基于异速生长方程与C-D函数的实证分析——以乌鲁木齐市为例

运用乌鲁木齐市1978 ～2010年城市建成区面积、非农业人口、地区生产总值和人口密度的数据,引入了城市地理学中的城市人口-城区面积异速生长模型,对城市人口-面积异速生长关系的标度指数、线性因子等关系进行分析讨论.然后运用C-D函数理论,分析城市化过程中人口-土地-产值结构之间的关系.结果表明:(1) 1978 ～2010年不同时间序列城市人口-面积都是异速正生长关系,标度因子系数明显较高并呈下降趋势,说明土地城市化过程快于人口城市化过程,但它们之间的差距在逐渐缩小.(2)通过建立城市投入-产出模型得出:1978 ～2010年,人口和面积弹性系数均呈下降趋势,而人口弹性系数比面积弹性系数下降幅度小,表明乌鲁木齐市城市化进程在进一步加快.     

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。     

1980—2016年黄土高原地区人口和可达性异速标度分析

论文基于黄土高原地区乡镇1980、1990、2000、2010、2016年5期截面数据,利用位序—规模法则和异速标度律,分析了乡镇尺度人口和可达性规模结构、等级体系及异速标度演化关系。结果表明：① 人口规模以中小等级乡镇为主,60%的乡镇人口规模正增长,总体呈“南北高、中间低”分布格局;可达性水平总体呈明显上升趋势,空间上自东南向西北逐渐降低;河谷平原区人口规模和可达性均最大。② 人口和可达性均呈位次型分布,人口位序—规模具有明显双分形结构,由均衡向极化转变;可达性位序—规模以2000年为转折点由双分形演变为单分形,由低水平均衡转向更高水平均衡。③ 3006个乡镇整体以正异速生长为主,负异速生长为辅,黄土高塬沟壑区、河谷平原区内乡镇异速生长类型以人口增长正异速生长为主,黄土丘陵沟壑区、土石山区、沙地和沙漠区内乡镇以人口下降正异速生长为主,农灌区内乡镇异速生长以人口增长正异速一级和人口下降负异速一级为主。最后根据人口和可达性异速类型和空间分布特征,提出各分区发展的建议。     

中国中部六省城乡人口异速生长过程分析

分析中国中部的江西、湖南、湖北、河南、安徽和山西6省1949~2007年的城市化进程表明,6个省区的城市化过程大致相同,呈现出"J"型增长态势,实际可以看成"S"型增长的局部形式,说明6省区的城乡人口替代过程基本具备城乡人口异速生长过程的一般规律。由于1977年以前的数据波动较大,城乡人口替代过程表现出很强的复杂性,因此,选取6省区1977年以来的城乡人口异速生长过程进行具体分析,结果显示:6省区城乡人口异速生长过程均可分为正异速生长阶段和乡村人口衰退阶段,转变年份出现在1994~2000年。不同之处在于安徽与河南两省呈现出大致相同的城乡人口替代过程,阶段转变较早;江西省和山西省相似,转变时间较晚;湖南省在转变时呈现出微小的波动;湖北省始终呈现出较强的波动状态。这种结果在理论上验证了城乡人口异速生长过程具有维度不变的性质,在实践上证明了中部六省的城市化进入了乡村人口衰退的质变阶段。     

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...     

基于分形理论的新疆城市规模分布及异速生长特征研究

采用2005-2014年新疆非农业人口和城区建成面积数据,运用城市位序-规模法则、人口-面积异速生长等相关的分形理论,分析新疆城市体系规模结构的演化和异速生长规律。结论表明：新疆城市体系首位分布明显,新疆城市规模分布的集中力量高于分散力量,中间位序城市快速发展,使城市规模分布逐渐趋向合理;新疆城市人口-面积异速生长关系整体上呈现退化迹象,城市等级结构较为松散。     

城市异速标度研究的起源、困境和复兴

系统总结了城市异速标度研究的学术源流、量纲困境和现状特征,重点探讨了城市化异速标度分析的前景和意义。异速标度是城市研究的基本理论方法之一,该方法起源于20世纪50年代的生物学和一般系统论。由于量纲难题,城市异速分析经过一段时间的研究热潮之后趋于冷落;由于分维概念的引入,异速标度关系摆脱了量纲困境;由于相关领域的推动,城市异速分析方法复兴。异速生长和异速标度分析在城市形态、城市生态、城市性态、城市动态以及城市体系等诸多领域都有应用。如今,异速生长正在与分形和自组织网络理论相互融合,发展成为基于一般标度律的城市过程和格局的集成分析方法。由于城市化与城市形态、城市体系等方面的密切相关,异速标度分析极有前景的一个发展方向可能是城市化研究。城市化异速分析可望将不同类型的城市异速标度研究成果组织成一个完整的逻辑框架。     

信阳城市人口—城区用地异速生长分析

城市人口规模和用地面积随着时间的改变过程理论上服从异速生长定律,即在一定时空范围内表现为幂指数关系,并且标度指数小于1。但由于种种原因,中国的统计数据大多不满足纵向异速标度关系,或者标度指数严重异常。为深入研究这一问题,借助最小二乘法和对数线性回归分析技术,基于信阳的人口普查数据和城市用地现状图资料,开展城市人口和城市用地面积的标度分析,发现城市生长长期服从纵向异速生长定律,可用幂函数描绘,并且标度指数(约为0.86)接近于理论预期值(0.85)。然而,由于近年的"造城运动",这种标度关系遭到破坏,城市人—地关系出现混乱。因此,揭示城市演化规律的前提是数据质量的保证,而人文系统的规律也会因为人为的因素而暂时破坏。本文提供了一个城市纵向异速生长及其标度破坏的简明案例,并给出了估计和预测信阳城市人口和用地的数学模型,其计算结果可以作为了解同类城市人—地关系的演化进程和未来趋势的重要参考。     

渭北台塬县级城市空间扩张的分形研究

基于RS与GIS技术,采用分形理论对渭北台塬县级城市空间扩张特征进行分析。结果表明:1990—2010年台塬区县级城市加速扩张,总面积扩大了2.86倍,年均增长率达8.7%。1990,2000,2010年县级城市空间形态分维值均值分别为1.08,1.09,1.21,变异系数分别为3.06,3.09,3.93,城市空间形态总体简单但渐趋复杂且不断分化。异速生长模型标度因子b值均小于1,人均城市空间较为合理但远未达到最优状态。1990—2000年城市以填充型扩张为主,2000—2010年以外延型扩张为主,用地集约性呈下降趋势。空间上,铜川塬、宝鸡塬扩张较快,人地关系较差;咸阳塬扩张最快,人地关系一般;渭南塬扩张相对较慢,人地关系较优。总体上,亟待加强城市规划以构建节约型城市空间增长模式。     

中国城市异速增长分析

在对国内外城市异速增长方程的讨论进行回顾的基础上,采用1990年、2000年和2005年中国城市建成区和人口普查的城镇人口数据,分析了中国城市用地与城镇人口之间的异速增长关系.在对标度因子的标准值进行充分讨论后.认为1990年中国城市增长是负异速增长,2000年和2005年呈现正异速增长的状态,中国东、西部城市样本也表现出这种规律,而中部城市在1990年,2000年保持了原有的建设用地与人口增长的比例,但在中部崛起的政策下,2005年表现为正异速增长,该结论与中国在流动人口的变化、住房体制改革和开发区快速拓展有密切关系.     

大连市内部地域结构转型与郊区化

在回顾大连城市内涪地域结构形成发展的基础上,分析了８０年代以来大连城市土地利用结构的总体变化趋势,并尝试提出了大连市内部地域结构模式图。８０年代期间,大连市内部地域结构已开始由单中心集聚型向多中心集聚与扩散并存型转型,而这种转型是大连市效区化现象在城市地域上的空间反映。     

信阳城市人口—城区用地异速生长分析

城市人口规模和用地面积随着时间的改变过程理论上服从异速生长定律,即在一定时空范围内表现为幂指数关系,并且标度指数小于1。但由于种种原因,中国的统计数据大多不满足纵向异速标度关系,或者标度指数严重异常。为深入研究这一问题,借助最小二乘法和对数线性回归分析技术,基于信阳的人口普查数据和城市用地现状图资料,开展城市人口和城市用地面积的标度分析,发现城市生长长期服从纵向异速生长定律,可用幂函数描绘,并且标度指数(约为0.86)接近于理论预期值(0.85)。然而,由于近年的“造城运动”,这种标度关系遭到破坏,城市人—地关系出现混乱。因此,揭示城市演化规律的前提是数据质量的保证,而人文系统的规律也会因为人为的因素而暂时破坏。本文提供了一个城市纵向异速生长及其标度破坏的简明案例,并给出了估计和预测信阳城市人口和用地的数学模型,其计算结果可以作为了解同类城市人—地关系的演化进程和未来趋势的重要参考。     

Urban structural evolution over a century in Changchun city,Northeast China

Knowledge on urban land-use change and its driving forces has vital significance in the practice of urban planning and management. However, the characteristics of historical, long-term changes and their quantitative relationships with the urban environment are still poorly understood. Based on multi-source data, including remote sensing imageries, large-scale topographic maps, historical maps, multi-temporal city maps, and other urban thematic maps, high-quality spatial information on urban land use in the built-up area of Changchun has been extracted for 1898, 1932, 1954, 1976, 1990, 2002, and 2012 by means of geographic information systems and remote sensing. We found that the land-use structure and spatial configuration has undergone tremendous alterations according to urban function in the 100-year history of Changchun city. The built-up area of Changchun expanded from 2.26 km² in 1898 to 328.12 km² in 2012, increasing about 144 times over the past century. Historically, the development of Changchun can be categorized into three stages: the initial forming stage, the old industrial development stage, and the modern metropolis development stage. Commercial and industrial land expanded rapidly following the founding of the People’s Republic of China in 1949, with an increase from 1.74 km² in 1954 to 15.91 km² in 2012, and from 16.45 km² in 1954 to 107.05 km² in 2012, respectively. Although there was substantial growth in residential land use (from 1.81 km² in 1898 to 113.95 km² in 2012), the area percentage of residential land decreased continuously (from 80.09% in 1898 to 34.73% in 2012). Moreover, it was noted that the spatial configuration and structural percentage for commercial, industrial, and residential lands and others had tremendous divergences at different stages. These divergences of land-use structure occurred between the stages and were associated with social regimes and the functional orientation of urban society across the 100 years of historical development. Socio-economics, population growth, and planning policies from specific stages, especially after 1949, had strong effects on the divergence of urban structure.     

大都市边缘区城镇用地格局动态变化——以南京市为例

利用四期TM数据和GIS技术,分析了近20年南京城市边缘区城镇用地格局动态变化:城镇用地格局变化拐点在1994年和2000年,空间上表现出增长“热极”与“热带”;城镇用地格局变化阶段性是经济社会驱动过程演化阶段的反映,其空间特征是区域社会经济物质载体演化的体现,开发区是城镇用地增长首要来源,新市区与大学城是其增长核心和新形式,交通路网对其产生空间导向;但城镇用地增长相对处于规模扩张阶段,引致自然景观破碎化、社区“空壳”现象、大学城“圈地运动”耕地浪费严重。     

北京城市蔓延的测度与分析

针对现阶段我国城市用地快速扩张和无序蔓延的现实问题, 以北京市在1996~2004 年期间的城市扩展作为研究案例, 提出可以从城市扩展形态、扩展效率和外部影响等三个方面来判识城市蔓延现象, 并提出基于地理空间指标体系的城市蔓延测度方法, 主要由涉及人口、经济、土地利用、农业、环境和城市生活等方面的13 项指标所组成。实证分析结果表明, 该方法可以有效地测度和量化研究区城市蔓延的特征: ① 建设用地斑块具有明显的破碎化和不规则化趋势, 缺乏良好的规划控制, 不连续开发、条带式开发和跳跃式开发特征明显, 扩展形态不尽合理; ② 新增建设用地的建设密度和容积率较低, 并且新增用地的人口密度和经济产出水平均低于原有用地绩效, 扩展效率不高; ③ 城市蔓延占用大量的耕地和开敞空间、加重了交通负担, 对农业、环境和城市生活存在显著的负面影响。     

基于建筑物空间特征的北京市城市空间结构及其机制分析

定量研究城市空间结构特征是城市地理学研究的核心内容。基于建筑物空间结构特征的分析,研究北京市城市结构特征及变化规律。根据建筑物空间结构的特点设计了一种城市结构的“向量”模型,利用行政区划、同心圆区划和扇形区划三种不同分区数据分别分析北京城市建设中心、城市建设方向和城市建设强度。结果表明,本文的方法能够很好的刻画出北京市城市结构的空间形态及其变化规律：① 北京市城市建设由于城市功能扩散及积聚作用的影响呈现内城向外城扩张建设、外城向内城积聚建设的单方向推进发展特征;② 由于重大事件的影响,单方向推进会变化方向发生调头发展或者多次迂回发展,形成北京市城市结构的多重形态;③ 北京城市蔓延区的产生原因不仅仅是城市功能的扩张,也是由于外延区县城市功能向城市中心集聚造成的;④ 北京城市空中扩展是伴随着城市平面扩张同时进行的,并且其空中扩展的地带也在向城市外延发展;⑤ 北京的“双轴”结构已经确立,然而“东西轴”比“南北轴”要更为成熟。同时,北京市城市发展在方向上的差异正在减弱,呈现均衡的发展态势。     

Measuring urban sprawl in Beijing with geo-spatial indices

Concerning about the rapid urban growth in recent China, this study takes Beijing as a case and puts forward that urban sprawl can be measured from spatial configuration, urban growth efficiency and external impacts, and then develops a geo-spatial indices system for measuring sprawl, a total of 13 indicators. In order to calculate these indices, different sources data are selected, including land use maps, former land use planning, land price and floor-area-ratio samples, digitized map of the highways and city centers, population and GDP statistical data, etc. Various GIS spatial analysis methods are used to spatialize these indices into 100m×100m cells. Besides, an integrated urban sprawl index is calculated by weight sum of these 13 indices. The application result indicates that geo-spatial indices system can capture most of the typical features and interior differentia of urban sprawl. Construction land in Beijing has kept fast growing with large amount, low efficiency and disordered spatial con-figuration, indicating a typical sprawling tendency. The following specific sprawl features are identified by each indicator: (1) typical spatial configuration of sprawling: obvious fragmenta-tion and irregularity of landscape due to unsuccessful enforcement of land use planning, unadvisable pattern of typical discontinuous development, strip development and leapfrog development; (2) low efficiency of sprawl: low development density, low population density and economic output in newly developed area; and (3) negative impacts on agriculture, en-vironment and city life. According to the integrated sprawl index, the sprawling amount in the northern part is larger than that in the southern, but the sprawling extent is in converse case; most sprawling area include the marginal area of the near suburbs and the area between highways, etc. Four sprawling patterns are identified: randomly expansion at urban fringe, strip development along or between highways, scattered development of industrial land, leapfrog development of urban residence and industrial area.     

长三角地区城市人口-绿地面积异速增长特征及驱动机制

人口城镇化的快速推进与生态城镇化的建设滞后是中国快速城镇化进程中面临的重要问题。以长三角地区城市人口与绿地面积为研究对象,构建城市人口-绿地面积异速增长模型分析2000—2018年两者关系的时空变化规律,并运用地理探测器模型揭示异速增长的驱动机制。结果表明：① 长三角地区城市人口呈加速增长态势,绿地建设增长缓慢,城市人口-绿地面积异速关系逐渐由人地基本协调型转变为人口扩张弱型,2000—2008年多数城市表现出绿地扩张的特征,2009—2018年则转变为人口扩张的特征。② 教育投入度、人口集中度、设施供给度、土地开发度和对外开放度是影响长三角地区城市人口-绿地面积异速增长的主要因子,双因子交互解释力均高于单因子,各因子间的影响具有协同增强的特征。③ 长三角地区城市人口-绿地面积异速增长是行政力、市场力和外资力共同驱动的结果,三种驱动力彼此联系、协同作用,主导驱动力逐渐由行政力转变为市场力。     

北京城市蔓延的测度与分析

Concerning about the rapid urban growth in recent China, this study takes Beijing as a case and puts forward that urban sprawl can be measured from spatial configuration, urban growth efficiency and external impacts, and then develops a geo-spatial indices system for measuring sprawl, a total of 13 indicators. In order to calculate these indices, different sources data are selected, including land use maps, former land use planning, land price and floor-area-ratio samples, digitized map of the highways and city centers, population and GDP statistical data, etc. Various GIS spatial analysis methods are used to spatialize these indices into 100m×100m cells. Besides, an integrated urban sprawl index is calculated by weight sum of these 13 indices. The application result indicates that geo-spatial indices system can capture most of the typical features and interior differentia of urban sprawl. Construction land in Beijing has kept fast growing with large amount, low efficiency and disordered spatial configuration, indicating a typical sprawling tendency. The following specific sprawl features are identified by each indicator: (1) typical spatial configuration of sprawling: obvious fragmentation and irregularity of landscape due to unsuccessful enforcement of land use planning, unadvisable pattern of typical discontinuous development, strip development and leapfrog development; (2) low efficiency of sprawl: low development density, low population density and economic output in newly developed area; and (3) negative impacts on agriculture, environment and city life. According to the integrated sprawl index, the sprawling amount in the northern part is larger than that in the southern, but the sprawling extent is in converse case; most sprawling area include the marginal area of the near suburbs and the area between highways, etc. Four sprawling patterns are identified: randomly expansion at urban fringe, strip development along or between highways, scattered development of industrial land, leapfrog development of urban residence and industrial area.