, 夏畅, 刘耀林Space syntax expand intensity index and its applications toquantitative analysis of urban expansion
WANGHaijun, XIAChang, LIUYaolin通讯作者:
收稿日期:2015-09-25
修回日期:2015-12-3
网络出版日期:2016-08-25
版权声明:2016《地理学报》编辑部本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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摘要
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Abstract
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1 引言
城市是经济社会活动集聚地,也是区域人口密集、产业集聚、政治经济发展迅速的中心地带。城市发展的战略及其空间结构优化是城市研究者关注的焦点之一,如何实现对城市增长的有效控制,保证城市健康发展是城市发展亟待解决的重要课题[1]。解决这一问题,掌握城市扩张特征是前提。分析城市边界扩展特征的方法众多,主要包括GIS空间分析、景观格局和数理统计等。研究者们通常采用扩张强度指标,反映建成区空间扩展速率;用紧凑度指数、分形维数、重心指数、放射状指数等指标反映建成区空间扩展形态变化;采用等扇区分析法来比较不同方位建成区空间扩张差异[2-4]。由刘盛和等[5]提出的城市扩张强度指数（Expand Intensity Index, EII）是指单位时间内建成区面积增长率,本质是经过面积标准化后的建成区年平均增长速率。城市面积的扩大是城市扩张最直观的表现[6],基于此计算的城市扩张强度是目前使用最多的,用于描述城市扩张程度和速度的指标[7],可分析比较不同时期城市沿不同方向扩展的快慢、强弱和趋势。随后刘小平等又提出景观扩张指数[8],通过建立最小包围盒,来识别景观扩张的3种类型,即填充式、飞地式、边缘式,并将其应用于城市扩张领域,实现了定量识别城市扩张类型。
但现有的城市扩张强度指数只是侧重对城市用地面积的变化进行简单描述与分析,是对物质城市空间的描述,忽略了人在空间中的感受,未能从城市扩张的动因角度揭示城市扩张特征,缺乏对城市外部空间形态演变模式的深入研究,不能反映交通对城市扩张的导向作用和人在城市扩展空间上的活动。本文提出一种新的扩张强度指数——基于空间句法的扩张强度指数（Space Expand Intensity Index, SS-EII）,是通过交通状况的变化来定量刻画城市扩张速率,与传统扩张强度指数相比,SS-EII从推动城市扩张的重要驱动力之一的交通系统入手,不仅关注城市物质空间扩张的结果,同时关注交通格局引导下城市空间扩展的发展模式和方向,反映人主观感知下的城市空间变化。
2 交通网络与城市空间扩张
在城市化进程的推动下,城市功能不断变化,城市空间发生位移与扩张,农用地向建设用地演替,城市外部空间形态随之演变。城市空间扩张主要有4种方式：同心圆式扩张、星状扩张、带状生长和跳跃式生长。其中星状扩张模式是城市演替的主要形式,是指城市沿主要道路辐射扩张的模式。4种扩张模式的本质都是沿发展轴（Development Axis）发展,即沿城市交通干线发展的最优方向发展。均匀发展轴下城市呈星状扩张,发展轴过密或进一步向心发展转变为同心圆式扩张;若某条发展轴具有明显优势则转变为带型发展[9]。大量研究指出城市沿可达性高的交通干线发展,交通系统对城市空间形态有重要影响[10-12]。城市交通系统的建设引导着城市扩展的发展模式和方向,同时也是推动城市扩张重要驱动力。城市边界扩展必然带来对交通需求的增加,推动城市边缘的交通建设,而交通状况的改良又将反作用于城市,提升城市边缘地带的可达性,从而增大了人们的出行半径,带动更多的人向城市边缘移动,进而改变城市周边土地区位条件,引发土地利用结构的演变,形成城市发展轴,推动城市向外更快的发展。潘竟虎等[13]研究1990-2010年中国62个主要城市的空间形态变化特征,并得出主要城市基本都呈星状扩张,交通状况的改变是城市空间扩张最直接的原因之一。吴宏安等[14]提取西安城市边界信息,分析认为是政策指引下固定资产投资的增加、经济发展、人口增加和交通等基础设施的完善推动了西安的城市扩张。刘涛等[15]通过对既有文献的梳理、归纳,从不同视角得出城市扩张的核心驱动力,并肯定了交通对城市扩张的推动作用。城市研究者普遍认为推动城市扩张的驱动力主要包括社会经济的发展,人口的增长,居住环境的改善,交通系统等基础设施的完善和国家政策的转变等[16-19]。
城市交通和城市扩张、土地利用开发密切相关,在城市拥堵问题越来越严重、城市病态发展的背景下,Peter[20]提出了TOD（Transit-Oriented Development）城市发展模式理论。公交导向型的土地开发被视为可以引导城市有序发展,塑造良好城市结构的发展方式,为控制中国城市无序蔓延式发展提供了有效途径[21]。作为发展中国家,中国具有实施TOD模式的先天优势,并已引发国内各界的广泛关注。TOD模式下,交通格局对城市发展的导向作用及其与城市扩张的关系将更加密切。关于二者的关系,现有的研究多从宏观层面对其进行定性分析,如闫小培等[22]提出交通系统的发展能够引起土地利用价格、用地布局特征和城市空间形态的变化;反之,土地利用特征的改变也能作用于交通网络,引起其格局、密度及交通模式等特征的改变。毛蒋兴等[23]分析并论证了城市交通系统建设对沿线土地利用存在的廊道效应和对土地开发存在的刺激作用,进而得出城市交通建设对城市空间演化具有重大影响。目前,关于交通系统与城市扩展特征间关系的定量化研究较少,而基于交通网络研究城市问题的空间句法的出现,为研究二者间定量关系提供了良好理论基础。
3 空间句法
空间句法,是由英国伦敦大学Hillier教授提出,以空间形态分析为基础的分析城市空间的方法。它是通过形态分析变量来定量描述位于城市自由空间中的交通线路的空间属性。连接值[24]、控制度[25]、深度值[25]和整合度[26]是传统空间句法模型的主要形态分析变量,后又衍生出选择度[27]指标。空间形态分析变量是通过构建线段地图,并借助计算机软件得到。空间句法是依据“最少且最长”的原则,用很长轴线来描绘和抽象城市交通网络,得到轴线地图,并可通过软件转译为线段地图。用轴线来描绘可通视的空间,表达人在空间中的主观感受,即一条有转折的道路会带给人多个空间层次感,人根据道路的邻接关系来识别行走而不是依据道路的实际距离[28]。空间句法自出现以来,已被国内外****广泛用于城市空间问题的分析[29-35],并在实证中得到不断地验证和完善,其合理性得到普遍认可。虽然空间句法目前在城市边界扩展方面的研究成果较少,但本文认为空间句法具备研究城市扩展的优势条件,归纳如下：
（1）空间句法能通过交通格局变化解释城市扩张过程。城市空间复杂多变,以往对其研究多着重于分析经济和社会因素,认为城市空间的形态和模式是它们在地域上的投影,是经济和社会过程塑造了物质城市,社会和经济因素才是推动城市扩张的根本原因。空间句法则首要关注已经形成的城市物质空间,认为交通网络对城市进行了分割,形成了现有的城市结构。交通网络本身是决定运动的因素之一,通过其对运动的影响塑造土地利用模式,不同类型的土地会在这种运动下找到合适的位置,如商业用地会移动到网络中的人流汇集处,而其他类型土地则会移动到人流相对较少的地点[36]。大量文献已经证实,空间句法通过交通网络结构可以对城市土地利用空间结构和形态演变进行分析[37-39]。在空间句法的思想下,城市被看作网络,任何局部网络变化都将改变整个城市空间网络结构,进而引起网络中运动的变化。城市外围交通系统的完善,使边缘地带的运动增强,人流聚集程度增强,吸引了与之前不同类型的土地,形成新的土地利用模式,表现为城市的不断向外扩展。
（2）空间句法能描述交通网络结构对城市扩张的影响。空间句法解释了人在空间中的行为与空间形态本身的关系,认为交通网络很大程度上决定人的行为,人在空间中的运动形成了不同层级的交通网络。这种方法可以描述交通网络的发展变化过程,准确把握城市空间中运动的分布。交通网络格局的变化会引起空间可达性、城市中运动的分布状况和土地利用空间结构等发生变化。城市边缘空间可达性增强,城市空间中运动分布范围逐渐变大,城市边缘运动和商业用地比例增加都是城市扩张的重要表现形式,已有研究证明空间句法可以通过形态分析变量值的变化来反映交通系统完善带来的这些变化。白永平等[40]、李江等[39]和鲁海军等[41]等分别采用空间句法中的整合度指标,实现对关中—天水经济区和武汉市的空间可达性分析。Wang等[42]、Shen等[43]和盛强等[44]等分别对深圳、天津、北京进行研究证明空间句法整合度指标与商业用地比例呈正比;A van Nes等[45]以欧洲的城镇为研究对象,基于空间句法分析道路建设与城市变化的关系,并研究环形道路对零售商店分布的影响;Hiller等[46]基于空间句法提出人、车出行受城市内街道网络的可达性结构影响;Turnal等[47]通过50个案例分析证实空间句法选择度指标与车流量的相关性在0.6以上。各区域交通状况变化各异,导致各地可达性、运动分布和用地结构等变化不尽相同,即城市不同区域扩张强度各异。通过空间句法得到的形态分析变量变化值的大小可以反映交通网络不同程度变化带来的城市扩张差异。
（3）空间句法在定量描述交通网络结构中具有优势。城市空间与交通网络结构密切相关。对城市结构的研究多采用抽象的拓扑网络展开,但这种方法只能反映纯粹的空间拓扑关系,未从人对空间结构的感知出发研究城市空间,忽略了人在城市空间中的移动,缺乏对空间社会性认知的表达。空间句法是借助计算机来定量化研究具有社会学意义的空间构成关系的理论和方法,是在对物质性城市空间进行客观的拓扑分析基础上,又顾及人在运动中对城市空间的主观感知[8],因而基于空间句法对交通网络结构的描述更为科学合理。
鉴于交通网络与城市空间扩展的密切联系和空间句法在描述交通网络及其对城市扩张影响中的特有优势,本文认为用空间句法来描述城市扩张特征切实可行。
4 基于空间句法的扩张强度指数
基于空间句法的形态分析变量众多,对交通网络包括密度在内的众多特征进行了详细刻画,其中全局变量适用于分析区域整体状况,而局部变量则反映一定空间尺度范围内的局部特征。整合度（Integration）是空间句法的特有概念,是一个空间到其他空间最短路径之和的倒数,可用于衡量空间的集聚和离散程度。整合度高的地方,往往是城市中人流、车流量大、土地利用率高、地价昂贵的中心地段。根据空间句法各变量的计算过程可以发现,控制度在连接值基础上计算得到,平均深度值又是计算整合度的中间变量,深度值可以反映一条道路到达其它所有道路的难易程度,因此可以用整合度来反映网络的通达性[48]。整合度与其他形态分析变量具有较高的相关性,句法变量可以反映空间可达性、运动分布（如人流量和车流量等）、土地利用方式（如商业用地分布）和地价[49]等与城市扩张强度相关的信息,故可通过整合度指标的变动推算一个区域的扩张强度。
本文将空间句法应用于城市扩张,从交通系统对城市扩张模式和方向的导向作用及交通网络变化对城市空间格局的影响出发,定量研究城市扩张的程度与速率,提出基于空间句法的扩张强度指数。该指数是指单位时间内,建成区局部整合度指标的变化率。以扩展后的建成区为研究对象,选取合适最小单元建立格网,根据传统城市扩张强度计算公式,可采用下式计算基于空间句法的扩张强度指数：
式中：SS-EII为基于空间句法的扩张强度指数;I0为拓展前研究区内各个格网点局部整合度值;It为拓展后研究区内每个格网点局部整合度平均值;I0i为拓展前研究区内第i个格网点局部整合度值;Iti为拓展后研究区内第i个格网点局部整合度值;
与传统扩张强度指数相比,SS-EII突破了传统意义上的城市扩张速率,不再只关注对物质城市空间的描述,即城市用地面积的变化,而是采用空间句法建立起人主观感知下的空间,从推动城市扩张的原动力入手,关注城市扩展模式以及交通网络建设带来的城市扩张的具体表现。城市建设用地面积的变化并不能充分说明城市开发的强度,相同的面积变化可以采用高密度的开发方式,也可以采用低密度的,甚至不能排除有闲置的状况,采用原有测算方法,可能会造成对某些区域扩张强度错误的估计。而SS-EII包涵整合度指标,可用于分析空间可达性、运动分布、商业用地分布、地价等的变化情况,在给出城市扩张强度的同时,也对应着对相应扩张强度的解释和对相应区域发展状况的基本描述,更能反映扩展区域的实际开发强度。根据研究者设定的SS-EII指数统计单元,如：一个网格单元、城市扩展的一个方向或整个研究区等,可实现对不同尺度下空间扩展强度的测度。
5 研究区概况与数据处理
本文选取广东省棉湖镇为研究区域,利用GIS和遥感技术提取棉湖镇2002年、2008年、2014年3个时期的用地信息,绘制线段地图对城镇边界扩展特征进行分析。棉湖镇地处广东省揭阳市揭西县的东南部,是揭西县的主要出入门户,东连洪阳赤岗镇,西隔榕江与凤江镇相望,南临大坝镇,北与榕江、东园镇相接,镇域面积30 km2。棉湖镇内地形起伏不大,地势中心高四周低。棉湖镇的经济总量常年位居全县首位,其经济增长速度也在全县居于前列,表现出良好的经济成长性,但工农业比例失调,是一个工业占有绝对优势的工业型城镇。以2002年、2008年、2014年遥感影像图为底图,提取城镇建成区边界,绘制线段地图（图1）,并计算局部整合度I指标值,根据棉湖镇的面积大小,将局部尺度的研究范围定为800 m。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1棉湖镇线段地图
-->Fig. 1Segment map of Cotton Lake Town
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依据流程图（图2）,以2014年棉湖镇建成区重心为原点（大地坐标：X = 39412442.62 m, Y = 2593036.52 m）,从北偏东22.5°开始,用8个相同的扇形将棉湖镇划分为8个子区域,获取棉湖镇建成区分扇区图（图3）及传统方法计算的拓展特征数量指标。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2边界扩展特征分析流程
-->Fig. 2The flow chart of characteristics of boundary expansion
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显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3不同时点棉湖镇建成区分扇区图
-->Fig. 3The sector map of the built-up area of Cotton Lake Town in different periods of time
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以线段地图为底图,在棉湖镇建立30 m×30 m的网格,参考《城镇土地分等定级规程GB/T 18507-2014》中道路通达度作用分算法,将描述线段的形态分析变量赋值给格网,其中道路级别由收集到的道路数项数据（道路类型、宽度等）计算,作用半径按照建成区面积与各级别道路总长度计算得到[50]。各路段作用半径内的网格点通达度随其到该路段的距离按指数衰减。对于不同研究时段,计算每个网格点的SS-EII指数值,再分别分扇区对建成区内部格网点的局部整合度指标值进行统计分析,得到不同时期各个分区的局部整合度的平均值,计算每个分区SS-EII,并进一步与传统方法得到的城市扩张强度指数（EII）对比。
6 应用及结果分析
6.1 棉湖镇交通网络变化特征初步分析
（1）2002-2008年,棉湖镇建成区及其周边道路建设迅速,新增路段89段,新增道路总长度达30多 km。其中南部和东部交通网络扩充迅速,棉湖大道南部和东部新增路段总长度占总增长的77.2%。2008-2014年,棉湖镇道路稳步增长,但增长速率有所放缓,新增路段60段,累计道路总长增加超过17 km,其中东南部和北部扩充较为明显。根据道路对土地开发的导向作用,初步判断棉湖镇建成区有明显的向外扩展,2008年前的扩张强度大于2008年后;前一时段建成区以沿棉湖大道南侧的花园路、湖西路、湖坡路和东侧的道江东路沿线开发建设为主,向南部和东部扩张;后一时期则向湖坡路南段两侧沿东南部扩展为主,沿棉东路向北部扩展为辅。（2）局部交通网络格局的变化会引起整个交通网络结构变化,对变化区域网络空间的影响更为显著。棉湖镇建成区整合度最高的区域集中分布在道江西路和兴华路与棉湖大道交汇处,即棉湖镇建成区的交通中心。研究区交通系统的发展会使系统内全局整合度值均提升,除新增路段外,全局整合度有明显提高的路段主要是连通性好,聚集能力强的区段,而并非新增路段周边区域,通过全局整合度不能判断产生变化的来源。而局部整合度显著增加的路段则集中分布于交通网络结构变化明显的区域。全局整合度能反映系统内交通网络的集聚和离散状况,而局部整合度则能实现对交通网络引发的局部区域变化更准确地刻画。整合度指标携带了局部空间可达性等信息,初步判断2002-2008年内城镇南部局部整合度提升明显,即该区域空间可达性得到明显改善,有更多的人、车流向该区域移动,农用地向建设用地转变,城市扩张强度较大;2008-2014年的建成区东南部和北部有相似变化（图4）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图42002-2014年棉湖镇整合度分布
-->Fig. 4Integration distribution maps in Cotton Lake Town in 2002-2014
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6.2 基于SS-EII的棉湖镇建成区扩张强度特征分析
采用基于局部整合度的SS-EII分析建成区扩张特征,可以得到以下结论：（1）棉湖镇扩张呈现明显的交通导向特征。2002-2014年,区域整体呈现沿主要交通干道扩展的星状扩展模式,SS-EII指数为0.023,城镇扩展强度与交通网络变化表现出明显的一致性。研究时段内各方向扩张强度变异系数较大,说明各区域扩张强度不一,总体来看,城市扩张以南为主,并逐渐向北转移。从微观尺度上看,扩张强度最大的点集中在东南部和北部,这两个区域表现为小范围集中开发建设;而城镇南部、西南部和东部扩张强度值空间分布差异较小,表现为大范围稳步开发。
（2）2002-2008年,棉湖镇建成区的SS-EII指数为0.027,高于这12年间的平均水平,建成区这一时期呈高速扩展的状态。城镇南部和东部主干道两侧路网完善,成为城镇主要发展轴,城镇沿发展轴向南、向东扩展明显。微观尺度下计算的SS-EII指数,高值散落分布于南部和东部区域（图5）,建成区内不存在大面积的高强度开发;宏观尺度上,以正南方向城市扩张强度最为突出,SS-EII指数明显高于同期平均水平（表1）,达0.07,城西受限于河流,并无扩张,对应SS-EII指数接近0。整体来看,这一时期棉湖镇呈现以正南方向为核心,带动周边东南和西南方向的高速扩展,城市南部空间可达性明显增强,棉湖大道南段发展迅速,商业活动明显增多;扩张强度最弱的方向是西北、正西和东北方向。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图52002-2014年棉湖镇建成区各网格单元SS-EII分布
-->Fig. 5SS-EII distribution map of each grid cell in he built-up area of Cotton Lake Town in 2002-2014
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Tab. 1
表1
表1棉湖镇建成区各时期EII与SS-EII对比
Tab. 1The comparison between EII and SS-EII of the built-up area of Cotton Lake Town in different periods
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（3）2008-2014年,城镇扩展速率放缓,全区SS-EII指数为0.014,建成区呈现多翼状缓慢扩张趋势,城镇东南方向和正北方向构成这一时期城镇高速扩张的两个主轴线。微观尺度上扩张强度大的集中分布在东南部和北部区域,具体表现为两大住宅小区建设项目在城镇东南部启动,东南部和北部区域被集中开发建设,是城市这一时期发展的重点（图5）;而西南和正南、正东方向局部扩张强度很大的点并不存在,但各网格单元的扩张强度相对较为均衡。宏观尺度上建成区在沿原发展轴稳步扩展的同时,城镇北部通往东园镇的棉东路形成新的发展轴,城镇北部土地开发明显增强;东南部通往普宁大坝的湖坡路超越正南方向的湖西路成为最具优势发展轴,但相较前一时期总体的扩张速率仍有所放缓。城镇东部则在两个时期均保持稳定扩张速率,维持快速增长态势。
6.3 SS-EII指数检验
比较利用传统方法计算的各扇区扩张强度EII与基于空间句法的计算的扩张强度SS-EII,对SS-EII的科学性进行定量评估（表1）。由于整合度指标反映的是不同道路通达度的相对大小,并不具有绝对意义,在此基础上计算得到的SS-EII指标,可用于反映不同区域城市扩张的强度,但与EII两者取值本身并不具有可比性,因而主要对EII与SS-EII计算结果中各扇区扩张强度的相对大小进行对比。棉湖镇建成区在研究时段内扩张迅速,总面积增长436.23 hm2,面积增长率达75.6%,其中仅2002-2008年6年间增长了293.35 hm2,新增城镇建设用地区域内基础设施不断完善,道路路网纵横交错,而2008年后发展速度相对放缓,与SS-EII指数分析结果相同。棉湖镇建成区不存在占地而未开发的状况,各个方向的开发密度相近,两种分析方法得到的雷达图形状相似,即对各年份相对扩张强度关系判断一致,两者相关度高达95%以上,两种分析方法结果具有相似性,采用空间句法进行城镇边界扩张强度分析具有可行性。
2002-2008年,正东方向SS-EII指数略大于东南方向,而EII指数则相反。虽然正东方向面积扩展较大,但其面积基数大,而东南方向面积基数较小,因此采用EII指数得到的东南方向建成区面积增长更快。但由微观尺度下得到的SS-EII值可知正东方向各点空间扩张强度都很大,空间可达性得到明显改善,集聚程度提升明显,沿道江东路和荣华路发展态势良好;而东南方向SS-EII分布空间差异较大,部分区域的空间可达性并没有明显改善,发展仍然受限,需要进一步开发。
据《棉湖镇总体规划（2003-2020）》,棉湖镇2002-2004年居住用地以老城（镇）区为起点,向南部和东部逐渐呈半圈层式扩张,而北部则以农田为主,发展较为缓慢。规划还制定棉湖近期（2003-2005）发展方向将移向南部地区,将南部作为近期发展的主导方向,北部作为近期发展的辅方向,远期（2003-2020）发展的主方向。依据SS-EII指数得到的研究时段内棉湖镇空间扩展趋势及主要扩展轴线分析结果（表2）与棉湖镇制定的规划中的发展重点一致,也与在棉湖镇的实际调查走访结果相同。
Tab. 2
表2
表22002-2014年棉湖镇建成区空间扩展趋势及主要轴向
Tab. 2Summary of the space expanding trend and main axis of the built-up area of Cotton Lake Town in 2002-2014
| 时间段 | 总体扩展趋势 | 主要扩展方向 | 次要扩展方向 |
|---|---|---|---|
| 2002-2008年 | 高速扩展 | 正南 | 东南、西南、正东 |
| 2008-2014年 | 缓慢扩展 | 东南、正北 | 正南、西南、正东 |
| 2002-2014年 | 快速扩展 | 正南、东南 | 西南、正东、正北 |
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以上结果表明,基于空间句法的扩张强度指数能够很好的定量描建成区扩张的程度与速度,同时能够更准确反映研究区扩张强度的微观差异。
7 结论
目前的扩张强度指数算法是从城市扩张结果的角度计算扩张的程度,侧重对城市用地面积变化进行简单直白地描述,只是从物质的角度研究城市,忽略了人的感受,缺乏对扩张根本原因及扩张区域发展状况的深入研究,并未考虑交通对城市扩展模式和方向的导向作用。本文提出的扩张强度指数,是基于空间句法的思想,顾及城市扩张的重要驱动力,构建人主观感知下的城市空间模型,从城市边缘交通状况的改善会推动城市快速向外发展的角度,通过分析能够反映空间可达性、空间中的运动和土地利用模式等信息的句法变量,反映城市扩展强度状况,是对传统扩张强度指数的良好补充。本文利用基于空间句法的扩张强度指数来研究广东省棉湖镇建成区2002-2008年、2008-2014年的扩张过程,分析其边界扩展特征,并得出以下结论：
（1）交通状况改善是城市扩张的驱动力之一,交通对城市发展模式和方向具有重要的导向作用,交通网络格局演变所引起的城市空间的一系列变化可以反映城市扩张的强度。SS-EII指数从城市扩张的推动力——交通网络,来分析城市扩张,不仅能够反映扩张的强度,更重要的是蕴含着对扩张强度高低的合理解释,是对城市扩张强度更全面的描述。
（2）基于空间句法的扩张强度指数能够从微观和宏观两个视角,网格、扇区和研究区3个尺度定量描述区域扩张的程度、速度及交通网络结构变化所引起的城市空间的一系列变化,并且其计算结果与传统扩张强度高度相关,具有科学性,可用于分析城市扩张的趋势和主要扩展轴向。在进行城市规划时,可通过规划交通网络和现有交通网络计算SS-EII指数来测度城市未来扩张强度,实现对城市扩张状况的预估,为改进和完善规划方案提供依据;根据预估的城市发展状况,规划者可以合理调整城市交通网络结构,严格把控道路等的新修与改造,采用TOD模式引导城市土地利用开发,来实现对城市盲目扩张的控制;在重点扶植发展的区域,通过交通等基础设施的合理建设,来构建城市发展轴促进区域更快的发展。
（3）SS-EII指数能够反映人主观感受下城市空间的变化,SS-EII值高的区域往往就是可达性明显增强,人、车流量加大,适合商业发展,地价提高的区域,可以为政府划定城市土地利用类型,确定基准地价提供参考。
（4）本文通过对棉湖镇建成区扩张特征的分析实现对SS-EII指数的应用和检验,但棉湖镇交通网络结构简单,不存在轨道交通等复杂的道路系统,通过SS-EII来实现对更为复杂大城市的扩张强度分析值得更深一步研究。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
| [1] | . 本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所建所70年城市地理与城市发展研究的变迁历程，并将其划分为缓慢探索阶段(1949-1980年)、积极参与阶段(1981-1990年)、快速拓展阶段(1991-2000年)和逐步深化阶段(2000年以来)4大阶段，系统总结了城市地理科研工作者在中国设市预测与规划调整、中国城镇体系规划理论与方法、中国城市化进程及其资源环境效应、中国城市群与典型都市密集区、全国不同类型和不同层次的城市发展与规划、不同空间尺度的城市空间结构与城镇产业布局决策支持系统、城市发展一系列重大问题等方面取得的开拓型研究成果。在未来发展中，将继续把城市化进程及资源环境保障程度与城乡统筹机理模式、城市群形成发育、产业集聚与空间重组的动力机制及支撑效应、城市发展战略与城市空间结构优化、低碳城市与生态城市等新型城市发展模式等作为重点研究方向。 . 本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所建所70年城市地理与城市发展研究的变迁历程，并将其划分为缓慢探索阶段(1949-1980年)、积极参与阶段(1981-1990年)、快速拓展阶段(1991-2000年)和逐步深化阶段(2000年以来)4大阶段，系统总结了城市地理科研工作者在中国设市预测与规划调整、中国城镇体系规划理论与方法、中国城市化进程及其资源环境效应、中国城市群与典型都市密集区、全国不同类型和不同层次的城市发展与规划、不同空间尺度的城市空间结构与城镇产业布局决策支持系统、城市发展一系列重大问题等方面取得的开拓型研究成果。在未来发展中，将继续把城市化进程及资源环境保障程度与城乡统筹机理模式、城市群形成发育、产业集聚与空间重组的动力机制及支撑效应、城市发展战略与城市空间结构优化、低碳城市与生态城市等新型城市发展模式等作为重点研究方向。 |
| [2] | . 基于Landsat影像数据,利用遥感和GIS技术获取了武汉城市群地区3个阶段(1980—1990、 1990—2000、 2000—2010年) 的城镇用地信息,采用城镇扩展指数和城镇扩展模型分析了城镇用地扩展的时空格局、 过程及其驱动力。结果表明:①武汉城市群城镇用地空间迅速扩张,三个时段内的城镇扩展强度指数依次为0.073 2、 0.028 9和0.099 3,呈现显著的阶段性与波动性特征;②城镇用地扩展格局具有明显的空间集中性,主要表现为以武汉为扩展中心的圈层状形态,沿武汉三环、 京广线等交通干道的轴带分布形态,不同阶段的扩展格局各具特质;③城镇用地扩展呈现"一核四带"、 "一核一带"和"三核六带"的空间扩展轨迹,与经济发展的阶段性具有明显的耦合关系;④经济体制改革、 国家非均衡发展战略、 "两型"社会建设以及长江黄金水道、 京广大动脉等交通干道建设是武汉城市群地区城镇用地变化的主要驱动因素,但各时期的主导驱动机制有所差别。 . 基于Landsat影像数据,利用遥感和GIS技术获取了武汉城市群地区3个阶段(1980—1990、 1990—2000、 2000—2010年) 的城镇用地信息,采用城镇扩展指数和城镇扩展模型分析了城镇用地扩展的时空格局、 过程及其驱动力。结果表明:①武汉城市群城镇用地空间迅速扩张,三个时段内的城镇扩展强度指数依次为0.073 2、 0.028 9和0.099 3,呈现显著的阶段性与波动性特征;②城镇用地扩展格局具有明显的空间集中性,主要表现为以武汉为扩展中心的圈层状形态,沿武汉三环、 京广线等交通干道的轴带分布形态,不同阶段的扩展格局各具特质;③城镇用地扩展呈现"一核四带"、 "一核一带"和"三核六带"的空间扩展轨迹,与经济发展的阶段性具有明显的耦合关系;④经济体制改革、 国家非均衡发展战略、 "两型"社会建设以及长江黄金水道、 京广大动脉等交通干道建设是武汉城市群地区城镇用地变化的主要驱动因素,但各时期的主导驱动机制有所差别。 |
| [3] | . <p>基于遥感和GIS技术获取了武汉城市群3个阶段(1980～1990、1990～2000、2000～2010年)的城镇用地信息，采用景观扩张指数、间隙度指数和相关分形维数分析了该地区城镇用地扩展的基本模式、空间形态演化及其驱动机制。主要结论：（1）城镇用地扩展基本模式呈现差异，第一阶段以边缘式和飞地式扩展为主，第二、第三阶段以边缘式扩展为主；（2）城镇用地空间形态处于演化变动中，第一阶段城镇用地扩展遵循“小集聚、大分散”的特点，城镇用地分布呈现“均一化”，第二阶段城镇用地扩展显著趋缓，增长空间相互分离，以中心城市的孤立扩展为主，第三阶段城镇用地扩展呈现“首位式”“集中化”趋势，武汉市中心性显著增强，核心—外围差别显著，局部范围的空间融合初露端倪；（3）城镇用地扩展经历了多点“开花式”均匀扩展期、散点“离心式”缓慢扩展期和集聚“首位式”快速扩展期，这种差别化的城镇用地扩展模式与空间形态演化主要受国内外发展环境、国家发展战略、城市建设方针以及土地管理政策的综合影响</p> . <p>基于遥感和GIS技术获取了武汉城市群3个阶段(1980～1990、1990～2000、2000～2010年)的城镇用地信息，采用景观扩张指数、间隙度指数和相关分形维数分析了该地区城镇用地扩展的基本模式、空间形态演化及其驱动机制。主要结论：（1）城镇用地扩展基本模式呈现差异，第一阶段以边缘式和飞地式扩展为主，第二、第三阶段以边缘式扩展为主；（2）城镇用地空间形态处于演化变动中，第一阶段城镇用地扩展遵循“小集聚、大分散”的特点，城镇用地分布呈现“均一化”，第二阶段城镇用地扩展显著趋缓，增长空间相互分离，以中心城市的孤立扩展为主，第三阶段城镇用地扩展呈现“首位式”“集中化”趋势，武汉市中心性显著增强，核心—外围差别显著，局部范围的空间融合初露端倪；（3）城镇用地扩展经历了多点“开花式”均匀扩展期、散点“离心式”缓慢扩展期和集聚“首位式”快速扩展期，这种差别化的城镇用地扩展模式与空间形态演化主要受国内外发展环境、国家发展战略、城市建设方针以及土地管理政策的综合影响</p> |
| [4] | . Traditional urban cellular automata (CA) model can effectively simulate infilling and edge-expansion growth patterns. However, most of these models are incapable of simulating the outlying growth. This paper proposed a novel model called LEI-CA which incorporates landscape expansion index (LEI) with CA to simulate urban growth. Urban growth type is identified by calculating the LEI index of each cell. Case-based reasoning technique is used to discover different transition rules for the adjacent growth type and the outlying growth type, respectively. We applied the LEI-CA model to the simulation of urban growth in Dongguan in southern China. The comparison between logistic-based CA and LEI-CA indicates that the latter can yield a better performance. The LEI-CA model can improve urban simulation accuracy over logistic-based CA by 13.8%, 10.8% and 6.9% in 1993, 1999 and 2005, respectively. Moreover, the outlying growth type hardly exists in the simulation by logistic-based CA, while the proposed LEI-CA model performs well in simulating different urban growth patterns. Our experiments illustrate that the LEI-CA model not only overcomes the deficiencies of traditional CA but might also better understand urban evolution process. |
| [5] | . 采用 GIS空间分析技术 ,对 1 982～ 1 997年期间北京城市土地利用扩展的时空过程进行空间聚类和历史形态分析。证实工业用地的高速外向扩展是北京城市土地利用规模“超常膨胀”的主要原因 ;揭示城市土地利用扩展的空间分异规律 ,阐明城市土地利用扩展中心和扩展轴的时空迁移模式 . 采用 GIS空间分析技术 ,对 1 982～ 1 997年期间北京城市土地利用扩展的时空过程进行空间聚类和历史形态分析。证实工业用地的高速外向扩展是北京城市土地利用规模“超常膨胀”的主要原因 ;揭示城市土地利用扩展的空间分异规律 ,阐明城市土地利用扩展中心和扩展轴的时空迁移模式 |
| [6] | . 北京市属特大城市,高度的城市化水平迫使其以摊大饼的模式不断向 外扩张,城市快速发展的要求与供应紧张的建设用地形成了尖锐的矛盾,城市发展一度突破城市规划.文章选取北京市1986-2006年的城市扩张及经济、人 口、交通等方面数据进行分析,以探求北京市20年来城市扩张驱动力所在,从驱动因素着手指导城市规划的编制,并对这些凶素进行合理的引导限制,以改善北京 市扩张模式并引导其走可持续发展之路. . 北京市属特大城市,高度的城市化水平迫使其以摊大饼的模式不断向 外扩张,城市快速发展的要求与供应紧张的建设用地形成了尖锐的矛盾,城市发展一度突破城市规划.文章选取北京市1986-2006年的城市扩张及经济、人 口、交通等方面数据进行分析,以探求北京市20年来城市扩张驱动力所在,从驱动因素着手指导城市规划的编制,并对这些凶素进行合理的引导限制,以改善北京 市扩张模式并引导其走可持续发展之路. |
| [7] | . 以GIS为软件平台，基于3个时期（1987年、2000年、2009年）的遥感影像和5个年代的历史地图，利用扩展强度指数、放射状指数和空间重心转移模型等方法，计算1912～2009年呼和浩特市区城市空间形态参数，在时间和空间上定量分析呼和浩特市近百年来城市扩展时空特征、城市形状演化特征和空间重心转移特征，进而研究呼和浩特市的城市形态演化过程及其特征．研究结果表明，1912～1948年呼和浩特市区从西南到西北方向缓慢发展，城市形状由“正方形”趋向星形；1948-1973年，随着城市化进程的发展，市区一直向东北快速发展，城市形状从星形向圆形演化；1973～1987年，市区空间向西南方向加速发展；l987～2000年，城市空间向东北逐渐发展；1973～2000年，城市形状在圆形和矩形之间浮动，变化相对稳定；2000～2009年，城市建设再次进入快速扩展期，市区向东南方向扩展，城市形状趋于矩形． . 以GIS为软件平台，基于3个时期（1987年、2000年、2009年）的遥感影像和5个年代的历史地图，利用扩展强度指数、放射状指数和空间重心转移模型等方法，计算1912～2009年呼和浩特市区城市空间形态参数，在时间和空间上定量分析呼和浩特市近百年来城市扩展时空特征、城市形状演化特征和空间重心转移特征，进而研究呼和浩特市的城市形态演化过程及其特征．研究结果表明，1912～1948年呼和浩特市区从西南到西北方向缓慢发展，城市形状由“正方形”趋向星形；1948-1973年，随着城市化进程的发展，市区一直向东北快速发展，城市形状从星形向圆形演化；1973～1987年，市区空间向西南方向加速发展；l987～2000年，城市空间向东北逐渐发展；1973～2000年，城市形状在圆形和矩形之间浮动，变化相对稳定；2000～2009年，城市建设再次进入快速扩展期，市区向东南方向扩展，城市形状趋于矩形． |
| [8] | . <p>景观指数是定量分析景观格局的一种常用手段，但目前大部分景观指数，往往只侧重于对景观斑块或格局的几何特征进行简单分析和描述，忽略了景观格局动态变化过程的信息，缺乏将景观空间分布格局与其变化过程相结合的深入研究。作者提出了一种新的景观指数—景观扩张指数 (Landscape Expansion Index, LEI)，与传统的景观指数相比，LEI包涵了景观格局的过程信息，可用来分析两个或多个时相景观格局的动态变化，而传统景观指数则只能反映某一时相景观格局的信息。将景观扩张指数应用于东莞市1988-2006年期间的城市景观扩张过程中，研究结果表明，LEI能够很好的识别城市扩张的三种类型—填充式、边缘式以及飞地式。此外，通过对东莞市城市扩张过程LEI的变化分析，发现东莞市城市扩张规律与城市增长相位理论是相符合的。</p> . <p>景观指数是定量分析景观格局的一种常用手段，但目前大部分景观指数，往往只侧重于对景观斑块或格局的几何特征进行简单分析和描述，忽略了景观格局动态变化过程的信息，缺乏将景观空间分布格局与其变化过程相结合的深入研究。作者提出了一种新的景观指数—景观扩张指数 (Landscape Expansion Index, LEI)，与传统的景观指数相比，LEI包涵了景观格局的过程信息，可用来分析两个或多个时相景观格局的动态变化，而传统景观指数则只能反映某一时相景观格局的信息。将景观扩张指数应用于东莞市1988-2006年期间的城市景观扩张过程中，研究结果表明，LEI能够很好的识别城市扩张的三种类型—填充式、边缘式以及飞地式。此外，通过对东莞市城市扩张过程LEI的变化分析，发现东莞市城市扩张规律与城市增长相位理论是相符合的。</p> |
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| [10] | . Publication » Access for All: Transportation and Urban Growth. |
| [11] | . ABSTRACT This paper draws on work of the international collaborative programme URBINNO on innovation and urban development. It is based on analysis of data from eight urban areas in Europe. After presenting the theoretical aspects of the interrelation between transport innovation and other factors characterizing an urban area, the paper examines the evidence in practice. In the case studies all transport innovations du ring the last 100 years were related to corresponding changes in the urban form. Certain conc1usions are drawn. It appears that, although interrelation between transport innovation and urban form does exist, towns and cities are socio-physical systems with a high stability and resistance against 'short-term' transformation. In general, transport innovations have short life cyc1es in relation to the permanence of an urban morphology. Therefore, it can be said that transport innovation and urban development build the synthesis between new needs and technologies in a form which is comparable to the specific (and different) urban scales .. Transport innovations have left significant marks on the form of towns. None formed a town in total. There is always a mixt ure of influences from different fields. However, from the towns in different stages of development that were examined, it can be seen that the influence of innovations on urban form is high in an early stage of development and lower in a dense and built up town. |
| [12] | . 定性与定量分析了轨道交通对城市土地利用的作用及影响.修正了日本研究者Aoki的轨道交通出行成本与沿线土地价值的定量关系式,并针对上海的实际情况对有关参数进行了标定.最后讨论了城市轨道交通在调整城市土地利用中的作用及手段. . 定性与定量分析了轨道交通对城市土地利用的作用及影响.修正了日本研究者Aoki的轨道交通出行成本与沿线土地价值的定量关系式,并针对上海的实际情况对有关参数进行了标定.最后讨论了城市轨道交通在调整城市土地利用中的作用及手段. |
| [13] | . 构建了SVBI指数,以多时相、多波段的Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,提取1990-2010年中国62个主要城市的建成区,通过测算各城市的紧凑度、形状指数及分维数,分析城市空间扩展和形态演变趋势.结果发现,20年间我国主要城市的扩张速度与城市的级别成正比,呈现东部＞西部＞中部的特征;1990年和2010年两个年份城市空间形状趋于稳定,集中于正方形与矩形之间;城市的空间紧凑度总体提升,分维数呈下降趋势;城市扩张方向往往趋向于少数几个方向,“摊大饼”式的扩张不多见;39个城市用地规模扩展不合理;H形和星形形态对消除大气污染的效果最好.城市化推进、交通区位条件变化、城市新空间要素出现和政府调控力度加大是影响62个城市空间形态演变的主要因素. . 构建了SVBI指数,以多时相、多波段的Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,提取1990-2010年中国62个主要城市的建成区,通过测算各城市的紧凑度、形状指数及分维数,分析城市空间扩展和形态演变趋势.结果发现,20年间我国主要城市的扩张速度与城市的级别成正比,呈现东部＞西部＞中部的特征;1990年和2010年两个年份城市空间形状趋于稳定,集中于正方形与矩形之间;城市的空间紧凑度总体提升,分维数呈下降趋势;城市扩张方向往往趋向于少数几个方向,“摊大饼”式的扩张不多见;39个城市用地规模扩展不合理;H形和星形形态对消除大气污染的效果最好.城市化推进、交通区位条件变化、城市新空间要素出现和政府调控力度加大是影响62个城市空间形态演变的主要因素. |
| [14] | . <p>随着人口的增长与经济的发展,尤其我国西部城市在西部大开发的背景下,大中城市的扩张十分明显,深刻地影响城市周边的生态环境。如何快速准确地获取城市扩张信息,并分析其驱动力机制,对于指导城市规划,优化西部生态环境与可持续发展都具有十分重要的意义。作者分别采用了监督分类法和归一化裸露指数 (NDBI) 法提取了西安市的城市边界信息,并对二者进行对比分析,认为监督分类法提取的城市边界信息较为准确。在此基础上通过对相关统计资料的分析,认为西安市城区快速扩张与西部大开发以来西安市固定资产投资额的大幅增加以及经济的快速发展有密切的关系,此外人口的增加、交通等基础设施的发展也是重要的驱动因素。</p> . <p>随着人口的增长与经济的发展,尤其我国西部城市在西部大开发的背景下,大中城市的扩张十分明显,深刻地影响城市周边的生态环境。如何快速准确地获取城市扩张信息,并分析其驱动力机制,对于指导城市规划,优化西部生态环境与可持续发展都具有十分重要的意义。作者分别采用了监督分类法和归一化裸露指数 (NDBI) 法提取了西安市的城市边界信息,并对二者进行对比分析,认为监督分类法提取的城市边界信息较为准确。在此基础上通过对相关统计资料的分析,认为西安市城区快速扩张与西部大开发以来西安市固定资产投资额的大幅增加以及经济的快速发展有密切的关系,此外人口的增加、交通等基础设施的发展也是重要的驱动因素。</p> |
| [15] | . <p>城市土地利用是地理学、土地科学和城市规划等多学科研究的核心领域,随着中国城镇化进程的快速推进,中国城市用地扩张成为近年来该领域关注的焦点问题之一。本文从全国、区域和个案城市3个尺度总结了中国城市用地扩张的特征和空间模式；从LUCC、区域统计和案例剖析3个视角对城市用地扩张及驱动力的既有研究成果进行了梳理、分析和归纳。研究发现,学科的交叉性决定了关于城市用地扩张问题的研究在视角、尺度、方法、数据等方面有明显不同,相关研究的差异和纷争较大；实证研究方法逐渐多元化,但模型建设有待加强,理论研究起步较晚。从现有研究进展来看,应加强学科内和学科间的交流与融合,强化城市土地利用变化的理论研究。</p> . <p>城市土地利用是地理学、土地科学和城市规划等多学科研究的核心领域,随着中国城镇化进程的快速推进,中国城市用地扩张成为近年来该领域关注的焦点问题之一。本文从全国、区域和个案城市3个尺度总结了中国城市用地扩张的特征和空间模式；从LUCC、区域统计和案例剖析3个视角对城市用地扩张及驱动力的既有研究成果进行了梳理、分析和归纳。研究发现,学科的交叉性决定了关于城市用地扩张问题的研究在视角、尺度、方法、数据等方面有明显不同,相关研究的差异和纷争较大；实证研究方法逐渐多元化,但模型建设有待加强,理论研究起步较晚。从现有研究进展来看,应加强学科内和学科间的交流与融合,强化城市土地利用变化的理论研究。</p> |
| [16] | . <p>基于城乡统筹视角，运用GIS空间技术、土地利用动态模型和多元回归分析，研究武汉市1996~2009年城乡建设用地数量结构变化、空间格局演变及驱动机制，是土地利用变化（LUCC）研究的重要内容之一，对区域城乡建设统筹规划及城乡社会经济统筹发展具有现实指导意义。结果显示：(1)研究期内武汉市城乡建设用地整体规模扩大，城镇建设用地比重上升，农村居民点用地比重下降；城市与建制镇扩张较快，主要源自对农用地的占用及独立工矿用地、农村居民点整理。(2)外城区城-乡建设用地数量、结构变化及类型转换特征对武汉市城乡建设用地变化起主导作用。(3)人口变化、经济增长、居民生活水平提高及政策等因素对武汉市内、外城区城-乡建设用地格局的驱动作用具有明显的区域差异和城乡差异</p> . <p>基于城乡统筹视角，运用GIS空间技术、土地利用动态模型和多元回归分析，研究武汉市1996~2009年城乡建设用地数量结构变化、空间格局演变及驱动机制，是土地利用变化（LUCC）研究的重要内容之一，对区域城乡建设统筹规划及城乡社会经济统筹发展具有现实指导意义。结果显示：(1)研究期内武汉市城乡建设用地整体规模扩大，城镇建设用地比重上升，农村居民点用地比重下降；城市与建制镇扩张较快，主要源自对农用地的占用及独立工矿用地、农村居民点整理。(2)外城区城-乡建设用地数量、结构变化及类型转换特征对武汉市城乡建设用地变化起主导作用。(3)人口变化、经济增长、居民生活水平提高及政策等因素对武汉市内、外城区城-乡建设用地格局的驱动作用具有明显的区域差异和城乡差异</p> |
| [17] | . 文章用较为详实的资料,对中国近15年城市土地扩张的基本态势及其3个影响因子,即人口、经 济增长和城市环境改善的内在作用机制进行了分析.近15年来,中国城市建成区土地面积年均扩张速度为850km2.单因子回归分析表明,城市用地(城市建 成区)扩张与城市人口和GDP皆呈高度正相关关系;但通过偏相关分析发现,GDP增长更能解释城市用地的扩张,经济增长是城市用地扩展最重要、最根本的驱 动因素.随着经济发展和收入的增加,人们对城市居住环境的要求提高,这也将刺激城市对土地的需求. . 文章用较为详实的资料,对中国近15年城市土地扩张的基本态势及其3个影响因子,即人口、经 济增长和城市环境改善的内在作用机制进行了分析.近15年来,中国城市建成区土地面积年均扩张速度为850km2.单因子回归分析表明,城市用地(城市建 成区)扩张与城市人口和GDP皆呈高度正相关关系;但通过偏相关分析发现,GDP增长更能解释城市用地的扩张,经济增长是城市用地扩展最重要、最根本的驱 动因素.随着经济发展和收入的增加,人们对城市居住环境的要求提高,这也将刺激城市对土地的需求. |
| [18] | . 总结出1990年代以来我国特大城市用地扩张的3个特点:一为特大城市数量和用地总量持续增加,用地增速与城市化发展速度不协调;二为特大城市人均用地呈波动变化,市均用地则持续增加;三为特大城市用地结构中园林绿地和铺装道路面积明显增长;分析了影响我国特大城市用地扩张的驱动力因素有人口增长、经济发展、城市环境改善和社会因素等,通过逐步回归分析方法得出影响我国特大城市用地扩张的主要驱动力是人口增长和年末实有铺装道路面积的增长;为了今后能够合理有效地利用城市土地,有关部门应该积极采取相关政策来合理控制城市用地扩张的速度. . 总结出1990年代以来我国特大城市用地扩张的3个特点:一为特大城市数量和用地总量持续增加,用地增速与城市化发展速度不协调;二为特大城市人均用地呈波动变化,市均用地则持续增加;三为特大城市用地结构中园林绿地和铺装道路面积明显增长;分析了影响我国特大城市用地扩张的驱动力因素有人口增长、经济发展、城市环境改善和社会因素等,通过逐步回归分析方法得出影响我国特大城市用地扩张的主要驱动力是人口增长和年末实有铺装道路面积的增长;为了今后能够合理有效地利用城市土地,有关部门应该积极采取相关政策来合理控制城市用地扩张的速度. |
| [19] | . Cellular automata (CA) have been increasingly used in simulating urban expansion and land-use dynamics. However, most urban CA models rely on empirical data for deriving transition rules, assuming that the historical trend will continue into the future. Such inertia CA models do not take into account possible external interventions, particularly planning policies, and thus have rarely been used in urban and land-use planning. This paper proposes to use artificial immune systems (AIS) as a technique for incorporating external interventions and generating alternatives in urban simulation. Inspired by biological immune systems, the primary process of AIS is the evolution of a set of 'antibodies' that are capable of learning through interactions with a set of sample 'antigens'. These 'antibodies' finally get 'matured' and can be used to identify/classify other 'antigens'. An AIS-based CA model incorporates planning policies by altering the evolution mechanism of the 'antibodies'. Such a model is capable of generating different scenarios of urban development under different land-use policies, with which the planners will be able to answer 'what if' questions and to evaluate different options. We applied an AIS-based CA model to the simulation of urban agglomeration development in the Pearl River Delta in southern China. Our experiments demonstrate that the proposed model can be very useful in exploring various planning scenarios of urban development. |
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| [21] | . 本文通过分析了机动性、可达性 及指向性三者之间相互作用机理的基础上,对城市土地利用与交通系统之间的基本关系进行分析,并针对我国机动化的发展趋势,进一步对小汽车导向与公共交通导 向对城市空间拓展及土地使用的影响进行了比较,提出以公共交通为主导的城市交通发展模式与城市空间拓展应该相结合的结论,并进行了实例研究。 . 本文通过分析了机动性、可达性 及指向性三者之间相互作用机理的基础上,对城市土地利用与交通系统之间的基本关系进行分析,并针对我国机动化的发展趋势,进一步对小汽车导向与公共交通导 向对城市空间拓展及土地使用的影响进行了比较,提出以公共交通为主导的城市交通发展模式与城市空间拓展应该相结合的结论,并进行了实例研究。 |
| [22] | . <p>在评述国内外城市交通系统与土地利用互动关系研究的基础上，以广州为案例，利用有关政府部门资料、统计资料和实地调查资料，引入定量分析和GIS、RS空间分析技术，系统全面地研究了我国高密度开发城市交通系统与土地利用互动关系。结果表明：城市交通系统与土地利用之间相互影响、相互作用。交通系统的发展引起城市空间形态、土地利用开发、土地利用价格和用地布局特征的变化；反之，土地利用特征的改变也带来了交通线网格局、交通密度特征及交通模式的改变。</p> . <p>在评述国内外城市交通系统与土地利用互动关系研究的基础上，以广州为案例，利用有关政府部门资料、统计资料和实地调查资料，引入定量分析和GIS、RS空间分析技术，系统全面地研究了我国高密度开发城市交通系统与土地利用互动关系。结果表明：城市交通系统与土地利用之间相互影响、相互作用。交通系统的发展引起城市空间形态、土地利用开发、土地利用价格和用地布局特征的变化；反之，土地利用特征的改变也带来了交通线网格局、交通密度特征及交通模式的改变。</p> |
| [23] | . 城市交通干道对沿线土地利用存在廊道效应。该文阐释了城市交通干道对土地利用的廊道效应机制 ,以广州大道为例 ,利用有关政府部门资料以及遥感数据和实地调查资料 ,引入GIS与RS集成技术 ,进行了城市交通干道对土地利用的廊道效应实证研究。结果表明 ,广州大道对土地利用存在明显的空间吸引与空间分异效应。 . 城市交通干道对沿线土地利用存在廊道效应。该文阐释了城市交通干道对土地利用的廊道效应机制 ,以广州大道为例 ,利用有关政府部门资料以及遥感数据和实地调查资料 ,引入GIS与RS集成技术 ,进行了城市交通干道对土地利用的廊道效应实证研究。结果表明 ,广州大道对土地利用存在明显的空间吸引与空间分异效应。 |
| [24] | . 在分析空间句法、路线价等相关理论基础上,提出城市道路结构与路 线价之间关系.以徐州市为研究对象,利用空间句法与GIS集成分析工具Axwoman对道路结构进行分析,建立多元线性回归预测模型.结果表明采用空间句 法与GIS集成的方法,通过分析城市道路结构来预测土地价格,简单方便,且精度较高. . 在分析空间句法、路线价等相关理论基础上,提出城市道路结构与路 线价之间关系.以徐州市为研究对象,利用空间句法与GIS集成分析工具Axwoman对道路结构进行分析,建立多元线性回归预测模型.结果表明采用空间句 法与GIS集成的方法,通过分析城市道路结构来预测土地价格,简单方便,且精度较高. |
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| [28] | . 空间句法分析是城市形态量化研究的重要工具,集成度是空间句法分析中最有效最常用的参数。该文从本岛和全市域两个空间层次,分别对厦门城市形态发展过程和两次总体规划成果进行空间句法分析,总结厦门城市形态发展的特征,并提出其城市结构的另一种选择。 . 空间句法分析是城市形态量化研究的重要工具,集成度是空间句法分析中最有效最常用的参数。该文从本岛和全市域两个空间层次,分别对厦门城市形态发展过程和两次总体规划成果进行空间句法分析,总结厦门城市形态发展的特征,并提出其城市结构的另一种选择。 |
| [29] | . In the second half of the 1990s, socio-spatial segregation increased in Brazilian cities, accentuating inequity among social groups. Using a combination of space syntax techniques and statistical analysis, this paper explores locational differences in central and peripheral portions of Bel m. The analysis shows how socio-spatial segregation was made more pronounced by relationships between urban form, infrastructure provision and locational values. Social groups' opportunities in the city are suggested to be limited by features of its urban form, associated with infrastructure provision, especially for groups unable to take advantage of intra-urban accessibility. The paper also discusses the findings of the study in relation to the Brazilian urban context at the end of the 1990s. |
| [30] | [EB/OL]. working paper, . 2014-07-07. |
| [31] | . The research field of transportation demand forecasting has started to focus on disaggregate travel behavior and micro-simulation models. To create data infrastructure, disaggregate trip surveys are conducted and large numbers of observations are collected. To efficiently exploit these surveys, the transfer of the individual trip data to a GIS must start with the development of a solid conceptual data model that fully captures the semantic richness of the application domain and emphasizes its spatio-temporal properties. This paper presents a data modeling process that is based on a combination of complex system theory and the object-oriented paradigm and produced an object-oriented spatio-temporal data model. Main domain entities are modeled as highly structured classes. They encapsulate a memory of their time bound connections and states. Observation data sets are sampled from the origin-destination survey conducted in the Qu茅bec region in 1991. This survey incorporated street networks and activity places. The model was smoothly implemented into a proof-of-concept database prototype hosted by an object-oriented GIS shell. The prototype offers a means to navigate through a nested hierarchy of objects, providing a description of an individual's travel behavior over space and time. The objects have a solid conceptual basis and can meet the needs of scientific research such as hypothesis formulation, simulation, forecasting and induction. |
| [32] | . Accessibility indices which measure the relative ‘nearness’ or ‘propinquity’ of geographic locations, one to another, are not well-developed functions in proprietary geographic information systems (GIS), notwithstanding their evident usefulness for urban analysis. In this paper, we develop procedures for embedding such measures within desktop GIS, focusing on the measurement of geometric accessibility which is applicable to fine-scale urban structure at the street-building level of representation. The particular type of accessibility that we examine is based on the theory of space syntax, although our presentation generalises to many other types, and the way we embed measures of space syntax within GIS is applicable to a much wider class of measures. We first review the general class of geographic and geometric accessibility measures, defining those in space syntax as special cases. We then outline our implementation of these through a software extension within the desktop GIS, showing how the analyst can input street systems within the software through new drawing tools, generate accessibility measures through new computational functions, and present these visually using standardoutputs. The extension we propose enables accessibility measures to be integrated with the more conventional functionality of GIS analysis which is embodied in the basic software and its extensions. We illustrate the analysis using a standard space syntax example based on the street pattern of a small French town. |
| [33] | . <h2 class="secHeading" id="section_abstract">Abstract</h2><p id="">The purpose of this article is to investigate the relationship between urban street configuration and land use density of office buildings. The land use density is another criterion of land value since the land use density intends to increase according to the rising of the land value to keep up with the increasing demand of benefits in limited areas. In order to confirm the differentiation of land use pattern according to the change of urban configuration, two areas of different urban street configurations were studied. Urban street configurations of the two areas were analyzed using the Space Syntax theory. The Axman program is used to estimate integration, connectivity, control, R-3 (local integration) and intelligibility values. Based on the computation two axial maps were produced. The axial lines represent spaces for vehicular access, including pedestrian footpaths. From the spatial analysis it can be concluded that there is a fundamental difference in spatial configuration between the two areas, in terms of their local structure as well as their global context.</p><p id="">Correlation analysis identified the relationship between the building level and the space syntax variables. In area A, global integration, connectivity and local integration had strong correlation with building level and control also had valid correlation. In area B, all variables, including control variable, had strong correlation with building level. It reveals that the urban configuration influences the physical formation of cities. This result indicates that the land use density is significantly influenced by the street configuration.</p> |
| [34] | . We studied an urban area surrounding railway station in Kashii, a sub-center located in Fukuoka City, Japan. Applying the concepts of Space Syntax Theory we clarified the macro-spatial characteristics of the urban space. Convex and axial maps were constructed and analyzed to forecast the general functioning of land use and pedestrian volume. The analysis of the attributes of the pedestrian space was conducted using the segment unit, a tool that we defined as each one of the fragments located between the nodes in which the pedestrian network is divided. We also clarified the relationship between three-dimensional building use and pedestrian volumes. Conducting a cluster analysis on pedestrian space with the segment unit, we found six different segment types. From the evaluation of all these factors, we deduced that it is necessary to control building use to improve the quality of pedestrian space and the activities in its area. |
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| [37] | . The ‘centre’ of a settlement, whether city, town or village, usually means a concentration and mix of land uses and activities in a prominent location. At any point in time, it is usually fairly clear where the centre is and what its limits are. However, the need to revitalize the centres of towns and cities, has drawn attention to how little we know of the processes by which centres are generated and sustained. Historically, it is clear that centres not only grow and shrink, but also shift and diversify, and with growth to large town or city level, a whole hierarchy of centres and subcentres usually appears diffused throughout the settlement. The challenge is to understand centrality as a process, rather than to describe it as a state. In this paper it is proposed that well-defined spatial factors first play a critical role in the formation and location of centres, and then play an equally critical role in developing and sustaining their vitality. The process works through the impact of spatial configuration on movement, and the subsequent influence this has on land use choices, and the development of the area as an ‘attractor’ in the settlement layout as a whole. A proper understanding of these spatial factors and the processes they set in train is, it is argued, vital to any programme for the revitalization, sustaining or long-term development of centres. |
| [38] | . 以演进中的北京城市空间作为研究对象,基于空间句法并结合传统的统计与比较分析方法对北京城市空间及功能模式在不同年代的演变进行系统定量分析和比较研究.通过句法之空间分析方法对不同年代北京城市空间形态和结构逻辑的理解与模拟来尝试把握北京城市空间,相应结合土地利用、社会经济等相关信息分析,应用空间句法之相关等理论,揭示北京城市空间模式系统的内在运行机制以及其城市功能模式演变的本质规律.这里空间句法将作为一种不同于传统的表现、描述与评测城市空间结构与模式的方法,可利用一系列变量客观评定城市空间的特征,并将其与社会经济、环境和文化要素等紧密关联. . 以演进中的北京城市空间作为研究对象,基于空间句法并结合传统的统计与比较分析方法对北京城市空间及功能模式在不同年代的演变进行系统定量分析和比较研究.通过句法之空间分析方法对不同年代北京城市空间形态和结构逻辑的理解与模拟来尝试把握北京城市空间,相应结合土地利用、社会经济等相关信息分析,应用空间句法之相关等理论,揭示北京城市空间模式系统的内在运行机制以及其城市功能模式演变的本质规律.这里空间句法将作为一种不同于传统的表现、描述与评测城市空间结构与模式的方法,可利用一系列变量客观评定城市空间的特征,并将其与社会经济、环境和文化要素等紧密关联. |
| [39] | . 在对单元空间拓扑关系进行推理的基础上讨论了空间句法的系列变量 ,并以武汉市交通轴线为例 ,在GIS环境下对不同尺度空间范围的句法变量进行对比分析 ,得出 :(1)空间可达性是衡量城市空间形态的关键因素 ;(2 )集成度则是描述空间可达性直观而有效的变量 ;(3 )利用句法变量可以对人类活动与空间形态的相互关系做深入的研究 . 在对单元空间拓扑关系进行推理的基础上讨论了空间句法的系列变量 ,并以武汉市交通轴线为例 ,在GIS环境下对不同尺度空间范围的句法变量进行对比分析 ,得出 :(1)空间可达性是衡量城市空间形态的关键因素 ;(2 )集成度则是描述空间可达性直观而有效的变量 ;(3 )利用句法变量可以对人类活动与空间形态的相互关系做深入的研究 |
| [40] | . 通达性是人文地理学、城市与区域规划、交通运输经济学等学科的研究热点之一。随着应用需求的持续加大和技术研究的不断深入,通达性测度方法和度量体系正在逐步完善。以关中—天水经济区交通路网为例,本文试图将城市、交通和区域结合起来全面阐述区域通达性。采用空间句法模型、可达性相关指标和等时圈通过特征点算法,多视角综合测度经济区路网通达性的空间格局。研究结果表明:①区域路网体系较为完善,路网线段集聚明显;线段式空间伸展格局呈“点—轴”状发散,轴线式空间伸展格局呈“干—枝”状发散,初步形成核心圈、中间圈、外围圈三大等级圈层以及“米”字型路网骨架,区域交通运输与城镇发展水平表现出较强的共轭协同发展关系。②城镇区域可达性在较大程度上取决于区域中心性和周边路网发达程度,区域路网单中心极化现象比较明显,西安市对整个区域路网的控制作用过于突出。③区域通达度空间分布各异,核心板块连续性较好,外围板块破碎化明显。关中、天水两大梯度板块差异较大,天水与关中通达度中高值区出现断裂。鉴于区域中心偏于西安以西的现实,适度培育杨陵或宝鸡为区域路网的副中心城市;加快关中—天水高等级快速交通建设,推进关中—天水区域一体化进程。 . 通达性是人文地理学、城市与区域规划、交通运输经济学等学科的研究热点之一。随着应用需求的持续加大和技术研究的不断深入,通达性测度方法和度量体系正在逐步完善。以关中—天水经济区交通路网为例,本文试图将城市、交通和区域结合起来全面阐述区域通达性。采用空间句法模型、可达性相关指标和等时圈通过特征点算法,多视角综合测度经济区路网通达性的空间格局。研究结果表明:①区域路网体系较为完善,路网线段集聚明显;线段式空间伸展格局呈“点—轴”状发散,轴线式空间伸展格局呈“干—枝”状发散,初步形成核心圈、中间圈、外围圈三大等级圈层以及“米”字型路网骨架,区域交通运输与城镇发展水平表现出较强的共轭协同发展关系。②城镇区域可达性在较大程度上取决于区域中心性和周边路网发达程度,区域路网单中心极化现象比较明显,西安市对整个区域路网的控制作用过于突出。③区域通达度空间分布各异,核心板块连续性较好,外围板块破碎化明显。关中、天水两大梯度板块差异较大,天水与关中通达度中高值区出现断裂。鉴于区域中心偏于西安以西的现实,适度培育杨陵或宝鸡为区域路网的副中心城市;加快关中—天水高等级快速交通建设,推进关中—天水区域一体化进程。 |
| [41] | . 本文论述了分析道路可达性的两种不同方法,深入探讨了空间句法的原理、方法、软件和进一步应用的前景,对空间句法在城市道路网络规划方案评价等方面的应用进行了试验性的探讨. . 本文论述了分析道路可达性的两种不同方法,深入探讨了空间句法的原理、方法、软件和进一步应用的前景,对空间句法在城市道路网络规划方案评价等方面的应用进行了试验性的探讨. |
| [42] | . China's modern urbanization since 1980s has been characterized with high density of urban development. While dense development is commonly accepted as an urban policy to guide the planning and building of cities, density has seldom been fully addressed and understood in urban study, let alone the appropriate ways for defining urban density from the point of view of designing cities. Most research of urban density focused on the characterizations of human occupation of land and the characterizations of concentration of social, economic, and cultural activities, whereas little attention has been paid to the density of the physical fabric of streets. However, street networks, as the key infrastructure of cities, provide the framework for cities to function and for shared urban life to develop. A fundamental question of urban density is how the density of the physical structure of cities supports the other kinds of density. |
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| [44] | . 从近年来提出的中心流理论及其与传统中心地理论的对立互补关系出 发,基于对北京历史城市空间(20世纪三四十年代)及商业中心发展的详细研究,应用空间句法及层级运动网络的分析方法,展示了北京在现代化过程中如道路命 名、铺装等级传统运动控制技术及空间拓扑形态对运动层级结构的强化作用及其对商业分布的相应影响.研究证明:即便是在历史城市中,商业中心分布也是基于不 同运动层级网络间的界面逻辑而非简单趋向城门的临近性.另外,中国城市中低层级运动网络中蕴涵的等级化空间结构也使得该“界面逻辑”的实现方式与欧洲城市 不同,从而体现出城市空间发展中蕴涵的文化惯性. . 从近年来提出的中心流理论及其与传统中心地理论的对立互补关系出 发,基于对北京历史城市空间(20世纪三四十年代)及商业中心发展的详细研究,应用空间句法及层级运动网络的分析方法,展示了北京在现代化过程中如道路命 名、铺装等级传统运动控制技术及空间拓扑形态对运动层级结构的强化作用及其对商业分布的相应影响.研究证明:即便是在历史城市中,商业中心分布也是基于不 同运动层级网络间的界面逻辑而非简单趋向城门的临近性.另外,中国城市中低层级运动网络中蕴涵的等级化空间结构也使得该“界面逻辑”的实现方式与欧洲城市 不同,从而体现出城市空间发展中蕴涵的文化惯性. |
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| [46] | . ABSTRACT Existing theories relating patterns of pedestrian and vehicular movement to urban form characterise the problem in terms of flows to and from 'attractor' land uses. This paper contains evidence in support of a new 'configurational' paradigm in which a primary property of the form of the urban grid is to privilege certain spaces over others for through movement. In this way it is suggested that the configuration of the urban grid itself is the main generator of patterns of movement. Retail land uses are then located to take advantage of the opportunities offered by the passing trade and may well act as multipliers on the basic pattern of 'natural movement' generated by the grid configuration. The configurational correlates of movement patterns are found to be measures of global properties of the grid with the 'space syntax' measure of 'integration' consistently found to be the most important. This has clear implications for urban design suggesting that if we wish to design for well used urban space, then it is not the local properties of a space that are important in the main but its configurational relations to the larger urban system. |
| [47] | . Axial analysis is one of the fundamental components of space syntax. The space syntax community has suggested that it picks up qualities of configurational relationships between spaces not illuminated by other representations. However, critics have questioned the absolute necessity of axial lines to space syntax, as well as the exact definition of axial lines. Why not another representation? In particular, why not road-centre lines, which are easily available in many countries for use within geographical information systems? Here I propose that a recently introduced method of analysis, angular segment analysis, can marry axial and road-centre line representations, and in doing so reflect a cognitive model of how route choice decisions may be made. I show that angular segment analysis can be applied generally to road-centre line segments or axial segments, through a simple length-weighted normalisation procedure that makes values between the two maps comparable. I make comparative quantitative assessments for a real urban system, not just investigating angular analysis between axial and road-centre line networks, but also including more intuitive measures based on metric (or block) distances between locations. I show that the new angular segment analysis algorithm produces better correlation with observed vehicular flow than both standard axial analysis and metric distance measures. The results imply that there is no reason why space syntax inspired measures cannot be combined with transportation network analysis representations in order to create a new, cognitively coherent, model of movement in the city. |
| [48] | . 研究了城市道路结构和城市土地定级之间的关系，介绍了空间句法及其扩展理论，实现了其在地理信息系统环境中在城市土地定级中的应用。 . 研究了城市道路结构和城市土地定级之间的关系，介绍了空间句法及其扩展理论，实现了其在地理信息系统环境中在城市土地定级中的应用。 |
| [49] | . 本文通过阐述土地价格的特殊性,在分析影响城市土地价格的主要因素的基础上,提出城市道路结构与城市地价关系密切,可据此进行城市地价评估预测.本文将进行城市形态分析的方法--空间句法,集成于GIS体系中,在Arcview平台下运行Axwoman模型,计算出各形态变量分析道路结构,寻求与地价之间的具体关系,并以济南为例,验证中心城区主干道与地价之间的关系,并对空间句法中不够完善的地方进行了改进. . 本文通过阐述土地价格的特殊性,在分析影响城市土地价格的主要因素的基础上,提出城市道路结构与城市地价关系密切,可据此进行城市地价评估预测.本文将进行城市形态分析的方法--空间句法,集成于GIS体系中,在Arcview平台下运行Axwoman模型,计算出各形态变量分析道路结构,寻求与地价之间的具体关系,并以济南为例,验证中心城区主干道与地价之间的关系,并对空间句法中不够完善的地方进行了改进. |
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