京津冀城市用地形态的双分形特征及其演化

区域城乡一体化的标志之一是城镇体系结构的一体化,这个过程可以从标度的角度进行描述和评价。分形是标度分析的重要方法,地理空间无尺度分布特征的典型参数是分维。论文以京津冀城镇体系为例,利用遥感图像的解译数据和人口普查数据开展分形分析、位序-规模分布分析和异速标度分析,用以解释1995—2013年间京津冀城镇体系演化的过程。结果表明,京津冀城镇体系及其演化的特征有：①京津冀空间结构和位序-规模分布都表现为自仿射双分形结构;②京津冀区域的城市人口-城区面积异速标度退化为假线性关系;③随着城镇体系的演化,自仿射的双分形结构逐步向自相似分形结构演化。由此得出结论：其一,京津冀城镇体系存在结构性的不协调因素。其空间结构和等级结构具有二元化特征,但演化方向却呈现内在结构一体化的显著趋势。其二,大城市用地不够集约。城市边缘区的无序扩张导致土地利用铺张浪费。地方政府和规划专家可以有意识地利用城镇体系演化的这种特征和趋势制定管理措施和优化规划方案。     

城市地理研究中的单分形、多分形和自仿射分形

分形几何学在城市地理研究中具有广泛的应用,然而很多基本概念却让初学者感到迷惑。如何区分单分形、自仿射分形与多分形,是一个基本而重要的问题。简单分形容易理解,而真实的地理现象很少是单分形的。城市生长过程具有自仿射特征,而城市空间格局却具有多分形性质。作者发现,各种分形的共性在于三个方面：标度律、分数维和熵守恒。论文基于标度、分维和熵守恒公式,借助隐喻城市生长的规则分形来区分单分形、多分形和自仿射分形,讨论分形系统演化的机理、分形与空间自相关和空间异质性的联系,同时澄清一些在地理分形研究中的常见错误概念。最后以城市位序-规模分布为例,说明并对比单分形和多分形在城市地理研究中的建模与应用思路。     

中国生产性服务业外向功能空间格局及分形特征

从城市经济基础理论出发,采用Zipf法则和差异度指数,分析2003-2011年中国省域尺度和城市尺度下的生产性服务业外向功能空间格局、等级体系及分形演化特征。结论表明：中国生产性服务业外向功能空间差异明显,不同尺度上均呈极化趋势,外向功能差距扩大;省域尺度上,对外服务流高度集中于北京、上海,空间演化形成新疆、山东、河南、湖北、重庆、贵州、云南、江西和福建9个省份外向功能较弱;城市尺度上形成若干个外向功能密集区,集中分布在东部沿海及东北地区,呈现出不同的空间结构特征并且特征变化明显。省域尺度和城市尺度生产性服务业对外服务流的位序规模分布均符合Zipf定律,省域尺度呈单分形特征,城市尺度呈双分形特征;第一无标度区对外服务流等级规模均衡性略优于省域尺度的均衡性。城市尺度第二无标度区和无效标度区城市均为本地服务中心城市,内部结构体系变化显著并且城市间外向功能差距扩大。外向功能城市可以划分为五级,高等级服务中心外向功能提升较快,不同规模等级服务中心之间差距在扩大。     

2000年来中国边境城市对外贸易位序-规模分布及其影响因素

全球化背景下对外贸易活动是特定地域外向联系强度的重要表现,是边境城市区域功能的重要组成部分。运用位序-规模法则、分形理论及核密度等方法,以中国边境各城市的进出口贸易额为主要指标,剖析了中国边境地区对外贸易的规模分布特征及其影响因素。结果发现：①不同阶段的中国边境对外贸易位序-规模特征明显,位序结构内部城市次序变化较大;②位序-规模分布的无标度区变化显著,在18年内出现了4段分形表现,外贸活动的规模波动性、区域化特征明显;③影响因素表现为经济地理禀赋约束下核心城市支配效应明显、邻接地缘环境影响显著、政策导向与口岸推动、内部竞争反推空间结构协调演化四个方面;④不平衡性、集聚性在中国边境地区外贸活动中凸显,空间分布呈现为“核心-边缘”结构,当前国家层级应重点支持对外贸易优势城市,省级尺度协调域内城市对外贸易层次组织与区间联系。     

中国自然灾害灾情统计与自组织临界性特征

基于自组织临界性(SOC)思想,在分析中国自然灾害灾情统计特征的基础上,分析并揭示了中国自然灾害灾情的自组织临界性特征。在此基础上,建构了中国自然灾害灾情(包括松花江等七大流域洪涝灾害受灾县数、洪涝灾害伤亡人数、干旱伤亡人数、各类自然灾害总的伤亡人数等)标度-频度分形关系模型。最后指出,中国自然灾害灾情的自组织临界性特征是客观存在的,而标度-频度的幂律值则是一个相对值。     

城镇体系结构及与城市化的耦合机制——以西陇海兰新经济带甘肃段为例

城镇体系结构是城市化格局及演化的基本框架.以西陇海兰新经济带甘肃段为例,利用甘肃段41个县及以上城镇统计资料,结合相关分析模型、分形理论和GIS空间分析方法,从城镇体系等级规模结构、空间结构及与城市化的定量关系入手,探讨了城镇体系结构基本特征以及与城市化的时空耦合机制,得到以下结论:[1]甘肃段城镇体系结构以2002年为转折点,进入第二阶段的倾斜发展,其特征表现为:等级规模不服从位序-规模法则,属典型首位分布;等级规模结构具有分形特征,单核心增长格局发生分异;空间结构具有分形特征,呈点轴空间分布格局.[2]城市化水平的高低不仅取决于城市规模的大小(与城市规模呈对数关系),还取决于等级规模结构的均衡性(其对数与不均衡指数成线性关系),同时,城镇体系的空间结构影响其发展的进程.并藉此探讨了甘肃段城镇体系及城市化未来发展方向与策略.     

我国石油资源流流量位序-规模分布特征变化

以我国石油(特指原油)资源流动为研究对象,以我国省级行政单元作为石油资源空间流动的节点,从1985～2007年中选取5个特征时点.借助齐夫定律,研究了我国石油资源输出量和输入量的位序-规模分布特征.结果表明:(1)各特征时点石油输出量和输入量的位序-规模分布均满足齐夫法则.(2)从无标度区范围来看.石油输出量的无标度区范围变化不大,而输入量的无标度区范围呈现出先缩小后又逐年扩大的趋势.(3)从空间分形结构来看.石油输出量的无标度区没有分段,始终呈现为单分形,而输入量则经历了由双分形向单分形的演化.(4)从空间分布形态来看,各特征时点石油输出量均呈帕累托分布模式,而输入量的空间分布形态变动较大,经历了对数正态模式-帕累托模式-对数正态模式-帕累托模式的演变.我国石油输出量和输入量位序-规模分布的不同步变化,与大油田分布、石化产业布局以及石油流通体制等有着密切联系.     

基于等级钟理论的中国城市规模等级体系演化特征

首次引入国际著名城市地理学家M.Batty 提出的“城市规模等级钟”、“等级距离钟” 和“半生命周期” 理论; 利用地级以上城市的人口-等级数据, 测算了表征中国城市规模等 级演化特点的“等级钟”、“等级距离钟” 和“半生命周期”, 探讨了演化过程与机制; 利用 历史人口数据, 研究了若干历史城市近2000 年间的“等级钟” 演化特征。等级钟研究表明, 中国特大城市的规模等级钟变化较小, 城市位序稳定; 在区域空间差异上, 东部沿海城市等 级钟变化明显, 位序上升迅速; 东北地区城市等级钟呈现较大变化, 但演化方向与东部沿海 城市相反, 城市位序逐渐下降; 西部和内陆城市等级钟变化缓慢, 位序难以进入顶级序列之 中。等级距离钟表明, 中国高位序城市等级距离变化较小, 低位序和新设立城市的等级距离 变化明显, 整个城市系统的变化较为平缓, 仅在1980-1985 年间和2000-2005 年间出现较大变化, 体现了中国在改革开放初期与21 世纪开始的二次较为迅速的城市化发展历程。半生命周 期研究表明, 中国城市体系在生命周期现象不明显的总体背景下, 以20 世纪80 年代为时间 界标, 百位城市的前、后半生命周期仍然显现有较为明显的时间尺度差异, 自该时间界标以后, 新兴城市替代传统城市的速度开始加快。中国历史城市“等级钟” 表明, 城市位序等级 的变化是多种动因的叠加, 以政治职能为主的城市位序与其政治地位密切相关; 沿海、沿江 城市的位序则更多地与地理区位条件和经济政策相关联。     

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...     

高速铁路对城市网络结构的影响研究————基于铁路客运班列分析

城市网络是近年来城市与区域研究的一个新方向.基于2003-2013年间8个横截面的中国铁路客运班列数据,采用加权度中心性和社区结构模型,探讨高速铁路建设对城市等级和集聚性空间格局及演化的影响.研究表明:① 基于铁路客运组织的城市等级结构呈现出位序--规模分布的特征和集聚性,且三大地带和各社区内城市也呈现出明显的位序--规模分布,随着高速铁路网络的扩展,加权度中心性的集聚性更明显,并逐步呈现出较为明显的层级结构和社区结构.② 城市等级结构呈现出明显的东中西地带性,廊道效应和经济,人口的耦合性,即基于铁路客运班列的城市等级结构与基于属性数据(人口/GDP)的结果表现出较大的相似性,但也存在一定的差异.城市社区结构与中国高速铁路网络,城市群的空间分布格局基本一致.随着高速铁路的建设,东中西三大地带间城市等级的差异呈扩大态势,但各社区间城市等级的差异呈缩小态势,部分社区核心城市已形成.     

中国城市网络化空间联系结构——基于银行网点数据的研究

基于当前城市网络和金融地理研究,以全国336个地级以上行政单元(城市)为研究对象,以33家国内外银行的88022个网点各城市间的级别和数量分布为基础数据,运用链锁模型、Zipf法则、社会网络分析等研究方法,对中国市间联系和城市节点的结构特征进行分析。研究表明：京津冀、长三角、珠三角、成渝和长江中游等五大城镇密集区之间的联系成为这一网络的主干,东西部网络密度以胡焕庸线为界呈现明显差异;城市联通度的规模分布符合Zipf法则,但呈现明显的双分形特征,各城市的节点度同样以胡焕庸线为界在东西部呈现显著差异;此外,国有银行、股份制银行和外资银行所分别对应的城市整体联通度和相对联通度在空间分布上也存在明显差别;上述结构特征同各城市经济规模和人口规模之间存在较强的相关性。从形成机制上看,朝向集中化和均衡化的一般空间政策和行业空间政策对这一网络格局的形成具有深刻影响。     

旅游流齐夫结构及空间差异化特征——以四川省为例

借用Zipf指标和差异度指标,采取由“假设”到“论证”的研究方法证明旅游流规模结构符合Zipf法则。以1996年至2004年四川省国内旅游统计数据为样本,研究了旅游流的规模等级结构特征。结果表明,国内旅游流规模结构符合Zipf定律,具有分段特征,用回归拟合可进一步分析各标度区的内部结构特点。标度区可分为有效标度区和无效标度区两种类型。从四川省旅游业的发展情况看,旅游流规模结构中无效标度区的空间分布面积逐渐减少,而有效标度区面积正在逐步扩大。Zipf参数可以用来进行标度区分段,分析有效标度区的内部结构和旅游流总体结构体系的变化规律;对不满足Zipf法则的分段区域,则用均衡度和差异度分析其内部结构的差异化程度。用Zipf参数分析有效标度区,用均衡度和差异度指标分析无效标度区旅游流规模结构所得结果既与客观实际相符合,同时又能更清晰地反映该结构的标度分段特征、各标度区内部的差异化程度以及历年所发生的结构分布变化规律,这对丰富旅游流的分析方法具有重要价值。     

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。     

基于文献数量的中国城市规模分布研究

本文通过对中国知网（www.cnki.net）数据库中的论文进行题名检索,从而获取对不同城市进行研究或关注的论文数量,并通过论文的数量对中国地级及其以上的城市规模分布进行研究。本文的基本结论是基于文献数量的中国城市规模分布基本符合捷夫法则。具体结论如下：其一,由于对上海和北京进行研究的文献数量相差较小,中国城市文献规模分布呈现出较低的首位度,而习惯意义上的“北上广”处在两个完全不同的等级体系。其二,Zipf维数q整体水平小于1,表明学者对城市的研究较为分散。其三,Zipf维数q从2000年到2012年整体上呈现出不断下降的趋势,表明学者对城市的研究呈现逐步分散的过程。其四,中国地级及其以上城市文献规模的等级体系整体上呈现出从金字塔式向纺锥形结构演变,中等文献规模的城市在数量上占据多数。     

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。     

农业产业化典型区聚落空间演变及驱动机理——基于河南省鄢陵县的案例研究

聚焦农业产业化典型区聚落空间演变,以花木产业发展较突出的河南省鄢陵县为案例,利用大比例尺空间数据和实地调研数据,运用空间统计General G指数、核密度估计法、齐夫指数、多元回归模型,对鄢陵县聚落空间演变及驱动机理进行分析。结果表明:(1)1975—2017年鄢陵县聚落空间分布表现为“整体随机、局部集聚”的特征,在规模上表现为“低值集聚、高值分散”的分布特点,在数量上呈现出显著的南北空间分布差异;(2)在空间体系关系演变上,鄢陵县聚落体系的齐夫指数随花木产业发展和城镇化水平的提高逐渐趋近于齐夫定律(q=1);(3)自然禀赋、花木种植历史基础、花木产业发展、城镇化建设、村民人居环境改造意愿等是鄢陵县聚落空间演变的主要驱动因素。     

中国城市网络化物流联系空间格局与结构——基于快递网点数据的研究

作为城市关系的重要形式,快递物流直接涉及城市间物质流动。基于快递网点数据,论文以中国336个地级以上城市为研究单元,综合运用GIS空间分析、社会网络分析以及位序—规模法则等方法对中国城市网络的空间格局、特征与结构进行分析。研究表明：① 城市间物流联系的空间格局具有层级性与不均衡性,并受区位条件影响呈现出东中西地带性递减特征;② 整体联系中,快递网络的密度较低且具有明显的核心—边缘结构,核心区凭借良好的通达性而呈现出小世界性;③ 局部联系中,广东、浙江以及江苏等省区间形成高等级网络联系与集群规模,并促进了资源的跨区域流动;④ 个体网络中,城市联通度大致服从幂律分布,并且其规模分布符合Zipf法则而呈现出双分形结构。此外,快递网络中城市地位除了与经济以及人口规模密切相关外,行政等级也起着较为重要的作用。     

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。     

中国城市标度律及标度因子时空特征

城市标度律刻画了城市系统中城市要素与人口数量之间的规模缩放关系,但标度律在中国城市系统中的适用性和意义尚不明确。本文采用中国275个地级及以上城市数据,探究不同城市要素与人口规模的标度关系,并从时空维度探究标度因子的时空演化规律。结果表明：作为典型的快速城市化发展中国家,中国城市发展符合标度律,且呈现出与发达国家不同的特征：中国城市人口集聚带来的经济产出集聚效应显著,而土地利用、基础设施与公共服务的规模经济效应还有待增强。部分基础设施、生活设施要素与人口规模呈超线性或线性关系,与预期的次线性相悖,基础教育、医疗等要素的标度因子则远低于发达国家的次线性阈值,反映了公共资源向大城市聚集、不同规模城市发展不平衡等快速城镇化进程中城市系统的独特性。标度因子的区域分异反映城市发展协调程度差异,其中东北地区不同规模城市差异最为显著。主要城市要素标度因子随时间的变化表明,中国大城市的经济产出集聚效应在2009年最为显著,而后略有下降;中国大城市土地扩张总体上自2000年以来持续加速,2008年以后仍维持在较高水平,管控城市特别是大城市的外延式扩张、提高土地利用效率具有紧迫性。中国城市标度律研究有助于认知快速城市化地区城市系统特征和演化规律,为实现区域协调发展与落实新型城镇化发展战略提供支持。     

芜湖市城市公园体系等级结构及其时空分布格局

近年来,随着城市化进程的加快,建设城市公园以满足生活需要成了备受关注的热点问题。本文尝试构建城市公园综合吸引力模型,并运用分形、聚类等方法,建立芜湖市城市公园等级体系,并分析其时空分布特征。研究表明：芜湖市城市公园在Z.ipf分布模型中呈现出双分形结构,可分为两个大类六个等级。城市公园体系具有等级层次性不强、高等级公园中心性明显等特征;高等级公园具有极强的老城区指向性、人口稠密区指向性和经济实力强区指向性,低等级公园散布在人口稠密区、数量多、分布范围广;总体上呈现出中心集聚、外围松散,分布不均衡的空间格局。自然条件是公园形成的基础条件,近年来为满足城市发展和城市居民需求,政府规划和企业行为是城市公园形成的决定性因素,各因素相互作用,共同影响着城市公园体系的形成和发展。