空间约束下城市化发展评估空间网络模型定量研究

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:xl122700059
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城市化是人类社会政治、经济发展的必然趋势,也是当今世界发展的主流。从地域形态看,城市化可以看作是乡村建设用地逐渐转变为城市建设用地的地域推进过程。应用空间网络模型理论与方法,可将城乡建设用地等地理实体抽象为网络节点。通过构建空间网络模型、研究网络特征,可以挖掘城乡建设用地空间格局与城市化进程的关系。空间网络模型在研究城市化发展演化及评价方面具有独特优势。但目前仍有一些基础理论与技术问题没有解决,这严重阻碍着其应用的深化。为进一步拓展空间网络模型在城市化发展评价及城市地理中的应用深度与广度,本文以杭嘉湖平原为研究区域,以城乡建设用地为研究对象,针对空间约束下空间网络模型搜索距离参数的确定问题、考虑实际地理环境进行空间约束的理论与技术问题,以及空间约束下城市化发展评估空间网络模型的应用实验展开研究。研究结果在城市地理等学科中具有重要的理论与应用价值。本文的主要工作内容如下:(1)空间约束下最佳搜索距离参数的确定。本文借鉴核密度估计(KDE)理论与方法的研究思想,引入KDE中四种应用最广的最适带宽计算方法,通过结合城乡建设用地的几何特征及其空间分布格局,以此拓展出相应的搜索距离计算公式。又通过比较、评价不同搜索距离所构建的空间网络模型的科学性与合理性,创性地提出一种空间约束下的城乡建设用地空间网络模型最佳搜索距离的确定方法,并在空间尺度与时间尺度验证其合理性与适用性。(2)基于交通可达性的空间网络模型约束算法的确定。本文利用交通路网数据,构建可达性分析所需的交通网络拓扑数据集;并利用OD成本矩阵分析工具,计算各建设用地间基于最小时间成本的交通可达性评价结果。在此基础上,提出一种基于交通可达性的空间网络模型约束算法,并对初步构建的空间网络模型进行基于实际交通环境限制下的空间约束。通过对比空间约束前后网络模型评价指标的变化,研究其变化特征以及模型约束算法的可行性与有效性。(3)空间约束下城市化发展评估空间网络模型的应用研究。本文以2005年与2015年杭嘉湖平原数据为研究对象,通过构建空间约束下城市化发展评估空间网络模型,定量对比研究建设用地的面积(Area)、数量、节点度中心性(Degree Centrality)、局部重要性(Local Significace)和平均局部重要性(Mean Local Significance)等评价指标的变化,探究2005-2015年间杭嘉湖平原城市化快速发展的空间演变规律。本文主要研究结论如下:(1)一种行之有效的确定空间网络模型最佳搜索距离的方法为:根据地理要素空间分布格局及其密度中心,初步计算搜索距离;并以此为基准,通过调整kNN算法的阶数k,以求得最接近初步计算结果的对应阶数及其最佳搜索距离。(2)通过空间网络模型约束算法的应用实验表明:基于现实交通环境的可达性分析,对城市化发展评估空间网络模型具有良好的空间约束作用。其中,网络模型评价指标在空间约束前后表现出整体变化较小,局部区域变化明显且分散的特点。既保证了评价指标在约束前后整体的基本一致,又能对局部区域进行现实交通限制下的约束与修饰。(3)空间约束下城市化发展评估空间网络模型,在城乡建设用地发展演化及评价方面,具有良好的效果及独特的优势。杭嘉湖平原2005-2015年城市化发展显著,城乡建设用地的数量与面积快速增长,建设用地范围不断扩张。各建设用地间的空间联系逐渐加强,在城市化的协同发展中扮演着越来越重要的角色。城市地区的用地占比快速增长,而农村地区的占比则明显下降。杭嘉湖平原整体的城市化程度明显提高,城市化不断加剧,处于强烈的城市化发展进程当中。
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