复杂城乡道路网异质性的空间演化分析——以武汉城市圈为例

基于1989—2011年武汉城市圈城乡道路网拓扑空间数据库,引入复杂网络统计特征量对武汉城市圈城乡道路网系统结构的空间异质性及其演化规律进行实证研究。武汉城市圈城乡道路网各拓扑指标值差异日益缩小,节点关联作用存在明显的空间异质化:节点度值空间分布较均匀,呈现点状特征和弱集聚性,表现出一定的"中心—边缘"和"等级圈层"的复合结构;节点紧密度值差异日益缩小,空间渐趋均衡化和离散化,也呈现典型的等级圈层格局;节点介数分布向心极化明显,但存在一定离心化趋势,呈侧"N"形伸展;节点平均路径长遵循距离衰减律,具有明显的时间惯性,与圈域城镇体系空间"靶形分布"一致;网络的集聚性空间差异显著,高簇系数节点空间弱集聚成半月形展布,低簇系数节点分布则较为离散,整个网络在空间上社团性比较明显,社团的等级规模差异较大。     

武汉城市圈城乡道路网结构演化及复杂性研究

复杂性是一个系统的自组织水平的度量,当系统被迫远离热平衡状态并通过自组织进入有序状态的时候,复杂性结构常常涌现。作为典型、开放和复杂的巨系统,交通网络复杂性研究受到了各研究领域的强烈关注。以1989~2010年武汉城市圈城乡道路网空间数据库为基础,运用复杂网络理论,多度量系统揭示了城乡道路网拓扑结构演化及复杂性"涌现"过程:城乡道路网是一典型的二维平面图,缺乏"超平面性",整体呈类随机网络性质;城乡道路网是一介于随机网络和规则网络间的复杂网络,道路网整体表现出随机性和有序性的交互耦合;城乡道路网系统的复杂性演化是自组织和他组织机制共同作用的结果,是局部随机性干扰和规则性调控在作用强度上相互交互、此消彼涨演替的过程。     

武汉城市圈城乡道路网分形的时空结构

构建加权长度-半径分维模型,基于武汉城市圈城乡道路网空间数据,运用GIS空间分析方法,探讨武汉城市圈城乡道路网的密度分形特征及其时空演化规律。武汉城市圈城乡道路网不同程度表现出分形性即具有结构自相似性;不同等级路网的密度分维值普遍遵循距离衰减规律,路网具备较大的扩展潜力;高等级路网发育相对迟缓,由中心向边缘的密度衰减较快,且在分布形态上围绕圈域核心武汉市呈强凝聚态展布;低等级道路则相对发育成熟,分布均匀,覆盖效果较好;不同等级路网的普通和加权长度-半径维数均表现为圈层式结构,遵循中心-外围的距离衰减律;不同时段城乡道路网的分维值不断上升,路网结构渐趋优化,且存在明显的双标度区的双分形结构。     

基于空间句法的武汉城市圈城乡道路网通达性演化分析

将空间句法理论与GIS相结合,基于1989~2010年武汉城市圈城乡道路网数据,定量分析城乡道路网发育的空间通达性演化规律:1 1989~2010年,城乡道路网拓扑连接位序-规模结构日益发育典型,形成稳定的"金字塔"结构,高等级、高控制力的高通达性轴线发育水平较低,导致整个网络伺服效率和应对"拥堵"能力的低下;2武汉城市圈城乡道路网生长发育具有时空惯性,呈现典型的"核心-边缘"和"等级圈层"复合结构;并生成两条带状城乡交通走廊和多个不同等级有序融合的"轴-辐"网络体系;3城乡道路网这种通达性等级空间格局与圈域城镇体系、交通设施和社会经济发展状况密切相关,尤其是与高速公路为代表的高等级路网发育水平,表现出复杂的共轭协调关系,表现出周期性和螺旋式的空间嬗变,是城乡道路网自组织生长机制支配,以及路网扩张和细分两种内力共同交互作用的结果。     

武汉城市圈城乡关联度分析

城乡关系是以流为载体的社会大系统中的两个子系统之间的相互关系,反映了城市与乡村区域的动态演变过程,是影响区域发展的重要因子;城乡关联是城市与乡村地域相互作用的表现形式,对区域发展具有制约性影响,探讨城乡关联度对促进区域一体化与区域协调发展具有重要战略意义。在现状分析的基础上,用主成分分析法分析了武汉城市圈城乡关联度,从产业转移与产业链构建、现代农业发展、区域公共服务体系、基础设施一体化等方面提出了促进武汉城市圈城乡关联与协调发展的主要对策。     

武汉城市圈城乡文化整合的时空结构

城镇化实践中的城乡文化建设失衡已引起世人关注,城乡文化整合已成为文化地理学关注的新领域。在简析武汉城市圈城乡文化的时空格局基础上,明确提出了城乡文化整合度的概念,并通过解析城乡文化整合时间维、城乡文化易感知人群、城乡文化信息流以及城乡文化最短传播路径,构建了城乡文化整合时空测度模型。综合运用熵权法、因子分析法和网络分析法,从县（市）域尺度上,探究了城镇化快速推进时期（1980-2010年）武汉城市圈城乡文化整合的时空结构和时空发展模式。研究表明：城乡文化整合的时空发展模式,即萌芽阶段的斑块式发展、形成阶段的波状式发展、聚散阶段的廊道式发展以及兴盛阶段的网络化发展,基本符合“点—轴”式区域社会经济扩展规律;也符合社会经济发展水平越高,城乡路网空间关联作用越强,城乡文化要素交流强度越大,城乡文化整合空间结构就更趋于完善的基本规律;城乡文化的空间结构发育程度还符合“核心区>受容区”的圈层分异规律。     

武汉城市圈内部空间联系及其轴-辐网络结构演化

轴-辐伺服网络是一种高效的网络类型,有利于降低要素流动成本,提高效率,并发挥规模效应。选取武汉城市圈内37个城镇作为网络节点,利用修正后的引力模型计算其1995—2015年空间联系并进行分析,之后根据联系强度分布构建空间联系网络,并运用Python第三方开源软件包Networkx对其轴-辐网络结构及演化进行评价,得到如下结论：① 城市间联系强度逐渐增强,由单极放射状向网状一体化渐次演化,总体联系呈现以武汉主城区为中心的核心—边缘格局。空间联系网络与联系强度同步发育,结构更加致密,同时关键节点的枢纽地位愈发凸显。② 关键轴心城镇与联系通道围绕武汉主城区逐步发育,最终形成覆盖武汉主城区东、北、南三向的多重连接环,构成辐点城镇与轴心城镇进行联系的主要路径。③ 整体网络形成以武汉主城区为一级轴心,部分地级城市主城区为二级轴心,其他城镇为辐点的轴—辐网络结构,形态则呈现点对式网络—初级轴-辐网络—层级轴-辐网络的演化过程,且仍处于继续发育中。     

武汉城市圈建设对城镇体系空间结构演化的影响研究

自武汉城市圈获批两型社会建设综合改革配套实验区以来,湖北省政府以将城市圈"一强众弱"的畸形结构转变为"一核多强"的合理结构为总体目标,采取了一系列"一体化"建设措施,这些措施的实施是否推动了武汉城市圈城镇体系空间结构极化趋势的缓解,值得检验和深入研究。该文在运用城镇体系空间结构演变理论对武汉城市圈建设对其城镇体系空间结构演化带来的可能影响进行理论探讨的基础上,定量分析武汉城市圈建设前后其城镇体系空间结构的演变特征和趋势,结果表明:武汉城市圈建设后,其城镇体系空间结构的集聚趋势正在减弱,武汉城市圈已进入扩散性极化阶段;武汉城市圈建设在一定程度上达到了缓解其城镇体系空间结构极化趋势的目的。     

国内外城乡空间复杂性研究进展及其启示

我国新时期城乡统筹发展及城乡空间一体化规划仍然面临着城乡关系的恶化和城乡空间分离的挑战。从本质上看,新时期城乡空间统筹规划应是以优化"城乡关系"为重点的城乡空间融合规划,其基础工作则是认识城乡空间的复杂性。当前,在国内掀起新一轮城乡统筹规划热潮的背景下,回顾、梳理国内外城乡空间复杂性研究进展,对指导国内城乡空间统筹规划具有重大意义。文章认为,目前城乡空间复杂性研究仍然以城市单系统为中心,乡村空间"被边缘";研究方法上应加强方法的集成综合,同时强调质性研究和定量分析的结合;在研究内容上应深化城乡关系空间复杂性、城乡关联空间复杂性、城乡空间自组织演化机制与模拟、城乡社会网络空间复杂性等方面的研究。     

武汉城市圈农业旅游目的地空间分布及影响因素

农业旅游目的地的开发与建设是推动城乡一体化的重要途径之一。运用标准差椭圆分析法、最邻近指数、核密度估计法等分析武汉城市圈农业旅游目的地的空间分布特征及其影响因素。结果表明：1）武汉城市圈农业旅游目的地空间分布具有明显的向心性,圈层分布格局较为明显;2）其总体上属于集聚型分布,但不同区域的农业旅游目的地分布类型差异显著;3）其在空间分布形态上呈“片状与点状”并存的格局,不同区域的农业旅游目的地分布格局差异较大;4）武汉城市圈农业旅游目的地空间分布受城市等级、交通、河流以及区域经济和旅游发展水平等因素影响较为明显,不同规模等级的城市对农业旅游目的地空间分布影响的差异性较大,高速公路对农业旅游目的地空间分布的作用突出。最后,结合分布特征和影响因素,有针对性地对武汉城市圈的建设和发展提出了建议。     

武汉都市圈路网空间通达性分析

以武汉都市圈为例.通过距离算法、拓扑算法和空间句法模型,构建系列通达性数理模型.定量分析武汉都市圈路网发育的空间结构性规律:武汉都市圈路网整体发育水平和通达性格局保持高度相关性和一致性.空间差异显著;通达性遵循距离衰减律,空间收敛整体效应明显.呈现三大等级圈层和"中心-外围"结构:高等级路网发育不均衡.引起时空距离通达性圈发生"摄动"变形,呈西北-东南向倾斜的"Y"字形结构:拓扑连接等通达性圈更是出现"破碎化",交通轴线网络呈"轴一辐"式和"鱼骨刺"状空间伸展序:同时,路网发育的等级差异性也导致整个网络伺服效率和应对"拥堵"能力的低下,并形成沿长江东西向、沿京广南北向两条带状集成核.成为整个路网的第一等级交通轴线,控制整个都市圈网络连接性,强化交通轴线交汇处-武汉市的中心性优势:路网通达性这种等级空间格局与圈域城镇体系、交通设施和社会经济发展状况密切相关.尤其是与高速公路为代表的高等级路网发育水平,表现出复杂的共轭协调关系.     

武汉都市圈城际联系通达性的测度与分析

空间- 距离- 通达性已经成为城市区域一体化联系与发展的先决条件。当前都市圈城际联 系发展与交通网络建设存在明显的不同步现象, 矛盾解决的关键是优化其路网通达性空间格局。 以武汉都市圈为实证对象, 构建最短距离矩阵, 引入时间、空间通达性模型, 建立高等级路网发育 评价指标体系, 从节点体系与网络体系两个角度, 定量分析武汉都市圈城际通达性变化及其空间 格局, 揭示出: 圈域城镇( 节点) 体系通达性空间差异明显, 与城市自身交通区位、经济发展水平密 切相关, 其空间格局与城镇等级规模呈共轭协同关系, 不同空间等级节点形成以武汉为中心的同 心圈层与“轴—辐”网络空间格局; 快速交通干道网络( 高速公路、铁路等) 是城市通达性空间演变 的重要推动力, 使其空间收敛减速, 形成显著的带状分异格局, 初步形成沪蓉东西向、京珠南北向 的两大城市经济联系交通走廊; 圈域城际交通干网发育程度偏低, 处于回路网络水平, 高等级路 网扩展潜力巨大。     

基于改进城市引力模型的武汉城市圈引力格局划分研究

科学合理地划分城市经济联系是完善城市圈功能布局、实现经济一体化发展的基础。通过引入相对引力常量、改进城市引力模型,并以武汉城市圈为例,探讨城市经济联系空间结构及引力格局划分方法。结果如下:1改进的引力模型能客观反映城市间不相等的相对引力现状;2武汉城市圈呈现出经济辐射型、经济依赖型、经济复合型3类城市经济联系结构,武汉市是城市圈内唯一的强经济辐射型城市;3根据城市经济联系结构,将武汉城市圈引力格局划分为以孝感—武汉—咸宁为中心,黄石—鄂州—黄冈和仙桃—天门—潜江为两翼的城市组团。     

沈阳都市圈的范围及城镇空间分布的分形研究

科学界定都市圈范围是研究都市圈的基础,采用2014年沈阳市及周边市县镇乡社会经济统计数据,采用断裂点和经济隶属度模型,界定沈阳都市圈范围。用经济隶属度指标划分城镇体系。用分形理论分析沈阳都市圈城镇的空间分布特征,结果为：集聚维数、容量维数、信息维数和关系维数分别为1.430 1、1.294 1、1.473 5和0.393 8,说明沈阳都市圈城镇空间向心性集聚分布较为显著,城镇空间分布的均衡性较好,城镇空间分布具有较强的相关性,形成了以沈阳市为中心呈凝聚态分布的都市圈城镇空间结构,城镇间联系较为紧密,相互作用较强。进而提出沈阳都市圈城镇空间分布优化的对策。     

武汉城市圈空间演变的社会经济机制分析

城市化是城市圈社会经济发展和地域空间演变的主要原动力。以武汉城市圈为例,构建城市圈空间演变的动力模型和评价指标体系,运用SPSS12.0软件,通过回归分析,以城市化变量表征城市圈空间演变过程,分析武汉城市圈空间演变的相关动力机制,得出城市圈空间演变表现为动态螺旋跳跃式上升曲线,是城市化、工业化、服务产业化、信息化、运输化等经济社会要素相互作用、共同耦合的结果,同时,各影响因子在城市化的不同发展阶段对城市圈空间发育发挥着不同的作用,主导因子表现为工业化(1949—1965年)—第三产业化(1966—1979年)—市场化与制度化(1980—1989年)—多因素(1990—2008年)推动作用的变化过程。     

北京都市区人口—就业分布与空间结构演化

本研究应用非参数计量方法,实证刻画北京都市区人口—就业空间分布演化,揭示在快速城市化和城市增长背景下,北京都市区空间结构特征及发展趋势。研究发现,北京都市区人口和就业分布都呈现多中心空间结构。20 世纪80 年代以来,随着人口郊区化,北京都市区人口次中心数量不断增加,并由近郊向远郊扩展,人口分布呈现明显的分散化和多中心化趋势,但人口分散的空间范围还比较有限。与人口的分散化趋势不同,2004-2008 年,北京都市区就业仍呈现向心集聚的趋势,造成远郊就业次中心的影响不断被弱化,都市区空间结构的多中心性有所降低。这说明北京都市区的单中心或强中心结构可能并未从根本上改变,且人口的分散化和就业的向心集聚导致宏观面上人口—就业的空间失衡。北京都市区多中心空间结构的形成,需要强化郊区次中心的集聚能力,同时注重人口—就业的平衡布局,这是未来北京都市区空间结构调整的重点。     

住房价格与城市发展质量耦合协调度分析——以南京都市圈、苏锡常都市圈、徐州都市圈为例

以南京都市圈、苏锡常都市圈和徐州都市圈为例,从城市与区县两个尺度,研究住房价格、城市发展质量及其耦合协调度的空间格局及区域差异。结果表明:(1)3个都市圈的耦合协调度与区域差异均呈现城市尺度大于区县尺度的特征。(2)住房价格与城市发展质量空间分布格局具有相对一致性,“组团式”格局明显,南京都市圈的区域差异均最大。(3)3个都市圈耦合协调度水平整体不高,处于中级及以下协调水平,且分布呈空间依赖性;住房价格与城市系统及其经济、社会、文化、生态4个子系统发展质量的耦合协调度由大到小依次为苏锡常都市圈、南京都市圈、徐州都市圈,且耦合协调度区域差异既表现出共振性又表现出尺度敏感性。(4)根据协调状态及主导低耦合失调的原因,将城市划分为6种类型,区县划分为8种类型。