A linear tessellation model to identify spatial pattern in urban street networks

Street patterns reflect the distribution characteristics of a street network and affect the urban structure and human behavior. The recognition of street patterns has been a topic of interest for decades. In this study, a linear tessellation model is proposed to identify the spatial patterns in street networks. The street segments are broken into consecutive linear units with equal length. We define five focal operations using neighborhood analysis to extract the geometric and topological characteristics of each linear unit for the purpose of grid-pattern recognition. These are then classified by Support Vector Machine, and the result is optimized based on Gestalt principles. The experimental results demonstrate that our method is effective for mining grid patterns in a street network.     

基于交通流的江苏省城市网络结构与空间格局形变

地域差异导致城市间各种要素流动。随着信息技术的发展,时间和空间的邻近成本大幅缩减,地理空间形成基于城市关系重构的网络化地区。这些存在于网络中的相互作用可以称作“要素流”。“要素流”的存在,加速了信息时代城市和区域不同尺度下的空间重构。为了探究“流空间”下江苏省城市发展格局,通过参量替代法测度主要城市之间基于公路和高速铁路交通的联系强度,构建城市交通流网络,计算各网络节点的入度和出度,并划分网络层级。选取前5对、前10对、前20对以及首位联系强度网络,展开对江苏省主要城市交通流网络结构及城市格局的系统研究。在此基础上,考虑到江苏省的区位条件,引入外部中心城市影响因子,运用重心模型和多维尺度分析法,计算城市网络在受到外部中心城市影响后的重心偏移距离和方向,定量分析江苏省城市网络在二维空间中的格局形变。研究发现江苏省城市网络分异较为显著,自南向北形成典型的“核心-边缘”结构,在长江以南地区形成了斜“沙漏”状的城市集聚区,北部城市之间的联系强度偏弱,没有形成网络体系。受上海影响,江苏省城市网络发生了明显的重心偏移及空间集聚,且该种作用强度随空间距离的增加而逐渐衰退。     

基于POI数据的南京市空间格局定量研究

从语义属性、几何形态等方面对典型城市空间格局要素进行定量化抽取及特征分析,总结归纳出城市空间格局要素间的关联特征。在此基础上,将POI数据进行分类,设计了基于平面核密度估计算法、空间聚类与双重密度因子分析分析算法,并以南京市为例,通过栅格叠加计算,提取边界,分类渲染以及栅格重分类等步骤,实现南京城市空间格局及商业中心抽取。结果发现城市商业中心有效地反映了城市空间总体格局的区域分布,提取出的南京市商业中心基本符合2000—2020年的南京市总体规划,但文本并不能直接体现城市各商业中心的定位,城市中除了主城区这个集聚且组团的单中心商业模式,各个县城、开发区、高新区都有各自形成的商业中心,符合城市的多商业模式。较传统的城市商业空间研究来说,基于POI数据的定量研究对城市总体格局及商业空间的认知更为精细,有助于商业中心的识别及行业特征的分析,便于政府部门对现有规划功能区的发展方向进行调整,使得不同功能区空间结构与特征关系更加合理。     

城市复杂道路网的Stroke生成方法

传统连接stroke的方法在处理表达较为详细的城市道路网数据时,会产生双行道分离和环岛处截断等错误.为能够在城市复杂道路网中正确生成stroke,针对道路网中的双行道和道路交叉口模式提出一种新的stroke生成方法.该方法采用道路街区几何形态分析、基于连通关系的层次聚类等算法自动识别出道路网中的双行道和道路交叉口模式,并使用穷举stroke配对组合算法连接截断的stroke,从而保证stroke的连续性.以武汉市NAVIN-FOTM导航电子地图数据为例验证该方法的实用性,生成的stroke符合stroke感知归组原则中平滑连贯的要求.     

基于UCMap的城市环境气候空间格局分析——以广州市为例

城市化的不断深入使城市下垫面发生改变,自然景观的大幅减少与人工建筑的大规模增加,给城市气候与环境带来了巨大影响。城市环境气候图作为分析与调控城市环境气候、评估城市环境气候状况的工具与平台,拓展了城市气候信息在城市规划与发展中的应用。针对目前中国华南地区城市环境气候研究缺乏多要素图层、多技术方法综合分析的现状,充分考虑到不同要素对环境气候影响程度的差异,论文结合已有的城市环境气候图的编制方法,选择典型亚热带季风气候特征的广州市为研究区域,构建了多环境要素、多评估时段、多技术方法的复杂下垫面城市环境气候图系统,利用专业气象插值、遥感反演、GIS空间分析等多种技术手段,对广州市空气质量、热负荷与通风潜力进行分析评估。结果表明：广州空气质量和热负荷具有明显的季节和空间差异性,通风潜力的空间差异性明显而季节变化微弱。通过进一步叠加分析各环境要素,将广州环境气候划分为7种类型,其中最适宜类型主要分布于北部山区林地与城间耕地,最不适宜类型位于天河、越秀、荔湾的城市核心区以及白云、增城的工业密集区,形成“北优南劣”的环境气候空间格局。最后,以环境气候分析结果为基础,提出各气候类型所在区域的简要规划措施,为广州市的可持续发展提供科学建议与建设方向。     

Designing efficient and balanced police patrol districts on an urban street network

In police planning, a territory is often divided into several patrol districts with balanced workloads, in order to repress crime and provide better police service. Conventionally, in this districting problem, there is insufficient consideration of the impacts of street networks. In this study, we propose a street-network police districting problem (SNPDP) that explicitly uses streets as basic underlying units. This model defines the workload as a combination of different attributes and seeks an efficient and balanced design of districts. We also develop an efficient heuristic to generate high-quality districting plans in an acceptable time. The capability of the algorithm is demonstrated in comparison to an exact linear programming solver on simulated datasets. The SNPDP model is successfully implemented and tested in a case study in London, and the generated police districts have different characteristics that are consistent with the crime risk and land use distribution. Besides, we demonstrate that SNPDP is superior to an aggregation grid-based model regarding the solution quality. This model has the potential to generate street-based districts with balanced workloads for other districting problems, such as school districting and health care districting.     

基于GPS的“雪龙”船冲击式破冰模式识别研究

"雪龙"号破冰船是我国目前唯一的极地考察船,破冰航行是极地船舶的重要特征之一。以"雪龙"号破冰船的GPS数据为基础,通过建立模型算法识别冲击式破冰这一特殊的航行状态,在整个中国第28次南极考察航次的数据分析中,整体识别率超过86.1%,识别正确率达到98%以上。利用此算法,在中国第27次南极考察航次的破冰识别率也超过85%,识别正确率达到93.5%。雪龙船两个航次实测GPS数据验证了本文算法的可用性,而破冰识别统计结果表明,不同航次的破冰模式具有较大的差异。     

中国城市体系的空间格局研究评述与展望

构建科学合理的城市空间格局,是推进中国新型城镇化的重要内容.本文从中国城市体系的空间分布与空间结构、等级规模结构、职能结构与城市网络的空间格局等方面,对国家尺度城市体系的空间格局现状特征、演变过程及形成机理等方面的研究进展进行了梳理,并据此得出:当前基于社会经济发展的中国城市体系的空间格局研究虽较多,但仍需深化和完善;基于生态环境和自然资源安全的城市体系的空间格局研究较少,不能满足现实需要;而城市体系空间格局优化理论与合理性评价研究较为缺乏,系统模拟与优化模式研究则更为薄弱.因此,未来应在深化和完善现有研究内容的基础上,强化中国城市体系的生态安全格局、资源环境格局、经济社会发展格局的空间耦合研究,加强中国城市体系空间格局的优化理论、合理性评价方法、系统模拟方法、优化模式及优化对策研究,并形成综合集成体系.     

基于网络形态的街道空间环境与“两抢一盗”犯罪的关系研究——以HS市原DP区为例

城市街道网络是承载人们日常行为的空间载体,街道网络及其中人的日常行为共同构成了主要的街道网络空间环境,并影响着犯罪行为的发生。既有研究表明街道空间中多发“两抢一盗”侵财类案件,并且街道网络形态和日常行为主体与犯罪存在联系,但对这一问题的深入探究较少。本文基于HS市原DP区的派出所辖区单元,使用路网数据、人口统计数据、手机信令数据等相关资料,采用空间分析和统计分析方法,对街道网络的几何形态和拓扑形态、动态人口和静态人口等因素与犯罪分布的关系展开分析,尝试探索街道网络空间环境对“两抢一盗”犯罪的影响。结果表明,街道网络空间环境中影响盗窃和两抢犯罪的要素存在较大差异。“X形单元”式街道网络、路网密度、低速交通的路网渗透性、静态人口密度和动态人口密度均对盗窃犯罪产生重要影响,与两抢犯罪相关的仅有“T形单元”式街道网络、静态人口中的实际居住户籍人员和外来人员密度,街道网络形态没有表现出与两抢犯罪的显著相关。最后提出,由于街道网络的通达性和危险性往往并存,如何通过调控或改善整体的街道网络空间环境来尽可能减少犯罪风险,是未来规划建设安全的街道网络空间需要思考的话题。     

基于航空网络的中国城市体系等级结构与分布格局

航空运输已成为客货流动的重要交通工具和影响城镇体系的重要因素,城市在全球或国家航空网络中的地位直接反映了城市在全球或国家城市体系中所处的等级。由结点(航空港)和连接线(航线)所组成的航空网络代表了城市的空间可达性,直观地反映出国家城市体系的等级结构与分布格局。 本文收集了目前中国14家主要航空公司的航线数据,经相关分析证明航空网络中城市的航线数量与城市体系的规模等级基本上呈正相关趋势;在此基础上,通过基于航线图的航空网络分析,运用图表判别和聚类分析的方法,将中国128个通航城市划分为全国性中心城市、区域性中心城市、次区域中心城市和一般地方性中心城市四个等级,从航空网络的独特视角揭示了开放条件下中国城市体系等级结构与分布格局。     

基于铁路网络的中国城市等级体系与分布格局

铁路运输已成为客货流动的重要交通工具和影响城镇体系的重要因素,由铁路站点和铁路运输线构成的铁路网络在很大程度上影响着城市体系等级结构和空间格局特征。通过筛选出具有始发列车的186个地级以上城市作为研究对象,通过城市始发列车数据分析城市体系等级结构与分布格局。在证明铁路始发列车数量与城市体系的规模等级呈正相关关系的基础上,运用图表判别和聚类分析法,将中国186个具有始发列车的城市划分为四个等级,分别是全国性中心城市3个,区域性中心城市8个,省域性中心城市30个,地区性中心城市145个。结果表明,中国城市等级结构呈现金字塔型结构,并受行政级别、地形因子、经济发展水平影响显著。城市体系的分布存在明显的东西差异,高等级中心城市在中国东部均衡分布,构成了中国铁路运输网络的基本骨架,并与国家国土开发中的"T"型战略格局非常吻合。高等级中心城市由于铁路网络的紧密联系,形成了6对双核结构城市模式。     

多重流空间视角下的中国城市网络空间结构特征及组织模式

城市关系网络化是城市体系结构发展的重要趋势,不同要素流空间网络下的城市体系在空间组织上不尽相同,依托单一要素对网络进行表征的结果具有明显的局限性。本文基于企业联系、科研合作、人口迁徙和引力模拟四类要素网络,从城市节点、路径联系、社区特征等角度剖析多重流空间视角下中国城市网络的外部空间特征与差异,并探究城市间联系的内在模式规律。结果表明：(1)多维数据源视角下构建的多重城市网络在空间组织上表现出相似稳定性和多元差异性的统一。(2)一定程度上依赖于基础设施运转的人流、物流等网络受到地理距离的约束较大,相邻地区的小团体特征明显,社区结构较强;而资金流、信息流等实体性较弱的要素则突破了这种地理限制,发生联系的重点在于目标城市对于要素流的吸引力,社区结构较弱。(3)目前全国城市联系形态上具有层级性和扁平化的双重特征,据此本文基于“管道-蜂鸣”模型提出“社区蜂鸣-守门员-区域管道”城市空间组织模式,这一模式对于阐述中国的城市联系特征具有较好的适用性,可在全国识别出10个核心守门员城市和8个类型区。     

基于点状数据的上海都市型工业空间格局研究

镶嵌于城市地域的都市型工业,有着其独特的区位特征和空间格局。基于2008年上海都市型工业微观企业数据,探讨工业郊区化背景下都市型工业空间分布、集聚特征以及行业间的空间邻近关系。研究表明：上海都市型工业企业区位选择具有中心城区与近郊区双重指向性,在距离城市中心10~20 km区间都市工业分布最密集,空间分布的非均质特征明显。空间集聚以城市内各类园区（商业楼宇、都市工业园、工业园区）为主要载体,集聚格局在行业间存在一定差异。在空间邻近关系方面,各行业间呈现出基于相同要素投入、生产关联、共同市场、政策导向的邻近布局以及基于异质排他性、环境要求的弱邻近布局特征。     

复杂网络视角下的成渝城市群网络结构韧性演变

城市网络结构韧性是影响区域可持续发展的关键因素之一。分析城市网络结构韧性,找到结构薄弱环节,调整网络结构和优化区域资源配置,对促使区域稳定协调发展具有重要意义。以成渝城市群为研究对象,基于2014年与2018年的公路、铁路客运班次数据和百度指数大数据分别构建交通和信息联系网络,运用复杂网络理论借助Ucinet网络分析工具从网络整体完备度、网络结构特征、网络聚集性3个方面,网络密度、平均路径长度、度分布曲线斜率、“核心-边缘”结构拟合度、局部聚类系数和平均聚类系数6个指标对城市群网络韧性演变进行分析。结果表明：在研究时段内,交通联系网络的初始韧性弱于信息联系网络,后期韧性能力有所提高并强于信息联系网络,网络结构由松散、单极的弱连接状态演化为联系紧密、均衡复杂的稳定状态;信息联系网络的韧性能力相对于2014年大幅减弱,网络完备度下降,核心区域封闭性加剧,信息流传输路径单一,网络联系分布不均衡,网络结构抗干扰性弱;成渝城市群网络整体仍处于发展阶段,网络化程度较弱,韧性能力不足。最后对成渝城市群网络韧性现状进行了讨论,进而提出优化建议。     

基于雨洪安全格局的城市低影响开发模式研究

城市调蓄用地总量减少、泄洪网络被建设用地割裂、汇流用地与建设用地重叠等是造成城市内涝灾害的主要原因。本文尝试在产流源头、产流途径以及汇流地三个层面,充分利用原有自然雨洪调蓄系统,建立能够消纳极端暴雨水的城市低影响开发模式,以长沙市苏圫垸为例,基于地形数据、水文气象数据,运用ArcGIS空间分析和SCS水文模型,模拟极端降雨的雨洪淹没区和雨洪廊道,并建立雨洪安全格局。根据年径流总量控制率85%的海绵城市建设目标,结合模型模拟确定苏圫垸低影响开发设施位置及规模,即开发后应保留雨洪斑块面积228.2 hm²,控制水量107.5万m³,雨洪廊道面积51.5 hm²,控制水量10.1万m³。可为探索基于极端气候下内涝防控的海绵城市建设新模式提供参考。     

中国城市空间网络分析——基于电子信息企业生产网络视角

通过分析国内外城市网络研究的理论与方法,基于电子信息企业生产网络视角,对中国城市网络的空间特征进行了探索。研究发现：在中国制造业企业500强和世界500强中,电子信息企业总部集中于以北京、上海和深圳为核心的三大沿海都市圈,以及中西部地区的特大城市和省会城市,其研发机构与总部区位特征具有一定相似性,生产基地分布相对分散。由中国企业和跨国公司所主导的中国城市网络,可划分为地方化和全球化两种类型,均以东部及中西部特大城市为网络核心节点。地方化型城市网络的企业总部节点城市较为分散,网络密度和连接度较小;全球化型城市网络则以北京和上海为核心节点,对外联系程度相对较高。与传统城市等级体系相比,城市网络体系具有更强的包容性,从中可以发现崛起中的专业化城市。     

基于多元要素流的珠三角城市群功能联系与空间格局分析

以珠三角城市群9个地级市为研究对象,结合当前热点网络开放大数据,对珠三角城市群内各城市的经济流、交通流、人口流和信息流的联系强度和作用方向进行测算与评价。借助赋值法分别对四种要素流的总量进行打分,以各城市的综合得分作为空间层级划分依据,提出关于“点—线—面”的空间互动格局,进而探索珠三角城市群未来的发展规划。研究结果表明：①从各要素流的联系强度上看,城市间的等级划分具有较高的重合度,说明四种要素流彼此之间相互联系、相互作用。从各要素流的作用方向上看,广州和深圳多作为区域内其它城市的首位空间联系城市,说明各要素流通常指向经济发展水平较高、通达性较好的城市。②从整体来看,珠三角城市群内部功能互动表现极度不平衡,一是中心城市占据了要素流强度的绝大部分,其余城市仅占据极小部分流量,两极分化严重;二是东西两岸发展不平衡,东岸发展水平明显要强于西岸发展水平。③广州、深圳、东莞和佛山等城市虽然在区域内起到了一定的辐射和带动作用,但是针对江门、肇庆等周边城市的辐射和带动强度仍有待提升,说明还需进一步优化珠三角城市群功能分工与产业布局,推进区域经济一体化。     

基于网络关注度的中国沙漠型A级景区空间格局及其影响因素分析北大核心CSCD

基于搜索引擎指数、旅游网站指数、社交媒体指数和短视频指数等数据构建评价体系,运用空间分类、核密度估计、最邻近分析等方法,分析中国沙漠型A级景区网络关注度的空间差异并解释其影响因素。结果表明:(1)高、较高关注度水平中国沙漠型A级景区集中在内蒙古、新疆、甘肃,较低、低关注度水平景区数量多、分布广,且大多规模较小、等级偏低;从子系统看,搜索引擎、旅游网站、社交媒体子系统所显示出的空间分布格局与综合水平较为相似,短视频子系统与整体差异较大。(2)从空间集聚格局看,呈现出一主一副、多核联动的格局;从子系统看,搜索引擎、旅游网站和社交媒体子系统与整体相似,短视频子系统差异较大。(3)在空间结构特征中,整体呈现出中等以上水平区趋于均匀、较低水平区趋于随机、低水平区趋于凝聚的分布状态,且随着景区关注度水平降低而集聚特征逐渐增强;搜索引擎和旅游网站子系统与整体相似,社交媒体和短视频子系统与整体差异较大。(4)从影响因子看,景区销售市场、宣传平台建设、地区基础实力是主要影响因素,景区基础实力次之,外部旅游环境的影响力相对较弱。     

基于文化产业企业网络视角的中国城市网络空间结构研究

论文通过对230家“新三板”文化产业挂牌企业总部—分支机构关联数据的收集、整理和分析,对文化产业视角下中国城市网络的空间结构特征进行研究,比较文化产业城市网络与其他类型城市网络的差异性,并探索影响文化产业城市网络空间格局的经济社会因素。结果表明：① 中国文化产业挂牌企业地理分布呈现出地域分散但数量集中的特点,城市网络空间分布高度不均衡,并未表现出常见的“菱形结构”;② 网络核心节点以东中部发达城市以及少数具有特殊资源的城市为主,多数城市的对外输出能力有限;③ 城市网络扩散以核心节点城市间的等级扩散为主,邻近城市间的扩散效应不明显,同时本地网络(即城市内部网络)对文化企业组织结构的贡献度低于跨地域网络;④ 不同类型文化产业在网络结构上表现出较为明显的差异,反映其市场需求和发展条件的不同;⑤ 地方政府作用和城市产业结构是影响中国文化产业企业布局和网络格局形成的重要因素,其他社会经济因素的作用则较为不明显,反映出中国文化产业的独特性。