流动量与关注度视角下的城市网络结构——以广州、深圳为例

在城市与区域转型发展的背景下,城市网络经历着剧烈的重构,广州和深圳是推动粤港澳大湾区一体化的主导力量,明晰其在网络中的发展定位与动态联系,对于引领区域协调发展具有重要的战略意义。然而,现有城市网络研究较缺乏对多尺度差异与实虚映射关系的关注,因此论文基于微博数据,从流动量、关注度出发,运用社会网络分析,探究了广深在粤港澳大湾区、全国、全球网络中的节点地位与联系特征。结果表明：① 多尺度网络下,广深不同的联系导向塑造了差异化的要素组织能力,广州辐射范围较广、联系相对均衡,深圳联系相对集中、与香港联系尤为紧密;② 实虚网络之间,广深的对外联系存在协同补充、路径依赖效应,且在各尺度下具有不同程度的体现,多重效应的叠加交融推动着区域联系趋向柔性化;③ 基于上述网络格局,广深应立足于不同的联系模式与发展实际,分别发挥区域交通枢纽及创新制度高地的优势,引领打造有序高效的区域网络系统。     

基于财富500强中国企业网络的城市网络空间联系特征

基于2015年世界财富500强中的102家中国企业数据,根据企业组织特征构建了反映企业—城市间关联的折衷网络模型,借助网络分析等多种方法分析了中国地级城市间和典型城市群之间的网络联系。研究发现：① 城市网络总体连通性较差、向心集中性强,发育不够完备;城市网络连接具有明显的行政中心指向、沿海指向和资源指向;网络节点城市对外经济依赖度高,网络结构扁平特征明显。城市群网络存在权力分散、地位分化和外部联系依赖特征。② 城市网络中省域、城市群和俱乐部边界效应明显,区域内外的中心城市规模和数量对省域行政区经济、城市群经济和俱乐部经济的发展产生影响。③ 城市在多尺度网络中的功能分化明显,大城市和区域型中心城市比中小城市拥有更加完备和均衡的功能体系。沿海三大城市群的辐射带动作用明显,其他城市群的优势功能有待突出。④ 城市（群）跨尺度区域功能互动效应显著,城市（群）的自我经济集聚能力与城市（群）的对外辐射带动功能之间存在密切的正向关系。研究为城市网络模型拓展及理解中国城市网络空间联系特征提供了支撑。     

跨市轨道交通溢价回收策略与多层级管治：以珠三角为例

随着城市化和机动化的发展,跨市轨道交通建设成为应对交通拥堵,引导土地开发与通勤结构,促进区域一体化的策略。面对轨道交通巨额建设运营成本,多层级政府管治（Multi-level Governance）下的投融资模式和溢价回收（Value Capture）策略成为推动跨市轨道交通建设的基础。目前,对跨市交通设施的溢价回收和多层级管治还缺乏系统讨论。以珠三角为例,实证分析跨市轨道交通多层级政府的合作博弈、投融资模式与溢价回收策略,重点论述由“省部合作”向“省市合作”联合开发的溢价回收策略转变。研究发现,珠三角跨市轨道交通联合开发面临土地、规划和财税等制度约束以及政府间利益博弈,省政府主导的“省市合作”交通土地综合开发模式超越单个城市政府,实现区域层面的交通溢价回收,能为中国城际轨道交通融资和多层级管治提供参考。     

Combining spatial transition probabilities for stochastic simulation of categorical fields

Categorical spatial data, such as land use classes and socioeconomic statistics data, are important data sources in geographical information science (GIS). The investigation of spatial patterns implied in these data can benefit many aspects of GIS research, such as classification of spatial data, spatial data mining, and spatial uncertainty modeling. However, the discrete nature of categorical data limits the application of traditional kriging methods widely used in Gaussian random fields. In this article, we present a new probabilistic method for modeling the posterior probability of class occurrence at any target location in space-given known class labels at source data locations within a neighborhood around that prediction location. In the proposed method, transition probabilities rather than indicator covariances or variograms are used as measures of spatial structure and the conditional or posterior (multi-point) probability is approximated by a weighted combination of preposterior (two-point) transition probabilities, while accounting for spatial interdependencies often ignored by existing approaches. In addition, the connections of the proposed method with probabilistic graphical models (Bayesian networks) and weights of evidence method are also discussed. The advantages of this new proposed approach are analyzed and highlighted through a case study involving the generation of spatial patterns via sequential indicator simulation.     

中国城市网络等级结构特征及组织模式——基于铁路和航空流的比较

交通流是反映城市间社会经济联系的重要表征,被广泛应用于城市网络研究中。基于2010年中国城际铁路与航空客流OD数据,本文从城市节点、流量、子网络视角对中国城市网络的结构特征与组织模式进行了比较研究,发现：① 铁路与航空流视角下的中国城市网络均呈现出以北上广为顶层节点的空间等级结构体系,但除顶层结构外两种网络结构差异较大。② 城市网络体系中的铁路流联系表现出空间邻近性特征,而航空流联系则主要受到城市节点的规模大小与职能属性的影响。③ 铁路流的首位联系受省级行政区划的制约,航空流的首位联系空间跨度大,形成了若干具有垂直层间联系的地域子系统。④ 铁路网络拥有具有显著地域特征的7个子网络,而航空网络中则不存在明显的子网络。技术经济特征与管理体制是造成铁路与航空两种网络特征差异的主要原因。     

城市间技术邻近的类型及其知识溢出的差异——基于知识复杂度的视角

随着全球城市创新网络的日益密切,区域创新研究开始由城市本地创新转向网络视角下城市间的知识溢出。本文使用专利数据测度了中国278个地级及以上城市间技术邻近水平,在此基础上引入知识复杂度分析框架讨论城市间技术邻近的不同类型,并利用2007—2019年的城市面板数据实证检验了基于不同类型技术邻近的知识溢出的差异。研究发现：① 城市间的技术邻近与城市知识多样性和遍在性有关,多样化和专业且遍在化的知识结构更容易在城市间产生技术邻近;② 城市间技术邻近与知识存量不存在显著的相关关系,但受到知识结构的影响而呈现出不同类型,具有多样化知识结构特征的城市间技术邻近平均程度最高且内部差异最小;③ 基于不同类型技术邻近的知识溢出有较大差异,与知识遍在性相比,知识多样性所带来的技术邻近更有利于城市间的知识溢出,在知识多样性的基础上,知识遍在性会强化这种效应。     

全球高端航运服务业的时空演化及影响因素分析

发展高端航运服务业是港口城市产业转型的重要着力点.基于劳合社海事企业名录,利用连锁网络、回归模型等,研究1982-2018年全球高端航运服务业节点城市和城际联系的空间演变及影响因素.结果表明:①全球高端航运服务业骨架由"T"字型向"大三角形"转变,网络重心不断东移,欧洲、地中海和亚太地区构成的东西向市场是其发展主线.②...     

城市和区域多中心研究进展

在城镇快速扩张和交通通信技术迅猛发展的背景下,许多城市和区域呈现出多中心的趋势;在城市和区域规划实践中,多中心也成为广泛应用的空间政策工具。论文回顾了国内外城市和区域多中心的研究进展,首先从研究尺度和中心重要性的界定出发,辨析了城市内和城市间、形态和功能多中心的内涵;而后分别从新中心的产生和既有中心一体化的角度解析了城市和区域多中心的形成和演化机制;进而总结了实证研究中多中心的识别和测量方法、城市和区域空间结构单中心化与多中心化的分异以及多中心绩效评估等领域的进展与不足。文章最后提出了多中心研究的拓展方向：明晰多中心概念并进行合理测度、比较空间结构演化的分异并剖析内在机制、对多中心的绩效进行多维度系统评估。     

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。     

A polygon-based approach for matching OpenStreetMap road networks with regional transit authority data

Matching road networks is an essential step for data enrichment and data quality assessment, among other processes. Conventionally, road networks from two datasets are matched using a line-based approach that checks for the similarity of properties of line segments. In this article, a polygon-based approach is proposed to match the OpenStreetMap road network with authority data. The algorithm first extracts urban blocks that are central elements of urban planning and are represented by polygons surrounded by their surrounding streets, and it then assigns road lines to edges of urban blocks by checking their topologies. In the matching process, polygons of urban blocks are matched in the first step by checking for overlapping areas. In the second step, edges of a matched urban block pair are further matched with each other. Road lines that are assigned to the same matched pair of urban block edges are then matched with each other. The computational cost is substantially reduced because the proposed approach matches polygons instead of road lines, and thus, the process of matching is accelerated. Experiments on Heidelberg and Shanghai datasets show that the proposed approach achieves good and robust matching results, with a precision higher than 96% and a F1-score better than 90%.     

世界城市网络研究方法论

20 世纪70 年代以来,随着全球贸易自由化的进程、多国公司逐渐确立了其经济全球化主要组织载体的地位以及国家决策权向城市的分散,国家作为独立的经济单元的重要性下降,国际竞争日渐被具体化为以城市为核心的区域间的竞争;城市作为经济单元的重要性迅速上升,成为全球治理体系中的重要行动者。作为全球经济的组织节点,世界城市按其在全球生产过程中的作用与地位的不同而构成具有一定经济控制能力和社会经济联系的网络体系。世界城市网络研究立足于世界/全球城市和世界城市体系中的城市间关系研究,经由基础设施、企业组织和社会文化等多个研究途径,以定量化的分析方式揭示了世界城市间的关系并探讨了世界城市网络形成的多重动力机制,是学术界对当代交通和通讯技术变革、企业组织变革及全球治理方式变革等对世界城市发展所施加影响的积极回应。最后,本文从城际关系秩序、空间组织逻辑、关系型数据的生产和获取、空间尺度和城市经济类型对城市网络的影响等5个方面探讨了世界城市网络研究对中国相关领域研究的借鉴和启示。     

“流空间”视角下高速公路交通流网络结构特征及其形成机制——以广东省为例

交通流是城市经济联系最显性的表现,为更清晰地识别城市网络结构提供了新视角。本研究采用高速公路联网收费数据作为交通流“关系数据”,综合图论、社会网络分析法（SNA）和GIS空间分析,以广东省为研究区域探索高速公路交通流网络空间结构特征,并利用QAP回归法探究影响网络形成的因素。结果表明：① 广东省高速公路已形成典型的网络式空间结构,具有“小世界”网络效应。其节点度值服从幂律无标度分布,交通出入量基本平衡,节点重要性自区域中心向外围递减;网络有向边权值等级差异显著,优势交通流具有“向心指向”特征和距离依赖性。② GDP、常住人口、社会消费品零售总额、县区间行驶距离等已成为影响广东省高速公路交通流网络形成的重要因素。其中人口因素是影响城市间交通流动的主要因素,网络形成受制于距离因素,消费因素逐渐成为刺激城市间交通流动的强大动力。③ 广东省高速公路交通流动模式分为邻近指向型、中心指向型和等级指向型三种,以邻近指向型为典型模式。研究结果对于揭示交通流动规律,丰富城市网络理论,推动道路合理规划和区域协调发展具有重要理论和实践意义。     

哈长城市群核心-外围结构及发展阶段判断研究

以哈长城市群为例,从“核心-边缘”理论视角出发,将哈长城市群空间结构划分为核心区和外围区,然后运用模糊综合评价法,分析评价哈长城市群发育程度,判断哈长城市群发展阶段水平,并探讨哈长城市群成长策略。研究结果表明：哈长城市群空间结构具有“3核心-外围区”空间结构特征,发展阶段处在雏形发育的末期阶段。哈长城市群需要加强中心城市建设,促进人口与经济要素集聚,加强区域经济合作和区域基础设施建设,促进城市群的一体化发展。     

长三角城际日常人口移动网络的格局与影响机制

人口移动是城际要素流动和资源配置的主要载体,是建构区域网络组织的主要形式。本研究关注人口移动的重要组分——短时间尺度48小时内城际日常移动（daily intercity mobility）,基于微博签到大数据,通过分析长三角人口日常移动的城际格局发现,人口流动具有向多核心极化的分布特征,受到省级行政边界阻碍,并存在明显的省际差异。通过重力模型进行反向验证,对影响因素进行系统统计检验发现,移动的时间等成本和产业结构、文化、教育等城市特征补充塑造了由物理距离决定的城际移动模式,且相比于移动成本,城市特征对人口移动有着更大的影响。本文拓展了重力模型检验网络影响机制的方法实践,解析了城际日常移动机理,并从人口日常移动角度为理解长三角一体化的进程与优化策略提供参考。     

中国城际专线物流网络空间格局

物流是地域间社会经济联系的重要要素,城市间的物流联系是理解区域生产消费联系和城市空间体系的重要视角。但是由于数据与方法等层面的不足,较少有研究能够有效地揭示全国城市间的物流网络格局。近年来随着互联网与数据科学的发展应用,第四方物流平台的出现及其对各类物流资源和数据的整合为物流研究提供了新的数据源和基础平台。本文采集了中国规模最大的电子商务平台旗下第四方物流平台上的物流专线交易数据,采用社会网络分析方法,以地级市为空间单元汇总计算到发各城市的物流订单,测算各城市的专线物流联系强度以及网络中心性,旨在揭示中国城际专线物流的联系格局,透视各城市在全国专线物流网络中的职能差异。研究发现：① 中国城际专线物流联系强度的空间分布与区域间社会经济发展格局基本一致,以“京津冀—长三角—珠三角”为核心,呈现出由沿海向内陆地区梯度递减的趋势;② 中国城际专线物流具有明显的跨区流动特征,1200 km距离范围内的专线物流活动最为活跃;③ 依照全国专线物流网络中的职能特征,可将各城市划分为全国物流首位城市、全国物流中心城市、全国物流节点城市、区域物流节点城市和地区物流节点城市5类。上述研究结论期望从专线物流联系的视角为国家与各区域及城市制定空间规划及专项规划提供支撑。     

海峡西岸经济区城市网络特征分析——基于功能网络与创新网络的视角

全球化和信息化促进了城市网络的复杂化,城际关系不断重构,且往往需要通过多方面要素才能较完整地表现出来,但以往城市网络特征的研究往往聚焦于单一视角下的城市网络结构分析,且较少考虑联系的方向,对其复杂性的揭示上存在一定不足。以城际人员流动数据与共同专利数据为基础,从功能网络与创新网络的视角,利用社会网络分析等方法,研究了海峡西岸经济区的城市网络特征,结果表明：① 区域多级发展的网络格局已经形成,省会城市与副省级城市（福州、厦门）构成了中心性第一梯队,重要地级市（泉州、温州、赣州）构成了中心性第二梯队,一般节点城市（漳州、汕头等）构成了中心性第三梯队。② 强中心性城市中,厦门、福州及温州存在对其他城市较显著的溢出效应,区域中小城市成了辐射的主要受益者。③ 城市在两类网络中的地位整体一致,局部如赣州、龙岩一致性较差。④ 城际创新合作关系整体上较薄弱且较不均衡,而区域功能网络表现为“整体均衡,局部不均衡”态势。     

基于神经网络的单元自动机CA及真实和优化的城市模拟

提出了一种基于神经网络的单元自动机（CA）。CA已被越来越多地应用在城市及其它地理现象的模拟中。CA模拟所碰到的最大问题是如何确定模型的结构和参数。模拟真实的城市涉及到使用许多空间变量和参数。当模型较复杂时，很难确定模型的参数值。本模型的结构较简单，模型的参数能通过对神经网络的训练来自动获取。分析表明，所提出的方法能获得更高的模拟精度，并能大大缩短寻找参数所需要的时间。通过筛选训练数据，本模型还可以进行优化的城市模拟，为城市规划提供参考依据。     

区域优化平均法的改进及其在计算平均温度中的应用

气候重建研究中,重建数据有限的特点对研究造成很大影响。对于解决这个问题,区域优化平均法是一个很有效的重建方法。区域优化平均法可以通过最优权值和有限的温度数据计算目标区域平均温度的一种方法。应用区域优化平均法时,首先利用均方差最小化的优化加权机制和拉格朗日乘子法计算得到最优权值,然后最优权值结合温度数据计算得到区域平均温度。现阶段的区域优化平均在计算大范围区域的平均温度时有其自身弱点。为克服这一弱点,使其可以计算大范围区域的平均温度,例如北半球平均温度,本文对区域优化平均法做如下改进：不再使用网格划分求和的方式求解协方差模式,利用Haar小波函数和矩阵算子求得协方差模式;利用全选主元高斯消去法求解线性代数方程组得到最优权值。结果表明,Haar小波函数和矩阵算子用于计算中,使协方差模式的计算结果更精确。计算所用数据源于气候研究中心（CRU）,CRU被认为是最权威的数据来源之一。以计算北半球1961~1990年平均温度为例,发现改进后的区域优化平均法的计算所得结果与CRU已有结果的相关性较改进之前有所提高。因此,针对古气候重建过程中代用数据记录有限的问题,改进后的区域优化平均法提供了一个更为合理可行的计算方法。     

Elastic full-waveform inversion for earthquake source parameters

2-D full-waveform inversion of double-couple earthquake sources is implemented. Temporally and spatially extended sources are represented by superposition of double-couples. The source parameters solved for are the spatial location, origin time, amplitude and orientation of each double-couple. The velocity and density distribution and source time function are assumed to be known a priori but may be arbitrarily complicated. The non-linear inverse problem is solved by iterative linear approximation. The Jacobian matrix elements for source depth and rupture angle are computed by wavefield extrapolation forward in time, while those for origin time and amplitude are computed analytically. A smoothing technique that results in faster convergence and avoids local minima associated with cycle skipping is applied at each iteration. A spatial sampling interval, between discrete sources, of one-quarter wavelength of the dominant shear wave is optimal for inversion if high uniqueness of the result is desired. The presence of a fault is inferred from the spatial continuity of the rupture solution, rather than being imposed a priori. The method is illustrated by successful application to three synthetic source models: a single double-couple, a single extended rupture and a double extended rupture. The resolutions of the source depth and origin time are higher, and their posterior covariances are lower than those of the amplitude and rupture angle at each source point. Source depth, origin time and amplitude are primarily determined by the data; the rupture angle is more strongly influenced by the a priori information.     

基于城市流和层级性的城市群扩展模型构建

城市群是具有网络关系与层级性的区域空间,一直是中国推进城镇化与区域协调发展的主体单元。本文综合考虑城市群的网络与层级性特征,运用城市流刻画城际网络交互作用,采用分层广义线性模型（HGLM）揭示城市群分层驱动机制。同时,选取长江中游城市群开展实证研究,通过与元胞自动机（CA）耦合,构建HGLM-CA模型模拟城市群空间扩展。将模拟结果与Logistic-CA模型、BBO-CA模型进行比对,据此评析HGLM-CA模型的优劣与改进方向。实证结果表明：城市群空间扩展是多层驱动因素共同作用的结果,城市流不仅会推动城市群空间扩展,而且对元胞层因素起到重要的调节作用,使之具有城际分异性;HGLM-CA模型相比Logistic-CA模型模拟精度更高,说明顾及城市流与层级性的城市群空间扩展模拟结果更为精准;与智能模型BBO-CA相比,HGLM-CA模型模拟精度较低,但其便于从层级性角度把握城市群空间扩展机制。