基于约束性CA方法的北京城市形态情景分析

约束性元胞自动机(Constrained cellular automata,Constrained CA) 在模拟城市增长方面已有诸多实践,已有文献常利用各种反映土地利用需要、区位影响、管理制度等的政策参数,设定不同的城市空间发展情景以反映未来的城市形态。在基于约束性CA进行城市形态情景分析时,以各种政策参数作为情景条件的研究实例较多。而在中国的城市规划实践中,城市规划用于建设管理的审批,对应明确的城市形态,因而如何利用城市形态作为情景条件分析所需政策,也有实践意义,可以解决一些广为关注的重要问题,例如已有的发展政策是否与期望的城市形态相匹配,不同规划方案所需采取的政策有什么区别等。本文提出了以城市形态作为情景条件(即形态情景分析) 的新方法,该方法基于约束性CA,改变了传统的约束性CA情景条件的设置方法,以期望的未来城市形态为目标,识别相应需要的发展政策。并将北京市域的4 个规划城市形态作为情景条件进行了实证分析,对多个规划方案实施的可能性和政策参数进行对比分析,证明该方法具有较好的适用性和可行性,是将约束性CA的应用扩展到城市规划领域的又一尝试。     

人工免疫系统与嵌入规划目标的城市模拟及应用

人工免疫系统(AIS) 具有强有力的计算能力, 可以通过免疫识别、克隆选择、免疫学 习、免疫记忆等功能来进行模式识别和自适应学习。AIS 所具有的自学习、自适应和记忆的能力非常适合于复杂地理过程的研究。而元胞自动机(CA) 是研究复杂系统非常方便和有效的工具。将人工免疫系统和元胞自动机相结合, 建立了城市演变的模拟和规划模型。该模型通过改变抗体的进化变异机制, 把规划目标嵌入到AIS 算法中, 抗体将会逐渐朝着规划目标“进化”, 从而模拟出基于不同规划情景的城市发展空间格局, 为城市和土地利用规划提供决 策支持。设计了6 种不同的城市发展方案, 利用该模型模拟了不同规划方案下珠江三角洲城市的发展情景(1988-2002 年)。并比较了不同模拟情景结果城市的紧凑性: “城市中心” 和 “城市中心-高速公路”发展模式的城市形态更为紧凑, 破碎度较低; 而“镇中心” 和“道路”发展模式形成的城市形态则比较凌乱和分散。模拟结果和分析表明: “城市中心-高速 公路”是珠江三角洲最适合的城市发展模式。     

特大城市空间形态差异对交通网络效率的影响

以交通网络出行迂回作为交通网络效率分析的切入点,选取形状指数、紧凑度作为空间形态分析指标,对特大城市空间形态布局进行类型划分,并挖掘各城市交通网络效率空间分布差异特征,基于多元回归模型剖析中国各特大城市空间形态布局与交通网络效率之间的影响关系。研究表明：① 5种类型城市交通效率高低分布差异明显,紧凑圆形城市边缘区交通网络效率较低,而非紧凑带形交通效率低的区域多分布于城市核心区,紧凑方形城市交通网络效率高地区分布较为集中,而非紧凑方形交通效率低的地区分布较为分散,紧凑带形城市面积越小则交通效率越高。② 就城市空间布局与交通网络效率影响关系而言,随着城市形状指数的增大,城市交通迂回值未进一步增大,说明城市形态布局接近圆形均匀分布时,其城市交通网络效率较高;随着城市紧凑度值的增加,城市交通迂回程度值亦不断增加,说明城市形态布局程度越紧密,反而其交通网络效率越低,当城市形态布局紧密程度适中时,交通网络效率水平较高。     

生态景观与城市形态整合研究

早在19世纪末生态思想就开始用于指导城市空间结构的研究,如今景观生态学关于格局与过程的生物空间理论,已成为城市自然景观组织和生态景观建设的主要理论支撑。本文探讨了生态景观的含义及建设途径,以南京为例运用景观生态学原理研究城市形态可持续格局,分析高密度开发条件下城市自然或近自然景观与人工建筑环境整合方法,并提出了在大都市区、主城区、街区三个不同尺度上由表及里、由内而外的生态景观与城市形态整合模式：绿楔与星形放射状城市相嵌、绿径网络与街区路网纹理相伴、须状绿色延伸与邻里环境相融。为城市景观生态重建和城市化地区生态安全格局构建提供参照。     

城市形态、交通能耗和环境影响集成的多智能体模型

城市能耗占全球能耗的比重随着城市化率的不断提高而增大,交通能耗作为城市能耗的重要构成部分,已有较多研究证明城市形态对其具有显著影响,这些研究多属于城市间层次,而少有城市内的研究对城市形态与交通能耗、环境影响的关系进行定量识别.本文拟建立城市形态、交通能耗和环境的集成模型,对单一城市内的不同空间组织(即城市形态),如土地...     

城市空间形态的最低成本-周期扩张规律——以昆明为例

城市形态演化反演城市土地利用模式的转变,是内部最低成本土地利用模式驱动力的外部表达。这一城市空间格局演变遵循本文提出的"外部扩张,内部填充"相互交替总体规律。它既是集聚与扩散驱动因子作用的结果,也是植入与再植入的"扬弃"选择过程的交互作用产物。基于最低成本—周期扩张模型的假设,本文选取昆明建成区近现代的影像资料,运用形态学的视角分析城市空间结构的变迁,探寻城市形态演化规律。结果表明:(1)从城市形态演变的一般理性微观、宏观过程来看,城市形态变迁在统计学上遵循最低成本—周期扩张规律假设;(2)在最低成本—周期扩张模型内,公共投资与基层设施建设变动及其要素替代效应对形态的周期性扰动响应是其核心作用机制。     

高层建筑群平面布局类型对室外风环境影响的对比研究

现有城市热环境研究关注于城市尺度范围内城市形态,未充分考虑小尺度区域内、非匀质分布的建筑群布局形态对热环境,尤其是室外风环境的影响。以6幢方形截面高层建筑组成的建筑群的周围风环境为研究对象,采用数值模拟方法进行对比、分析,对比6种布局形式的建筑群的室外人行高度(1.5 m)处的风速比和风向分布,得出风环境优劣状况与平面布局之间的关系,为城市建设、高层建筑布局规划提供参考与评价依据。     

城市扩张情景模拟及对城市形态与体系的影响——以广西西江经济带为例

针对区域层面城市扩张模拟研究的缺失,以快速城市化的广西西江经济带为案例区,构建了生态重要性和土地开发建设适宜性两种扩张情景;借助最小累积阻力模型对经济带内主要城市的扩张进行情景模拟,进而分析城市扩张对其形态和位序-规模特征的影响,揭示不同情境间的差异。结果表明,随着扩张强度增加,城市形态趋于紧凑和稳定,城市位序-规模发生变化。对比两种情景,生态重要性情境下,新增建设用地的分配相对均匀,首位城市发生变化,首位度明显下降,城市扩张方式多样,形态较为复杂、松散,内部各城市之间形状差异较大;土地开发建设适宜性情景下,大中城市扩张速度较快,首位城市保持不变,其首位度略有下降,城市扩张以外延式和填充式扩张为主,形态相对紧凑、规则,各城市间形状差异较小。研究认为基于生态重要性的城市扩张情景有利于减少重要生态空间占用、维护城市生态系统健康、合理调控城市体系结构,是一种更加可持续的扩张方式。     

规划导向的CA约束方法与城市用地格局变化预测——以广州市白云区为例

城市发展是一个复杂系统的演化过程,掌握其发展规律并用于预测城市形态变化在城市理论和城市规划管理中有重要意义.一般约束性元胞自动机(CA)无法模拟存在时空分异的约束条件,文中提出一种时、空可变的规划导向约束条件表达方法,将城市发展战略调整、建设周期等外部条件变化用时间变量和空间变量表达,模拟出动态变化的CA外部环境,逼近城市受动态规划条件影响下的演化过程.以广州市白云区为例,对“十二五”规划中城市发展战略继承和调整并存的现象进行了情景模拟;构造了地铁线路、重点发展区两个规划方案在2010-2015年间建设过     

河谷型城市居住环境剥夺的识别及其影响因素——以兰州市主城区为例

居住环境质量提升是城市高质量发展的重要内容,而其设施的不均衡性、可获取性与可选择性差异对居民的生活质量、情感需求具有显著的剥夺影响。本研究以兰州市主城区居住区为研究对象,以各类城市设施的POI为数据源,通过构建居住环境剥夺评价体系定量识别其剥夺程度并对影响因素作出分析,结果表明：① 居住环境的综合剥夺在东西狭长的河谷城区上呈现出重心偏东的“核心-边缘”分布格局,高剥夺区集中在河谷边缘区以及西部城区,低剥夺区呈现于河谷中心区与东部城区。② 居住环境的正向维度基本呈现出河谷中心区剥夺程度低,河谷边缘区剥夺程度高的态势;负向维度在空间上则呈现出与正向维度反向的分布趋势。③ 河谷型城市居住环境剥夺格局是城市形态、居住区区位、城市的动态扩张次序、居住区密度以及政策规划等多重因素共同导致的结果。其中,城市形态下的空间可达性制约着城市空间的开发时序,进而影响设施的空间配置水平;居住区区位制约着居住区自身对设施的选择性与环境干扰性;城市的动态扩张导致了河谷城市开发周期的不同,进而导致新旧城区设施配置的不同;居住区密度对城市设施的配置具有一定的引导作用;政策规划对居住环境剥夺格局具有重构作用。     

耦合适应力的福州市高温脆弱性评估

全球气候变化导致极端高温发生区域不断增加,高温给自然环境和人类社会带来的负面效应不断扩大,严重影响了城市复合人地系统的脆弱性。适应是应对极端高温的重要行动,耦合适应力因素的城市高温脆弱性研究已成为国际热点和研究前沿。本文以中国代表性高温城市福州为例,利用专家评估、AHP法、地理空间分析技术,结合实地问卷调查和有序多分类Logistic回归分析等方法,重构耦合适应力的城市高温脆弱性空间评价指标体系,通过对福州市高温脆弱性和适应力的影响因素、空间分异特征、热点地区和尺度间依赖进行研究,系统评估了福州市高温脆弱性。结果表明：① 年龄、住房面积、外出纳凉频率、健康状况、医疗便利程度和政府缓解高温力度等6个指标对福州市居民高温适应力水平具有显著影响;② 福州市高温脆弱性、暴露性和适应力的空间分布均呈现“核心—外围”空间结构,高温脆弱性呈现“半包围式”的“外高内低”的空间特征;③ 在城市区域高温暴露性和易损性相同的背景下,从个体人到社区和城市层面的主动适应高温的能力,将显著改变城市高温脆弱性的空间分布。研究结果以期推动城市高温脆弱性研究的理论发展,并为福州市及同类型高温城市的高温脆弱性评估、调控和适应提供决策参考。     

沈阳市城市扩展与土地利用变化多情景模拟

利用基于遥感手段获取的沈阳市城市扩展与土地利用变化历史数据,对SLEUTH城市扩展模型进行校正,对未来(2005~2030年)不同管理情景下的城市扩展与土地利用变化过程进行模拟,并对其发展变化趋势和生态环境影响进行分析与比较。结果显示,在三种管理情景下,未来的沈阳市城市建设用地都将持续增加,大量的耕地资源被侵占;但不同管理情景下,城市景观格局和区域面临的景观生态风险却表现出明显差异。SLEUTH模型的模拟结果较好地反映了沈阳市不同土地利用政策、规划方案等对未来城市扩展和土地利用变化以及区域景观生态风险的潜在影响,同时也指出了当前城市增长管理政策中存在的不足之处。     

基于城市夜间灯光数据的中美两国城市位序规模分布对比

工业革命以来,人类开启了大规模的城市化进程。城市随着交通和通讯技术的发展不断突破原有的规模限制,城市规模不断变大。以人口为指标的城市规模分布服从齐普夫法则。不同城市化发展阶段,其城市位序规模分布存在差异。城市夜间灯光数据一般可用来衡量城市的经济活动、建成区面积、人口密度、发展水平等。本文以同源的城市夜间灯光数据代表城市规模,在国家尺度和省州尺度研究中美两国城市规模位序分布,并比较其异同。研究表明,在国家尺度,2013-2016年间,中美两国城市规模均变得集聚,而中国城市规模分布比美国更为分散,齐普夫指数相差约0.1。在省州尺度,不同省州的城市规模分布存在差异,中国和美国分别有44%和84%的省份或州的齐普夫指数大于1,中国城市规模分布分散型省份占一半以上,而美国的集中型的州则占有84%,总体而言,中国城市的规模分布更为分散。中美两国高位序城市实际值远低于拟合值,理论上仍然具备很大的发展潜力。中国高位序城市需要进一步提高城市经济活动的聚集程度,使得城市规模体系更趋完善与成熟。     

基于空间分形特征的城市群实体空间识别方法

城市群是城市地理学的重要研究领域,对城市群的实体空间进行界定识别是研究城市群的前提和基础。城市群作为众多城镇的集群,前人对城市群的空间识别主要是以城市为单元进行的,缺少对识别单元空间形态的考虑。城市群实体空间的形态具有自相似性,空间分形特征可作为自相似性的表征工具,通过对空间分形特征的分析、识别及提取,可以实现对空间对象基于形态的客观测度。本文借鉴单个城市其边界的相关识别方法,从不同尺度的空间最小可识别单元出发,测度城市群城镇空间形态的分形特征,并据此提出了城市群城镇的客观识别方法。该方法利用城镇的空间分形特征识别归属于城市群的城镇,通过空间最小可识别单元的变化得到不同的城镇规模并获取城市群城镇的空间分形特征,再以此为基础对空间分形特征的存在范围进行识别,将其映射于空间最终实现对城市群城镇的识别,进而得到城市群在空间上的分布状况。本文将该方法应用于京津冀城市群,基于2016年Landsat卫星遥感影像,实现了对京津冀城市群构成城镇的识别,为界定城市群的实体空间提供了一次有益尝试。     

河流与城镇体系结构形成的关联特征及空间表现

基于相互作用视角分析了河流与城镇体系结构形成的关联特征及空间表现。河流作为重要自然要素,与城镇体系结构的形成演变存在紧密的关联性,并在空间上表现出不同的特征,研究结果表明:1从数量结构来看,城镇依河流呈非均衡集中分布格局;2规模结构方面,城镇对河流依赖随规模递增而增强,且大城市分布与河流等级、区位密切相关;3职能结构方面,沿河城镇职能具有河流属性特征,且区域中心城市或综合性城市多沿河分布;4空间结构方面,河流引导沿岸城镇空间布局分异,改变中心地空间布局理论结构,且引导沿岸城镇空间体系呈现出点—轴、双核等结构模式。     

丝绸之路经济带陆路西北段城市体系与开放性研究

随着丝绸之路经济带建设上升为国家战略,对经济带城市等级及城市类型进行科学定位迫在眉睫。以丝绸之路经济带陆路西北段为例,运用城市流强度模型和城市生态经济位模型对研究区18个地级以上城市的城市流强度和城市生态经济位进行测度,并将二者综合,划分城市体系和城市开放性类型。结果显示:研究区城市流强度介于3.80亿~1 158.92亿元,城市流强度不仅与城市规模息息相关,城市类型也是其重要影响因素;城市生态经济位介于0.020~0.231,超过半数城市位于系统底部,主要限制性因素为经济滞后;结合城市流强度和城市生态经济位,将城市划分为4级,西安为核心城市,乌鲁木齐和兰州为副核心城市,重要节点城市5个,一般节点城市10个;创建城市开放性指数,将城市划分为开放型和内敛型,西安、乌鲁木齐等6个城市为开放型,兰州等12个城市为内敛型。     

Reply To “On Farmland Protection In Southern California”

Mounting evidence indicates that large, world-class cities have expanded their spatial markets well beyond the regional urban systems in which they are located. This has led many observers to conclude that in the contemporary economy, interdependence, interaction, and connectivity are no longer fundamental characteristics of hierarchical urban systems. Virtually all research, however, deals exclusively with the changing role of large cities, while the spatial markets of medium- and smaller-sized cities comprising an urban system have been ignored. The primary objective of this paper is to investigate whether the spatial markets of medium- and smaller-sized cities in an urban hierarchical system continue to display a systematic relationship with city size, or whether they also reveal the absence of connection, or integration, with the regional system. The analysis uses survey data collected from 480 producer service firms located in an urban hierarchy comprising 15 midwestern cities of the United States. The results indicate that the spatial market of the largest city (Chicago) extends well beyond the Midwest urban hierarchy, while the spatial markets of smaller-sized cities are more integrated within the hierarchical system.     

基于文献数量的中国城市规模分布研究

本文通过对中国知网（www.cnki.net）数据库中的论文进行题名检索,从而获取对不同城市进行研究或关注的论文数量,并通过论文的数量对中国地级及其以上的城市规模分布进行研究。本文的基本结论是基于文献数量的中国城市规模分布基本符合捷夫法则。具体结论如下：其一,由于对上海和北京进行研究的文献数量相差较小,中国城市文献规模分布呈现出较低的首位度,而习惯意义上的“北上广”处在两个完全不同的等级体系。其二,Zipf维数q整体水平小于1,表明学者对城市的研究较为分散。其三,Zipf维数q从2000年到2012年整体上呈现出不断下降的趋势,表明学者对城市的研究呈现逐步分散的过程。其四,中国地级及其以上城市文献规模的等级体系整体上呈现出从金字塔式向纺锥形结构演变,中等文献规模的城市在数量上占据多数。     

The Spatial Markets of Cities Organized in a Hierarchical System*

Mounting evidence indicates that large, world-class cities have expanded their spatial markets well beyond the regional urban systems in which they are located. This has led many observers to conclude that in the contemporary economy, interdependence, interaction, and connectivity are no longer fundamental characteristics of hierarchical urban systems. Virtually all research, however, deals exclusively with the changing role of large cities, while the spatial markets of medium- and smaller-sized cities comprising an urban system have been ignored. The primary objective of this paper is to investigate whether the spatial markets of medium- and smaller-sized cities in an urban hierarchical system continue to display a systematic relationship with city size, or whether they also reveal the absence of connection, or integration, with the regional system. The analysis uses survey data collected from 480 producer service firms located in an urban hierarchy comprising 15 midwestern cities of the United States. The results indicate that the spatial market of the largest city (Chicago) extends well beyond the Midwest urban hierarchy, while the spatial markets of smaller-sized cities are more integrated within the hierarchical system.