但交通方式变革使基于人类尺度的道路网在结构和功能上发生局部蜕变),指出目前西安古城道路网在结构和功能上的局部蜕化趋势不容忽视,并针对问题提出应推崇适宜步行和自行车出行的模式典范,对古城道路网保护乃至整个古城的可持续发展具有重要意义.     

基于分形的城市体系经济规模等级演变研究

利用区域城市体系经济规模等级分形理论,选取长江三角洲1995~2009期间4个年份的县级以上行政单位经济发展数据,计算了经济规模等级分形维数。以该地区城市体系经济规模等级分形维数的演变特征为载体,探讨了长江三角洲地区城市体系经济规模等级演变规律。结果表明:①虽然当前长三角地区各城市的经济社会发展水平差异较大,中心城市垄断性仍然较强,但其均匀化趋势明显。②经济规模等级的空间梯度特征明显,经济规模等级的均匀性随着距离区域核心城市距离的扩大而降低。③产业空间布局层次化逐步分明,中心城市的第三产业比重不断提升,区域控制能力不断增强,与以第二产业为主导的中小城市形成有机整体,区域经济竞争力整体得到提升。     

中原经济区干线公路路网通达性研究

利用GIS空间分析工具,选取最短时间矩阵、最短路径矩阵、路网密度及通达性系数等指标,对中原经济区干线公路路网通达性进行分析。结果表明:中原经济区公路总长度和高速公路长度逐年快速增加,国道和高速公路分别呈现出"四横五纵"和"米"字型布网。郑州、开封、许昌和新乡因优越的干线公路基础条件和中心地理位置,位居公路路网总距离和总时间排名的前列;运城市、蚌埠市和晋城市则因边缘效应而排名相对靠后。郑州和洛阳的交通中心地位明显,特别是郑州的中心地位更加突出,但以二者为中心交通运输最短时间分布状况欠佳,2 h圈内的城市数量较少。研究区总路网密度较高,区域内路网总容量较大,服务能力和辐射能力较强。高密度路网主要分布在中东部,低密度则分布在北部、西部和南部。高通达性城市主要分布在山东省和河南省,低通达性城市主要分布在河北省、山西省、安徽省及河南省部分省辖市,郑州市干线公路通达性最好,蚌埠市最差。自然地理位置、经济发展水平及交通建设资金投入是影响公路路网通达性的主要因素。     

中国中心城市公路客运联系及其空间格局

依托中国地级中心城市间的公路长途客运联系数据,运用GIS空间网络分析方法,对中国公路客运联系网络结构及其分布格局进行清晰的空间解构。研究显示：公路客运联系强弱与城市人口规模和经济总量相关性较强,而与经济发展水平不相关性;中国人口经济密集分布的东中部地区中心城市间的公路客运联系密切,呈现区域性集聚的分布格局;最为密集的区域为长三角、珠三角两地,而京津冀、山东省、河南省和成渝地区的集聚程度也相对突出。总体上,中国公路客运联系以各省份的省会及区域中心城市为联系中心,以区内其他城市为联系对象,在中短途客运距离内形成自成一体的区域性空间集聚。研究表明：中国公路长途客运联系的适宜空间距离应在500 km以内,最佳客运距离为100~300 km左右;中国公路长途客运联系在200 km内是随着距离增大而增加,之后则呈现二次曲线型的距离衰减趋势;细分各距离区段内的公路客运联系可以清晰识别城市群内、省域内、省际间及大区域间等不同空间尺度下区域交通联系的结构特征。     

不同比例尺下中国水系分维数关系研究

应用分形理论,再次验证整个中国水系及各流域水系分形特征的客观存在;通过比较1:450万及1:1200万比例尺计算的分形维值大小及变化规律,表明单一尺度的分形规律在其它尺度下依然存在;大比例尺条件下计算得到的分形维值也大,且各层次不同流域的分维值在不同比例尺条件下的变化也呈现相同的趋势,表明图源比例尺对分维计算值的影响。     

长江下游地区过江通道发展利用与“时空压缩”的演变特征

长期以来过江通道供需矛盾突出,高效利用现有通道并合理规划建设新通道设施、吸引两岸要素无障碍流动成为长江下游地区率先实现跨江发展、推进次区域合作的基本物质保障。基于此分析2000年以来长江下游地区公路过江通道建设对南北岸间交通的“时空压缩”效应,尝试探讨高等级公路网体系中过江通道通行利用空间特征。研究时段内过江通道建设实现由点到面扩张,从单一到多样化的跨江条件改善压缩区位差异对发展造成的不公平,跨江时间成本逐渐转变为自岸向两侧的由高到低梯度推移。沿岸地区就近选择过江通道,中远岸市县由高等级公路网引至特定通道方向,完整的过江通道是包含跨江桥隧和后方高等级连接公路的交通走廊。各通道因其在路网体系中的定位不同,通行利用存在差异,区域空间和基础设施建设的有限性要求建立“干线公路-跨江桥隧”多对多选择,提升既有通道通行能力并将连接道路建设向新通道方向倾斜,以分流通行压力并缩小区域内跨江成本差距。     

旅游系统网络空间分形研究的科学展望

大自然千奇百怪, 大自然用其"无形之手"造就了奇妙无比的分形世界, 在自然形胜之处, 形成了无数的自然- 人工分形复合体, 它们逐渐吸引人们的关注, 渐进由旅游景物- 景点- 景群- 景区—风景区以及风景区域等而形成不同规模、不同层次的旅游网络系统。旅游网络系统的最基 本要素之一是景区(点), 不同等级、不同层次、不同规模的景区(点) 由各种旅游线路和廊道( 交通 线路) 相串通、连接, 从而形成旅游系统的网络空间结构。文中首先明确指出了将分形理论应用于 旅游地理学研究的科学意义, 系统提出了旅游系统网络空间结构在旅游景点、旅游线路与旅游交 通三方面的分形科学问题; 并进而以北京市旅游景点为例, 定量给出了旅游网络系统空间结构的 分形证据; 最后, 还指出了积极支持开展分形旅游研究对促进我国旅游地理学理论研究水平的提 升和在国际旅游学领域尽快占据分形旅游研究前沿之地的积极意义。     

城市形态的分维估算与分形判定

城市形态的分形是城市发育到一定阶段涌现出的有序格局和复杂结构,其基本特征是空间分布的无尺度性质。当研究者基于某个显著性水平推断城市分维存在时,实际上就是基于相应的置信度判断分形特征。虽然分形城市研究已经多年,但大量有关维数测算的基础问题依然悬而未决。本文根据分形几何学的基本思想论证城市形态分维测算的若干问题。分维测量的准则是最佳覆盖——不多不少、恰到好处的覆盖。盒子覆盖是最容易理解的测量方法。采用盒子覆盖法测量城市形态分维时,应考虑三个标准：一是快速逼近,二是简便操作,三是稳定拟合。直观估计分维的办法是利用双对数坐标图。由于城市形态不是严格意义的分形,而是类似于文献中的“前分形”,测量尺度与相应测度的幂律关系通常仅在一定尺度范围内有效,从而形成所谓标度区。本文围绕城市形态的分维测量和分形判断开展一系列讨论,包括尺度选取、标度区识别和统计标准等问题,对今后城市分形研究具有理论启示和方法论的参考价值。     

基于DEM的流域水系分维估算方法探讨

分形理论是现代数学的一个新的分支，是一种新世界观和方法论。分形理论与地学的结合，极大地推动了地理学的发展。介绍了分形理论在水文学研究中的应用和发展，介绍了利用Arc/Info，以DEM为数据源提取流域信息的方法。提供了一种将分形理论、GIS技术和流域地貌模型巧妙耦合，分别用基于覆盖法的分维估算方法和基于Horton定理的分维估算方法计算了马连河流域水系分形维数。这种方法与传统方法相比，具有易于操作、高效等优点。