城乡路网的空间复杂性——以武汉城市圈为例

发布时间：2024-04-21 06:11

　　融汇系统科学、非线性科学和复杂科学相关理论和方法,构建城乡路网系统的空间复杂性理论体系和研究范式(关系),融入地计算思想和GIS技术,引入(或改进)系列复杂网络信息挖掘模型(映射),以武汉城市圈为主研究区,从形态、结构、功能等视角实证揭示出城乡路网系统的空间复杂性规律(反演)： 城乡路网系统是一开放而复杂的巨系统,具有自相似性、小世界性、无标度性和自组织性等某一或某些复杂性特征,表现为构成的多样性和高维性,形态架构的自相似性和自仿射性,结构关联的非线性和自组织性,功能组织的自主性和层次性,演化作用的协同性和突变性。 城乡路网系统形态的复杂性突出表现为整个城乡道路网以非整数维充填和渗渝空间,呈现局部一整体的自相似性和自仿射性特征。这种形态分形,一方面存在“尺度变换的标度不变性”,具有普遍性,分形发育性态不以时空变换而变化,标度变换具有良好环境包容性和阈值区间稳定性；另一方面,这种形态秩序不是一蹙即就,而是通过对称破缺一重建的矛盾运动逐步进化显现出来,需要通过一定的时空条件和尺度变换才可以“无中生有”地“突现”,从而表现出“标度变换的尺度约束性”,两个方面貌似对立,实为统一,不可须臾分离。...

【文章页数】：362 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
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第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 还原论研究思维备受学界置疑,面临复杂性挑战
        1.1.2 地理系统复杂科学研究滞后,成为“追随”学科
        1.1.3 城市系统复杂研究成为中心,乡村“被边缘化”
        1.1.4 复杂交通网络研究成为热点,空间研究较薄弱
        1.1.5 都市圈空间网络化发展迅猛,面临重构和转型
        1.1.6 城乡道路网结构性问题突出,复杂而苦无良策
    1.2 研究意义
    1.3 研究目标、框架和内容
        1.3.1 问题的提出
        1.3.2 研究目标
        1.3.3 研究框架
        1.3.4 研究内容
    1.4 研究方法和技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
    1.5 研究区域和数据
        1.5.1 研究区选择缘由
        1.5.2 研究区地域结构
        1.5.3 数据来源及处理
第2章 国内外研究进展
    2.1 复杂系统和复杂科学
        2.1.1 复杂科学研究历程
        2.1.2 复杂系统及相关概念
    2.2 地理系统空间复杂性
        2.2.1 国外地理系统复杂性研究进展
        2.2.2 国内地理系统复杂性研究进展
    2.3 城乡系统空间复杂性
        2.3.1 城市—区域系统的空间复杂性
        2.3.2 城市—乡村关联的空间复杂性
    2.4 交通网络空间研究
        2.4.1 交通—城市系统空间研究
        2.4.2 空间通达性研究
        2.4.3 空间句法研究
    2.5 交通网络空间复杂性研究
        2.5.1 国外交通网络空间复杂性研究现状
        2.5.2 国内交通网络空间复杂性研究现状
        2.5.3 简评
    2.6 国内外研究评价
        2.6.1 城市—区域系统领域
        2.6.2 交通网络系统领域
        2.6.3 城乡网络关系领域
        2.6.4 研究尺度
        2.6.5 研究方法
第3章 城乡路网空间复杂性的系统认识
    3.1 城乡路网系统
        3.1.1 城乡路网系统内涵
        3.1.2 城乡路网系统构成
        3.1.3 城乡路网系统结构
        3.1.4 城乡路网系统功能
        3.1.5 城乡路网系统演变
    3.2 城乡路网系统空间复杂性
        3.2.1 构成多维性(compositioal multi-dimension)
        3.2.2 状态多样性(state diversification)
        3.2.3 边界模糊性(fringe fuzziness)
        3.2.4 关联耦合性(connectivity coupling)
        3.2.5 结构复杂性(structural complexity)
        3.2.6 功能复杂性(functional complexity)
        3.2.7 演化复杂性(evolutional complexity)
第4章 城乡路网系统形态的空间自相似性
    4.1 测度方法
        4.1.1 分析框架
        4.1.2 分形模型
        4.1.3 数据来源及处理
    4.2 城乡路网的空间密度变化分形——容量维数分析
        4.2.1 分维测算
        4.2.2 不同类型城乡路网密度分形比较
        4.2.3 不同时段城乡路网分形演化比较
        4.2.4 不同区域城乡路网分形结构比较
    4.3 城乡路网的空间覆盖程度分形——覆盖维数分析
        4.3.1 分维测算
        4.3.2 节点覆盖度分析
        4.3.3 线路覆盖度分析
    4.4 城乡路网的空间连接水平分形——阻抗维数分析
        4.4.1 分维测算
        4.4.2 城乡路网节点通达性分形分析
        4.4.3 城乡路网节点关联性分形分析
    4.5 城乡路网的空间渗滤能力分形——分枝维数分析
        4.5.1 分维测算
        4.5.2 城乡路网分枝维数时序分析
        4.5.3 城乡路网分枝维数空间比较
    4.6 小结与讨论
        4.6.1 小结
        4.6.2 讨论
第5章 城乡路网系统结构的空间关联性
    5.1 测度方法
        5.1.1 分析框架
        5.1.2 测度模型
    5.2 城乡路网的拓扑复杂性
        5.2.1 节点重要性的复杂性
        5.2.2 节点易达性的复杂性
        5.2.3 节点集聚性的复杂性
        5.2.4 网络类型的复杂性
    5.3 城乡路网的空间异质性
        5.3.1 节点重要性的空间分异
        5.3.2 节点易达性的空间分异
        5.3.3 网络集聚性的空间特征
        5.3.4 网络社团性的空间划分
    5.4 城乡路网的空间相关性
        5.4.1 节点重要性—重要性的空间相关性
        5.4.2 节点重要性—集聚性的空间相关性
        5.4.3 节点重要性—易达性的空间相关性
        5.4.4 节点易达性—集聚性的空间相关性
        5.4.5 节点易达性—易达性的空间相关性
    5.5 城乡路网的空间稳定性
        5.5.1 分析思路
        5.5.2 随机性故障分析
        5.5.3 恶意性攻击分析
    5.6 小结与建议
        5.6.1 小结
        5.6.2 空间调控建议
第6章 城乡路网系统功能的空间通达性
    6.1 测度方法
        6.1.1 分析框架
        6.1.2 空间句法模型
        6.1.3 通达性模型
    6.2 城乡路网连接的空间句法分析
        6.2.1 城乡路网层次性的统计分析
        6.2.2 城乡道路重要性的空间分析
        6.2.3 城乡道路控制性的空间分析
        6.2.4 城乡道路集成性的空间分析
        6.2.5 城乡路网智能性的时空特征
        6.2.6 小结与建议
    6.3 城乡路网连接的空间通达性分析
        6.3.1 城乡路网的距离通达性
        6.3.2 城乡路网的拓扑通达性
        6.3.3 城乡路网的县域通达性
        6.3.4 小结与讨论
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
        7.1.1 城乡路网系统是—开放而复杂的巨系统,具有复杂网络的典型特征
        7.1.2 城乡路网的几何形态遵循局部—整体对称,呈现自相似的有序架构
        7.1.3 城乡路网的拓扑结构微观貌似随机无序,宏观涌现复杂行为和秩序
        7.1.4 城乡路网的功能要素相互耦合,空间效应呈现对称—对称破缺交替
    7.2 研究简评及展望
        7.2.1 主要工作
        7.2.2 主要创新与发现
        7.2.3 研究不足及展望
攻博期间科研情况
参考文献
后记



本文编号：3960527