城市群空间的测度及预测方法研究

发布时间：2020-09-29 09:00

　　城市群是城市发展的产物,并日益成为社会发展的载体,因而实现城市群的优化发展是实现人类世界可持续发展的客观要求。然而目前,城市群的发展仍然面临着诸如空间格局不合理、政策导向盲目、人地矛盾等一系列客观存在的问题,而这些问题解决的首要前提则是:我们应当如何科学合理地去认识城市群。基于此,本研究针对现有的城市群研究中测度及模拟方法过分强调还原论,忽视并破坏了城市群的自组织结构,不能反映自然生长的规律,且参考的主观因素多等问题,将“如何科学地认知城市群”作为科学问题,以城市群空间为研究对象,尝试从复杂系统的角度建立对城市群及其发展的科学认知体系。同时,以城市群认知观为依据探索客观的城市群空间测度方法,并在尊重自组织演化规律的前提下尝试基于不确定性理论、异速生长理论等建立城市群空间的相关预测模型,实现城市群空间土地利用预测性测度,为城市群发展预测、防范政策风险、科学制定规划提供参考。本研究总体上是按“客观世界-世界观-方法论-实践”的顺序展开的。首先在阐述了研究背景的基础上明确了拟解决的科学问题、阐述了选题意义,并按研究思路的逻辑顺序依次详细分析了城市群演化、复杂系统、分形城市、不确定性理论的研究现状及应用于本研究的价值,给出了本研究的具体研究思路。随后从对客观世界的认识出发,从科学方法论的角度分析了科学研究发展到现在所出现的两种方法论,即还原论思想和超脱还原论把握整体的复杂系统思想,并在此基础上阐明了研究城市群应当选择的世界观,即复杂系统观与自然生长观,同时在认识城市群的基础上设计了本研究对上述城市群认知观的实践路径。之后,从“城市群复杂系统”的认知出发,利用分形对复杂性的有力测度,提出了本研究测度城市群空间的三种方法,即基于集结半径的城市群空间毗连区的测度方法、基于最小可识别单元的城市群实体空间的测度方法、面向土地利用结构的空间用地共存稳定性测度方法。同时,从“城市群自然生长”的认知出发,利用异速生长关系对“整体”与“局部”的架桥作用,及灰色系统对不确定性的有力预测,设计了本研究预测城市群空间测度所需土地利用基础数据的两种方法,即基于异速生长关系的城市群空间用地灰色预测方法、基于时间分维序列灰色预测反推的城市群空间用地预测方法。最后,本研究选取京津冀城市群作为研究区,应用所提出的城市群空间的测度方法和所设计的城市群空间的预测方法,对京津冀城市群的空间毗连区、实体空间进行了识别,对空间毗连区的演化、空间毗连区内土地利用空间共存稳定性的演化进行了分析,并分别从两个途径对未来有限期内城市群空间的土地利用状况进行了预测进而实现了对城市群空间的预测性测度,从实践角度对本研究所提出的理论、方法等进行了验证。最后本文以此为基础对相关规划、政策进行了适量的验证、建议等,从实践角度体现了研究意义。实验结果表明:本研究提出的方法可行,具有一定的可靠性,达到了预期效果。而这同时也反证了本研究对城市群的认知,即复杂系统观与自然生长观的合理性、科学性,实现了回答“如何科学地认知城市群”这一科学问题的研究目标。对于相关领域的研究,如城市群发展预测、政策风险管控、规划科学制定等具有一定的参考价值。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：F299.27
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 城市群认知暨测度
        1.2.2 复杂性与自组织城市
        1.2.3 分形理论与方法
        1.2.4 不确定性系统理论与方法
    1.3 研究思路与方法
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线及论文结构
    1.4 本章小结
第二章世界观与城市群——对城市群的认知体系
    2.1 哲学认知
        2.1.1 矛盾
        2.1.2 两种世界
    2.2 城市群认知观
        2.2.1 城市群的复杂系统观
        2.2.2 城市群的自然生长观
    2.3 城市群认知观的实践路径
    2.4 本章小结
第三章城市群空间的测度——对复杂性的空间化测度
    3.1 复杂性与分形理论
    3.2 城市群空间的测度方法
        3.2.1 基于集结半径的空间毗连区测度方法
        3.2.2 基于最小可识别单元的实体空间测度方法
        3.2.3 面向土地利用结构的空间用地共存稳定性测度方法
    3.3 本章小结
第四章城市群空间的预测——对测度的不确定性预测
    4.1 不确定性与灰色预测理论
    4.2 城市群空间与异速生长模型
    4.3 城市群空间的预测方法
        4.3.1 基于异速生长关系的城市群空间用地灰色预测方法
        4.3.2 基于时间分维序列灰色预测反推的城市群空间用地预测方法
    4.4 本章小结
第五章基于京津冀城市群的实证研究
    5.1 实证研究背景
    5.2 数据来源与处理
    5.3 实验与结果
        5.3.1 京津冀城市群空间毗连区的现状识别
        5.3.2 空间毗连区内京津冀城市群实体空间的现状识别
        5.3.3 京津冀城市群空间毗连区的时间序列识别
        5.3.4 空间毗连区内京津冀城市群空间用地共存稳定性演化测度
        5.3.5 基于异速生长关系的京津冀城市群用地预测及测度
        5.3.6 基于时间分维序列预测反推的京津冀城市群用地预测
    5.4 政策验证及建议
    5.5 本章小结
第六章总结与展望
    6.1 总结
    6.2 讨论
    6.3 创新点
    6.4 不足与展望
致谢
参考文献

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