若干空间分析方法及应用于城市空间形态研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王新生 |
| 答辩日期 | 2004-07 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 刘纪远 ; 庄大方 |
| 关键词 | urban spatial morphology Voronoi diagram Delaunay triangulation convex hull fractal geometry shape index geographical information systems |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 城市空间形态的合理控制是促进城市与区域走向可持续发展的有效技术手段，是一个决策和控制的过程，提高决策控制的客观科学性要充分利用定最化方法。由于缺乏的定最空间分析方法等原因，难以对城市空间形态进行定最测度和分析，不利于对城市空间形态进行合理的控制。随着地理信息系统技术、计算机技术和数学领域基础理论研究的不断深入发展，使得在城市空间形态研究中采用新技术、新方法成为可能，这也是其研究的迫切要求。另一方面一些源于数学、计箅机科学的新理论和方法要不断扩展其应用领域，并在实践中不断检验、完善和发展。 本报告重点阐述了Voronoi图、Delaunay三角网、凸壳、分形和形状测度指数等理论和方法及其在城市空间形态分析中的应用研究。本报告的主要结论和创新点如下： 1.分析了基于两种距离(L1、L∞)产生的Voronoi图性质，进行了相应的实验，实验结果表明分别基于这两种距离或交替采用这两种距离所产生的Voronoi图与基于欧氏距离产生的Voronoi图之间存在较大的差异，属于精度较差的逼近方法。提出了一种新的未考虑发生元权重的Voronoi图的栅格构建方法，该方法可以生成平面上任意图形的Voronoi图，计算时间随着空间目标所占栅格数量的增加而减小，但随着栅格变小而增加。分析了三种加权Voronoi图的性质，提出了一种搞于GIS的构建加权Voronoi图的简便方法，该方法可以生成两维平面空间上任意图形的加权Voronoi图。进行了用有限点来逼近原始复杂空间目标，通过生成点Voronoi图来逼近原始空间目标对象的Voronoi图的实验研究，结果表明，这也是生成复杂空间目标对象Voronoi图的另一种较好的逼近方法。 2.指出了 Voronoi图是界定研究对象空间影响范围的一种理论方法，并分别利用普通Voronoi图和加权Voronoi图模拟了河南省城市空间影响范围的实验。首次提出了利用Voronoi图来确定城市体系中的中心城市的方法。这种方法可以形象地描述为在有属性的点集的Voronoi图中逐步寻找“山峰”或“高地”的方法，并进行了相应的实验。研究了基于Voronoi图的分析点状空间目标的空间分布格局的方法。分析了现有的基于Voronoi多边形面积的寻类方法的缺陷，提出了采用Delaunay三角形的面积进行点分布中寻类的新方法。 3.城市用地空间扩展类型主要有4种，分别是填充型、外延型、廊道型和“卫星城”型。但是，几乎在所有国内外文献中都未提及如何对这些类型进行定最测度，而都是采取定性的或通过目视的方法来确定城市用地扩展类型。我们提出了一种利用凸壳原理来描述城市用地扩展类型的方法，这种方法可以有效地区分城市用地扩展填充型和外延型，方法是直观的、易于操作的和可行的。应用试验表明，我国的城市用地空间扩展类型以填充类型为主，外延类型主要发生在用地空间扩展受限较小的平原地区，由此导致城市空间形态紧凑化趋势。我们认为，对于中小城市，城市轮廓空间形状的紧凑化趋势是一种好的趋势，但对于大城市或特大城市，这种趋势的优劣则要具体问题具体分析。 4.城市空间形态的分形分析的目的在于探究城市空间形态特征及其演化存在的规律性。本报告的大景试验结果表明，裉于面积一周长关系和基于周长一尺度关系定义的分形维实测值有一定差异，但是两种之间是线性的正相关关系。禅于面积一尺度关系定义的分形维数与城市非农业人口数或城市用地规模之间存在线性相关关系。应用于中国31个城市形状测度的试验表明，无论是1990年还是2000年，在我国31个城市中分形维较高的城市是南方城市，分形维较低的城市出现在北方。总体上说，从1990年到2000年的10年中，我国城市的分形维有减少趋势，31个城市中有26个城市分形维减少。 5.提出了Medda等提出的基于形状要素功能的形状指数方法存在的问题。进行了Boyce-Clark形状指数方法应用于测度我国城市空间形状的试验，结果表明，我国31个大城市的空间形状基本上属于矩形、星形、H形、长条矩形和X形等。从1934〜1990年的56年间城市形状从紧凑趋向非紧凑、分散，而从1990〜2000年10年间城市形状趋向于紧凑。结果还显示，一些城市空间形态缺乏良好的规划控制，其形状指数变化经历着一个反复的过程。1934〜1974年兰州市的形状指数增加较多，城市变得狭长，到1974〜1990年阶段，形状指数明显减少。武汉和昆明则是在1974〜1990年阶段形状指数增加景最大，1990〜2000年阶段减少景最大。按照这种规律，可以预测大连市的形状指数在下一个阶段会减少。 本报告的主要内容是探讨若干空间分析方法在城市空间形态分析中应用研究，并在应用中发展新的规划工具、方法。初步应用结果表明这些方法是有潜力的、有效的，也有利于城市空间形态研究的科学性，同时解决具体问题的思路和方法也可以为解决地理学科中其它问题提供借鉴。 本报告中，除了理论研究外，作者还对算法、模型进行了大量的程序开发实验，报告中大量的图表是算法、应用模型的实验结果。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 94 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/376]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王新生. 若干空间分析方法及应用于城市空间形态研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2004. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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