基于分形理论的江苏省城市规模分布与异速生长特征

以江苏省1996～2008年城市非农业人口和建成区土地面积为主要数据,借助分形地理学中的城市位序一规模分布法则和异速生长定律及其广义分形性质,对全省城市规模分布演化规律、结构容量和城市人口-面积异速生长标度指数、退化关系进行探讨。结果表明：全省城市体系发育较为健全,规模序列结构正处于集中向分散过渡的时期,大中城市成为城...     

中国城市规模分布的形态和演化与城市增长模式——基于Zipf定律与Gibrat定律的分析

鉴于以往研究较少关注城市规模分布形态的规模差异性和城市规模分布演化与城市增长模式之间的关联,论文基于1953—2010年中国6次人口普查数据,选择了全部城市(包含地级市市区和县级市)和地级市(地级市市区)2种样本组,对中国城市位序规模分布的形态特征、演变趋势及其与Gibrat定律间的关系进行了实证分析。结果显示,中国的城市规模分布主体符合Zipf定律的线性分布,但两端即小城市和超大城市因规模不足而偏离线性分布,这一现象也得到全球各国证据的支持;从演化角度来看,中国城市规模分布在早期逐渐分散化并偏离Zipf定律,但从2000年开始转而向符合Zipf定律的方向回归,其中大城市率先在1990年就开始了转向,与这一阶段城市人口随机增长表现出耦合性,从而验证了Zipf定律和Gibrat定律的逻辑一致性。该发现对于促进中国城市规模分布高质量发展具有重要启示。     

Zipf维数和城市规模分布的分维值的关系探讨

城市位序 规模理论和分形理论是研究城市系统的重要基础。前者可以较好地刻画城市的规模分布 ,后者可用来深入地解释城市规模的分布规律。其中 ,城市规模分布的分维值和Zipf维数是这两个基础理论中的重要参数。在研究我国城市规模的分布规律时 ,理论上可认为分维值和Zipf维数的乘积等于 1。但本文认为这种理论上的关系并不能直接套用到统计分析中去 ,如果城市规模分布的分维值和Zipf维数是利用对于样本的OLS (最小二乘法 )估计所得 ,两者的乘积应等于判定系数 (R2 )。最后我们对此结果进行了推导和证明 ,并对其所具有的理论意义和实践价值进行了简要阐述。     

城市体系规模结构研究的新方法——位序累积规模模型

利用位序累积规模模型与位序-规模法则定量分析2000~2014年中国城市体系规模结构的省际差异及其变化特征。结论如下：使用位序-规模法则进行区域城市体系规模结构对比与演变分析时会存在较大的不确定性,而位序累积规模模型更能准确刻画区域城市体系规模结构的特征;中国各省区\begin{array}{c}\beta \end{array}值排名靠前的多属于自然地理条件优越、社会经济比较发达的地区,其变化大致表现出增幅东大西小、增长率南高北低的特征;位序累积规模模型能较准确地反映出自然与社会经济条件对区域城市体系规模结构的影响,但随着社会经济的发展,自然地理和基础设施条件对城市体系规模分布的影响不再显著。     

旅游流流量位序-规模分布变化及其机理——以四川省为例

以四川省为实证区,借助齐夫(Zipf)定律,证明了国内旅游流和入境旅游流的流量位序—规模分布均满足齐夫法则。在此基础上进一步分析了1996~2005年各年旅游流流量位序—规模双对数坐标图上无标度区范围、标度分段特征和各标度区内部流量密度分布的变化规律。结果表明,无论是国内还是入境旅游流,其流量规模分布结构的无标度区范围都呈逐年扩大趋势,但其空间分形结构和分布形态变化却有较大差异,其中国内旅游流的分形结构由最初的局部分形演化为单分形,再由单分形退化为双分形结构;空间分布形态则由帕雷托(Pareto)分布模式向对数正态分布模式转变。入境旅游流的分形结构没有出现双分形退化,其空间分布形态也基本保持不变,仍呈帕雷托分布模式。两种旅游流规模分布不同步变化的主要原因可能是交通条件改善和新旅游景区(点)开发对国内旅游者和入境旅游者的目的地选择行为的影响不一致造成的。     

Davis二倍数规律与Zipf三参数模型的等价性证明——关于城市规模分布法则的一个理论探讨

本文从城市规模分布的Davis 二倍数规律（2n 规律：ai= ai+ n·2n,fi= fi+ n·2- n）中推导出具有一般意义的三参数Zipf模型：P（r）= C（r- α）- dz,揭示了2n 规律隐含的分形几何性质, 论证了2n 法则为Zipf维数dz= 1 时的特殊情形, 并将2n 规律推广到具有普遍意义的δn 规律, 给出了Zipf维数及分维与邻级倍数δ的数值关系：dz= 1/D= ln2/lnδ。最后从三个方面对文中的理论成果进行了实证分析。     

Davis二倍数规律与Zipf三参数模型的等价性证明——关于城市规模分布法则的一个理论探讨

本文从城市规模分布的Ｄａｖｉｓ 二倍数规律（２ｎ 规律：ａｉ＝ ａｉ＋ ｎ·２ｎ,ｆｉ＝ ｆｉ＋ ｎ·２－ ｎ）中推导出具有一般意义的三参数Ｚｉｐｆ模型：Ｐ（ｒ）＝ Ｃ（ｒ－ α）－ ｄｚ,揭示了２ｎ 规律隐含的分形几何性质, 论证了２ｎ 法则为Ｚｉｐｆ维数ｄｚ＝ １ 时的特殊情形, 并将２ｎ 规律推广到具有普遍意义的δｎ 规律, 给出了Ｚｉｐｆ维数及分维与邻级倍数δ的数值关系：ｄｚ＝ １／Ｄ＝ ｌｎ２／ｌｎδ。最后从三个方面对文中的理论成果进行了实证分析。     

修正后的城市系统异速生长方程实证研究——以大连市为例

在城市化研究中,表征城市垂直空间增长的标度因子一直未给予足够的重视。通过引入城市垂直空间生长的标度因子新变量,修正了城市地理学中应用极广的城市人口—城区面积异速生长方程和城市要素—产出关系的Cobb-Douglas函数。并以大连市为例,进行大连城市系统人地结构发展的异速生长分析,建立了城市化投入产出模型,拟合城市化进程中人口—土地—产值结构的发展。     

中国近代城市体系的位序规模特征——基于1936年《中华民国邮政舆图》的分析

以往的中国历史时期城市体系的研究,受限于系统城市人口数据的缺失,无法进行定量化的城市体系位序规模分析.本文通过数字化1936年《中华民国邮政舆图》,在其13240个邮政网点和40余万km邮路的基础之上,分析得到了邮政网点和邮路核密度空间分布,利用泰森多边形和分区统计等GIS工具给近代中国城市的邮政能力T赋值.以T值作为...     

城市体系位序-规模特征的空间计量分析——以中部地区地级以上城市为例

随着"中部崛起"战略的实施,中部地区的城市快速发展并引起广泛关注。为增进对中部地区城市体系发展规律的认识,根据1985～2009年城市人口数据,利用非参数密度估计方法得到该地区地级以上城市的Kernel密度图,发现城市规模的核密度曲线不断右移,城市整体规模日益扩大;采用空间计量模型对该地区地级以上城市的位序-规模特征进行分析,结果显示城市间的空间依赖性使空间滞后模型估计的Zipf指数值比OLS估计结果要小,表明考虑空间效应的城市体系规模分布更为集中。随后进一步解析空间依赖性影响城市规模结构演化的内在机制,认为要素集聚、产业调整和创新扩散等造成的空间相互作用提供了空间依赖性赖以存在的基础,影响城市体系的演化和位序-规模变动,使城市体系规模分布更趋均衡。结论对于明晰城市在区域城市体系中的定位,确定合理的发展战略具有参考价值。     

作为CAS的复杂城市地理系统的SOC性质

将城市作为复杂适应性系统(CAS)研究其自组织临界性(SOC)具有重要的理论意义和实践价值,这方面的探索工作刚刚开始。本文从城市的地理空间角度出发,论证城市是一种复杂适应性系统。城市在本质上是不可还原的,我们可以根据积木的机制将城市分解,但分解的结果对解释城市的复杂行为丝毫没有帮助。由于城市和城市体系都具有分形结构、服从Z ipf定律,且具有1/f噪声的特征,由此判断城市地理系统具有自组织临界性质。自组织临界性与复杂性适应性立论的视角不同,但可以统一于“混沌的边缘”这一概念。     

都市聚落系统的形成规律——递增报酬与幂次法则的计算机与数理仿真

幂次法则是一个普遍存在于自然科学与社会科学界的现象,在都市体系中亦可观察到此一现象。过去的文献仅仅对于幂次法则现象进行了观察和解释,并未能完整地解释其形成的机制。本研究尝试由复杂理论中“递增报酬”的观念来探讨幂次现象的成因,采用计算机程序来仿真都市聚落体系形成的过程,并观察递增报酬与幂次现象之关系。该仿真包含了3 种不同的区位发展吸引模式,分别为相邻关系、规模吸引以及同时考虑规模与相邻的混合模式。计算机仿真显示：① 规模吸引与混合两种模式比相邻吸引模式能够更好地解释都市聚落的成长;② 依照递增报酬法则而仿真形成的都市聚落,与幂次现象呈高度相关。随后的数理仿真演算显示,幂次法则为一统计上的普遍现象,但在递增报酬等经济因素驱动下的都市聚落体系结构与真实的状况较为吻合。因此我们推测,递增报酬极可能是形成真实世界幂次现象的机制之一。     

山东省城市人口-城区面积的异速生长特征探讨

基于不同的城市定义标准,对山东省城市体系的城市人口和城区面积进行分析,发现只有地级市明确地服从异速生长定律,而县级市的关系则不够明朗。研究表明,山东省城市人口-城区面积异速生长的标度因子均小于1,而且定义的城区越小则标度因子越大。由此可见,山东省城市体系的城区扩展速度整体上比较合理,不过在中小城市郊区地带的土地利用比大城市郊区地带要浪费一些。山东城市人口-城区面积异速生长关系的状态不是很好,这暗示城市体系的发展存在许多不协调的因素,借助数学模型变换揭示了其中结构退化的实质所在。文章指出,只有通过自组织方式在城市之间形成一种自下而上式竞争-合作关系,才能进一步完善城市体系的时空结构。     

中心地体系与水系分形结构的相似性分析——关于人-地对称关系的一个理论探讨

以城市体系与水系的分形结构相似性为实例,探讨人文地理系统与自然地理系统的对称性及其破缺特征。首先建立城市人口—河流长度、城区面积—流域面积、 (某一级别的 )城市数目— (某一等级的 )河流数目等测度对应关系 ;然后证明基于中心地理论的Beckmann城镇等级—规模模型与 Horton水系构成第一、第二定律数理同构,关于城市人口—城区面积的异速生长关系模型与关于主河道长度—流域面积的几何测度关系模型以及 Horton水系构成的第二、第三定律数理同构 ;进而提出 :城市体系与水系分形结构的相似性实质上是自然—人文地理系统的对称性,只是这种对称关系存在一定程度的破缺,地理系统的演化目标之一似乎是要重建大自然的对称律。     

Rethinking the Growth Machine: How to Erase a Chinatown from the Urban Core

Abstract

This article explores Houston's two Chinatowns within the context of the city's recent urban reinvestment and revitalization initiatives. It provides a history of the Chinatowns and examines their changing condition during the years that Houston was promoting ethnic diversity and urban revival. The analysis is framed within the growth machine perspective, as initially explored in Houston by Joe Feagin, and later by Jan Lin and Igor Vojnovic. Houston's late-20th-century urban redevelopment initiatives occurred during a period in history when Houston's Chinese entrepreneurs lost their influence over the local growth machine. The eventual outcome was the erasure of Houston's downtown Chinatown and the displacement of its residents from their lucrative urban core location. The disappearance of Old Chinatown and other urban ethnic neighborhoods—including Little Saigon and Freedmen's Town—from the urban core all took place as the Houston media and public were celebrating diversity, pluralism, and ethnicity in the city.     

A Coupled Model Approach to Reduce Nonpoint-Source Pollution Resulting from Predicted Urban Growth: A Case Study in the Ambos Nogales Watershed

The development of new approaches for understanding processes of urban development and their environmental effects, as well as strategies for sustainable management, is essential in expanding metropolitan areas. This study illustrates the potential of linking urban growth and watershed models to identify problem areas and support long-term watershed planning. Sediment is a primary source of nonpoint-source pollution in surface waters. In urban areas, sediment is intermingled with other surface debris in transport. In an effort to forecast the effects of development on surface-water quality, changes predicted in urban areas by the SLEUTH urban growth model were applied in the context of erosion-sedimentation models (Universal Soil Loss Equation and Spatially Explicit Delivery Models). The models are used to simulate the effect of excluding hot-spot areas of erosion and sedimentation from future urban growth and to predict the impacts of alternative erosion-control scenarios. Ambos Nogales, meaning "both Nogaleses," is a name commonly used for the twin border cities of Nogales, Arizona and Nogales, Sonora, Mexico. The Ambos Nogales watershed has experienced a decrease in water quality as a result of urban development in the twin-city area. Population growth rates in Ambos Nogales are high and the resources set in place to accommodate the rapid population influx will soon become overburdened. Because of its remote location and binational governance, monitoring and planning across the border is compromised. One scenario described in this research portrays an improvement in water quality through the identification of high-risk areas using models that simulate their protection from development and replanting with native grasses, while permitting the predicted and inevitable growth elsewhere. This is meant to add to the body of knowledge about forecasting the impact potential of urbanization on sediment delivery to streams for sustainable development, which can be accomplished in a virtual environment.     

长江中游城市群潜在增长城市时空演变特征

通过改进引力模型和地缘系数,测算长江中游城市群先行政治、经济增长极的引力,探究潜在增长极的时空演化格局。结果表明：1）长江中游城市群潜在发展城市中心性分布不均,湖南、湖北、江西省分别呈“高值均衡化”“双核心化”“单核心化”特征。2）绝对地缘系数区域差异显著,湖南、江西两省具有“中心低、四周高”的特点,3个城市子群内部联系更多,存在省域行政切割现象;最佳地缘系数呈“双峰”型,受城市地缘政治引力影响较大的城市发展情况稍好于受经济引力影响较大的城市。3）潜在增长城市“边缘性”特征明显,集中于城市群周边,重心在西南方。结合城市发展潜力与城市群协调发展的现实需要,明确株洲、襄阳和九江3个一级增长极以及衡阳、宜昌和新余3个二级潜在增长极。     

城镇化发展阶段划分

Northam认为城镇化呈"s"型曲线发展,其过程可划分为三个阶段,这为众多研究证实和引用,但其阶段分界点长期缺乏严格的数学定义.运用高等数学方法,推演出城镇化"s"型曲线的Logistic增长模型关于时间变量t的方程表达式,并通过定性与定量分析,推导出该曲线的三个特征点及其数学表达式.对Northam城镇化发展阶段划分思想进行进一步的讨论,提出城镇化发展"s"型曲线上两个曲率最大点为城镇化三个阶段的分界点;验证了在拐点处城镇化发展速度最大加速度为零,之前速度逐渐加大,之后速度逐渐减小;给出了阶段划分点、拐点和第二阶段历时与平均速度的计算公式.选择日本和其他22个国家城镇化历史数据进行拟合分析,城镇化阶段划分结果与相关研究非常吻合,并且符合世界城镇化发展的总体趋势,还特别证明并指出2004年中国城镇化发展已经出现速度拐点,验证了模型推导的结果.最后讨论了该方法的适用性和局限性.