京津冀城镇体系与水系结构的时空关系研究
发布时间：2020-12-11 19:26
京津冀地区人水关系矛盾突出,分形可以有效描述城镇体系和水系时空演化特征,从而揭示两者演化关系,为城市问题的解决提供一些理论和经验依据。论文采用分形理论中的网格维数和多分维谱,首先分别刻画了两者的时空演化特征,其次探讨了城镇体系和水系结构之间的时空关系,最后探究了水系结构退化的影响因素。主要结论有:①1990—2010年,京津冀地区建设用地的网格维数升高、自相似性增强、从集聚向分散转变,意味着建设用地朝着空间填充程度增强、有序、分散的方向发展,而水系反之,证明两者具有不同的时空演化方向;②21世纪10年代,京津冀的人水关系十分紧张,南水北调虽然缓和了京津冀用水问题,改善了大尺度上的水系结构,但在小尺度上改善有限;③越靠近城市中心,建设用地分形形态发育越成熟,结构越有序,越靠近外围越混乱无序;④京津冀地区水系退化,由自然和人为两方面因素造成,21世纪以后人为因素的影响较为显著。针对京津冀地区水系退化,提出如下政策建议:在城市建设过程中,一方面科学规划城市水系,重视低等级水系的保护;另一方面节约集约利用水资源,完善水资源管理机制。未来,需要进一步探索城市发展和水系的非线性关系,为城市可持续发...
【文章来源】：地理科学进展. 2020年03期 第377-388页 北大核心CSSCI
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
京津冀建设用地和水系及网格示意图(2010)
由京津冀建设用地6个年份的网格维数计算结果可见(表1),1990—2015年，D(1)-D(2)逐渐减小，说明京津冀建设用地双分形结构逐步向单分形结构演变，暗示京津冀建设用地结构在优化。双分形结构暗示自仿射性[27-28]，即在不同的扩展方向，用地形态生长的分形特征不同。城市从自仿射分形演化为自相似分形，体现了城市的自组织优化过程[29]。因此可以说明，京津冀建设用地结构在随时间优化。其次，计算京津冀建设用地的多分形谱，将广义维数q-Dq谱和局部维数α-f(α)谱绘制在图3中。根据q-Dq谱，q<0时Dq收敛较慢，q>0时收敛较快，说明建设用地密集地区的分形结构发育可能更完善。为了验证这个结果，绘出不同q值的lnr-Iq(r)坐标图(图略)，Iq(r)是Renyi信息熵，该坐标图中趋势线的斜率的负值就是广义维数Dq[30]。根据lnr-Iq(r)坐标图，当q≥0时，散点拟合直线效果很好，这说明在建设用地密度较高的地区，自相似分形特征明显。当q<0的时候，散点比较散乱，大致分成了2个标度区，q越小，双分形结构越明显，Dq拟合效果越差，这说明建设用地密度越低，越呈现出自仿射分形的特征，分形发育越不足。换言之，越接近城市中心区，自相似性越好，空间结构越合理有序；越接近郊区或农村，建设用地自相似性越差，空间结构越杂乱无章。
最后，计算京津冀地区的城镇点分布的网格维数。本文计算了2组城镇点网格维数，分别是区县点和乡镇点，其中区县共205个点，乡镇共2339个点。具体测算方法与建设用地网格维数相同。计算得到区县点网格维数是1.469，乡镇点网格维数是1.699。区县点网格维数的标度区范围是16000～512000 m，共5个点；乡镇点网格维数的标度区范围是8000～512000 m，共6个点。网格维数拟合的决定系数R2均超过0.996，表明京津冀地区城镇点分布符合分形特征。2.2 京津冀水系时空演化特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]海绵城市视角下城市水系规划编制方法的探索[J]. 李婧. 城市规划. 2018(06)
[2]京津冀平原区地下水水位变化主导因素的定量识别研究[J]. 李雪,叶思源,宋凡,周鹏鹏. 水文. 2018(01)
[3]平原水网地区快速城市化对河流水系的影响[J]. 吴雷,许有鹏,徐羽,袁甲,项捷,徐兴,徐勇. 地理学报. 2018(01)
[4]城镇化下平原水系变化及河网连通性影响研究[J]. 周峰,吕慧华,许有鹏. 长江流域资源与环境. 2017(03)
[5]京津冀城市群水资源开发利用的时空特征与政策启示[J]. 鲍超,贺东梅. 地理科学进展. 2017(01)
[6]中国水资源利用与水环境保护研究的若干问题[J]. 匡耀求,黄宁生. 中国人口.资源与环境. 2013(04)
[7]遥感建筑用地信息的快速提取[J]. 徐涵秋,杜丽萍. 地球信息科学学报. 2010(04)
[8]近30年来深圳河网变化及其生态效应分析[J]. 周洪建,史培军,王静爱,高路,郑憬,于德永. 地理学报. 2008(09)
[9]城市形态分维测算和分析的若干问题[J]. 陈彦光,刘继生. 人文地理. 2007(03)
[10]河北平原地下水水位的时空变异[J]. 刘志国,王恩德,付建飞,邵安林. 东北大学学报(自然科学版). 2007(05)
本文编号：2911092
【文章来源】：地理科学进展. 2020年03期 第377-388页 北大核心CSSCI
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
京津冀建设用地和水系及网格示意图(2010)
由京津冀建设用地6个年份的网格维数计算结果可见(表1),1990—2015年，D(1)-D(2)逐渐减小，说明京津冀建设用地双分形结构逐步向单分形结构演变，暗示京津冀建设用地结构在优化。双分形结构暗示自仿射性[27-28]，即在不同的扩展方向，用地形态生长的分形特征不同。城市从自仿射分形演化为自相似分形，体现了城市的自组织优化过程[29]。因此可以说明，京津冀建设用地结构在随时间优化。其次，计算京津冀建设用地的多分形谱，将广义维数q-Dq谱和局部维数α-f(α)谱绘制在图3中。根据q-Dq谱，q<0时Dq收敛较慢，q>0时收敛较快，说明建设用地密集地区的分形结构发育可能更完善。为了验证这个结果，绘出不同q值的lnr-Iq(r)坐标图(图略)，Iq(r)是Renyi信息熵，该坐标图中趋势线的斜率的负值就是广义维数Dq[30]。根据lnr-Iq(r)坐标图，当q≥0时，散点拟合直线效果很好，这说明在建设用地密度较高的地区，自相似分形特征明显。当q<0的时候，散点比较散乱，大致分成了2个标度区，q越小，双分形结构越明显，Dq拟合效果越差，这说明建设用地密度越低，越呈现出自仿射分形的特征，分形发育越不足。换言之，越接近城市中心区，自相似性越好，空间结构越合理有序；越接近郊区或农村，建设用地自相似性越差，空间结构越杂乱无章。
最后，计算京津冀地区的城镇点分布的网格维数。本文计算了2组城镇点网格维数，分别是区县点和乡镇点，其中区县共205个点，乡镇共2339个点。具体测算方法与建设用地网格维数相同。计算得到区县点网格维数是1.469，乡镇点网格维数是1.699。区县点网格维数的标度区范围是16000～512000 m，共5个点；乡镇点网格维数的标度区范围是8000～512000 m，共6个点。网格维数拟合的决定系数R2均超过0.996，表明京津冀地区城镇点分布符合分形特征。2.2 京津冀水系时空演化特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]海绵城市视角下城市水系规划编制方法的探索[J]. 李婧. 城市规划. 2018(06)
[2]京津冀平原区地下水水位变化主导因素的定量识别研究[J]. 李雪,叶思源,宋凡,周鹏鹏. 水文. 2018(01)
[3]平原水网地区快速城市化对河流水系的影响[J]. 吴雷,许有鹏,徐羽,袁甲,项捷,徐兴,徐勇. 地理学报. 2018(01)
[4]城镇化下平原水系变化及河网连通性影响研究[J]. 周峰,吕慧华,许有鹏. 长江流域资源与环境. 2017(03)
[5]京津冀城市群水资源开发利用的时空特征与政策启示[J]. 鲍超,贺东梅. 地理科学进展. 2017(01)
[6]中国水资源利用与水环境保护研究的若干问题[J]. 匡耀求,黄宁生. 中国人口.资源与环境. 2013(04)
[7]遥感建筑用地信息的快速提取[J]. 徐涵秋,杜丽萍. 地球信息科学学报. 2010(04)
[8]近30年来深圳河网变化及其生态效应分析[J]. 周洪建,史培军,王静爱,高路,郑憬,于德永. 地理学报. 2008(09)
[9]城市形态分维测算和分析的若干问题[J]. 陈彦光,刘继生. 人文地理. 2007(03)
[10]河北平原地下水水位的时空变异[J]. 刘志国,王恩德,付建飞,邵安林. 东北大学学报(自然科学版). 2007(05)
本文编号：2911092
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