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《中国地质大学(北京)》 2017年
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道路网络与城市扩张互动关系研究

赵国梁  
【摘要】:城市用地扩张已成为全球化的城市发展潮流。中国作为世界上最大的发展中国家,1981-2015年城市建成区面积增长了约6倍而远大于同期城市化率增速。城市快速扩张引发了耕地锐减、环境破坏、交通拥堵等一系列问题。道路网络是城市扩张的主要动力,与城市扩张存在着密切联系。因而,挖掘二者互动关系及定量关系是引导城市可持续发展的一个新视角。本研究通过理论研究分析城市扩张与道路网络互动关系,开展国家、城市尺度下城市扩张与道路网络的实证研究。基于GIS与遥感技术,对近30年北京、纽约、伦敦、芝加哥城市扩张演化与道路网络格局进行了耦合性分析,并利用回归分析建立道路网络-城市扩张模型计算城市扩张转点。随后对纽约、伦敦、东京、巴黎等13个世界城市计算了城市扩张稳态指数(Urban Expansion Steady-state Index,UESI)。最后,借助Logistic-CA-Markov模型,测度多情景设定下2025年北京市城市扩张状态。主要结论包括:(1)道路网络与城市扩张存在互动关系。道路网络对城市用地扩张具有驱动作用;当城市扩张发生后,反作用于道路网络的优化而导致新城市扩张发生。(2)道路网络密度与城市用地扩张存在空间耦合关系和定量关系,具体表现为“倒U型”,即城市扩张速度随路网密度增长呈现先增加后减少的趋势。北京城市扩张转点值远低于纽约、伦敦、芝加哥,转点值分别为3.3、11.84、16.86与21.40km/km2,同时低于圣保罗市5.1km/km2。(3)城市扩张稳态指数能够有效测度城市扩张态势。当UESI≥0.30时城市用地扩张进入相对稳定的状态。纽约、伦敦、东京等城市UESI指数均大于或接近于0.30,北京、圣保罗市UESI指数低于0.20。(4)经济发展情景(EDS)、规划发展情景(UPS)、生态保护情景(EPS)下的2025年北京城市扩张转点分别为4.1、4.8和5.2 km/km2。如果采用1985-2015年城市扩张阈值,UESIEDS,UESIUPS,UESIEPS分别为0.22,0.25和0.28。因此,大力推进规划引导、集约用地、生态红线划定,有利于大幅度提升北京市2025年城市用地稳定状态,实现城市精明增长。道路网络与城市扩张的互动关系研究,有利于科学认识道路网络的诱导作用和指示作用,优化城市基础设施投资,定量界定城市扩张阶段,为城市土地利用、城市规划和管理决策提供科学参考。
【关键词】:城市扩张 道路网络 扩张转点 稳态系数 模拟仿真
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:F299.27
【目录】:
  • 中文摘要4-5
  • ABSTRACT5-12
  • 第一章 引言12-33
  • 1.1 研究背景及意义12-15
  • 1.2 国内外研究现状15-26
  • 1.3 研究目的与内容26-29
  • 1.4 研究思路与技术路线29-32
  • 1.5 本章小结32-33
  • 第二章 理论基础33-48
  • 2.1 基本概念33-35
  • 2.2 基础理论35-40
  • 2.3 研究方法40-42
  • 2.4 技术基础42-47
  • 2.5 本章小结47-48
  • 第三章 道路网络与城市扩张的互动机制48-58
  • 3.1 道路网络基本特征48-49
  • 3.2 城市扩张驱动机制49-50
  • 3.3 互动机制分析50-57
  • 3.4 本章小结57-58
  • 第四章 道路网络与城市扩张时空特征58-73
  • 4.1 研究区与数据来源58-60
  • 4.2 道路网络演变特征60-67
  • 4.3 城市扩张演变特征67-69
  • 4.4 道路网络与城市扩张耦合性特征69-72
  • 4.5 本章小结72-73
  • 第五章 道路网络-城市扩张建模分析73-81
  • 5.1 道路网络-城市扩张模型构建73-75
  • 5.2 道路网络与城市扩张拟合分析75-78
  • 5.3 城市扩张对道路网络的差异化响应78-80
  • 5.4 本章小结80-81
  • 第六章 城市扩张稳态测度81-91
  • 6.1 城市扩张稳态系数(UESI)81
  • 6.2 研究区与数据来源81-87
  • 6.3 城市扩张稳态指数计算87-88
  • 6.4 城市扩张周期88-90
  • 6.5 本章小结90-91
  • 第七章 城市扩张稳态预测—以北京市为例91-105
  • 7.1 北京市城市扩张驱动力分析91-93
  • 7.2 驱动力因子空间化93-96
  • 7.3 北京市城市扩张模拟仿真96-102
  • 7.4 2025 年北京市UESI指数计算102-104
  • 7.5 本章小结104-105
  • 第八章 研究结论与展望105-109
  • 8.1 主要研究成果105-106
  • 8.2 主要创新点106-107
  • 8.3 研究展望107-109
  • 致谢109-111
  • 参考文献111-121
  • 附录121-126

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