地理增强的城市多重分形结构及其经济效应评估
文献类型：学位论文
| 作者 | 王佳欣 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 陆锋 |
| 关键词 | 城市空间结构 多重分形 经济效应 实体地域 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 伴随着城市化进程的推进，城市空间的功能布局和组织模式不断调整，城市空间结构日益复杂。城市空间结构主要包括密度和形态两种特征。城市密度是城市社会经济活动强度的度量，密度梯度反映社会经济活动的集聚程度。适当集聚可以产生规模经济而促进城市经济发展。城市形态包括有形的物质空间形态和无形的人类活动过程，强调空间布局而无关密度高低。城市形态影响城市要素间的配置，从而影响城市功能的协调程度。可见，城市空间结构从多种维度影响城市运行效率，其经济效应的定量评估是城市空间布局优化的基础。传统的密度或形态特征测度指标仅考虑了城市空间结构的单一维度，并且往往属于全局指标，从平均视角刻画城市空间结构。以复杂系统理论为基础的多重分形理论和方法可以综合测度城市密度-形态复合特征，并且考虑特征的空间异质性，能够全面刻画城市空间结构的复杂性。然而，多重分形方法刻画的城市局域异质性标度结构缺乏地理空间分布信息，导致无法锁定结构异常区域，削弱了多重分形方法在指导城市空间结构优化中的实用性。基于此，本文建立了一套基于地理增强的多重分形视角测度城市空间结构并评估其经济效应的研究体系。论文的主要研究内容和结论如下：（1）城市多重分形结构的量化表示：提出了一种基于分类的多重分形分析方法，将地理空间分布信息融入城市多重分形结构度量，实现了城市多重分形结构的地理映射。该方法首先采用自然断裂点法将城市区域划分为具有不同密度等级的子区域，然后构建分形指标刻画每个子区域的密度-形态特征。多个子区域的分形指标共同构成多重分形谱，从多重分形视角刻画城市空间结构密度的集聚能力和形态的空间填充能力。当顾及地理映射的多重分形谱表现出异常结构特征时，可以诊断城市用地存在的问题，辅助城市更新来优化城市空间结构。（2）城市多重分形结构的基本特征：利用基于分类的多重分形分析方法测度中国290 个城市实体地域的多重分形结构，从多重分形谱的等级特征、位置特征和形状特征三个维度分析城市实体地域多重分形结构基本特征。通过特征分析，厘清了多重分形谱特征对城市实体地域密度和形态分布的表征关系。在等级特征方面：290 个城市实体地域中，等级结构为4 级结构的城市共有17 个_______（5.86%），3 级结构的城市共有232 个（80%），2 级的城市共有41 个（14.14%）。在位置特征方面，4 级结构多重分形谱平均分布在(1.42, 0.96)-(2.12, 1.48)之间；3 级结构多重分形谱平均分布在(2.03, 1.38)-(1.58, 1.15)之间；2 级结构多重分形谱平均分布在(1.95, 1.39)-(1.54, 1.35)之间。平均来看，城市等级数目越高，内部密度和形态分布的异质性越强。在形状特征方面，多数城市的奇异指数宽度在0.29-0.59 之间，分形维数宽度在0.10-0.30 之间，表明城市内部区域间密度的差异要大于形态的差异。（3）城市多重分形结构的经济效应：对城市多重分形谱的位置和形状特征分别开展聚类分析，运用地理探测器比较不同聚类数目下，多重分形谱类别对经济空间分异性的解释力，识别出解释力显著，并且能够平衡分类数目与解释力大小的最佳聚类数目作为多重分形谱的位置和形状典型特征数。典型特征内部，经济表现最好的一组多重分形谱特征具有最佳的经济效应；经济表现最差的一组多重分形谱特征具有最差的经济效应。选择GDP、人均GDP、用电量和单位耗电量GDP 共4 项指标反映城市经济水平。研究发现，多重分形谱的位置特征对4项经济指标的解释力均在6 分类数目下最优。6 种典型位置特征对290 个城市实体地域的经济解释力在16.27%。通过6 种典型位置谱特征的风险探测发现，优势位置谱的曲线方程为二次多项式 = −1.38 2 + 5.54 − 4.04 ( ∈[1.248, 2.104])。在城市规划与建设过程中，应该参考优势位置谱来优化城市空间结构，提高经济效益。多重分形谱的形状特征对4 项经济指标的解释力均在4 分类数目下显著。4 种典型形状特征对290 个城市实体地域的经济解释力在4.46%。通过4 种典型形状谱特征的风险探测发现，劣势形状谱曲线方程为椭圆，方程为( −0.324)20.025+( −0.200)20.160= 1 ( > 0)。在城市规划与建设过程中，应该避免劣势形状谱的发生，以免损失经济效益。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 138 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199854]  |
| 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 | 王佳欣. 地理增强的城市多重分形结构及其经济效应评估[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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