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《中国地质大学(北京)》 2003年
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空间理论与空间复杂模型研究

毕巍强  
【摘要】: 空间问题是人类认知的一个古老而永恒的主题,“空间”这只“看不见的手”对人类行为和社会发展的约束是与生俱来、无处不在的。大至国家“生存空间”的压力,小至日常生活中“私域空间”的狭小,甚至哲学选择中的“生存或毁灭”难题,无不表现出某种因效用空间的有限而无法最大化地排列不同效用的二难处境。 从本质上讲,人类社会最稀缺的就是时间和空间,人类一切社会经济活动的根本形式是最大限度地获取时间和空间——在有限的时间内尽可能多的实现各种需要以便相对延长其时间;通过占有或扩大“空间”来摆脱“空间”的约束,以便获得尽可能大的自由度,因此,从空间角度分析人类的社会发展及经济行为具有重要的理论意义和实践价值。本文为空间分析提出了一种新的范式,提供了一种“以时间和空间为基准来理解世界”的可能性。而这正是传统空间研究中所缺少的。 空间过程是空间的演化形式,它包括生态环境、人类社会经济和地理系统三种基本运动形式。空间分析是指分析、模拟、预测和调控空间过程的一系列理论和技术。在空间信息和GIS空间数据管理能力日趋完善的形势下,空间研究获得了前所未有的发展机遇,因此,有必要提出新的空间分析的理论和方法体系,从而认识和把握地理空间和广义社会、经济空间的运动规律,进行虚拟、预测和调控区域空间的演化过程。该体系应能够和谐地包容空间分析领域已取得的各方面的成果,其中包括空间机理分析和空间复杂系统模型等。 本文在系统研究国内外空间发展理论的基础上,着力于从理论和应用相结合的角度,采用实证与规范研究、定性与定量分析相结合的手段,对空间发展进行了较为系统的研究。 本文以广义空间理论、空间复杂模型和空间信息处理为主要研究方法,以空间动态模拟和预测为主要应用目标,尝试提出新的地理空间分析的理论体系和复杂空间模型。 由于空间现象的复杂性,空间过程模拟的理论方法和技术手段仍处于探索阶段,有许多实际问题还有待解决。尽管目前国外在该领域的动态模拟已进入研究阶段,有了一些较成熟的成果,但国内相应水平的独立的空间分析模型仍极为稀少,在充分学习前人工作的基础上,本文在以下几个方面作了进一步探索。 理论方面 尝试探讨有关地理系统的区域空间、文化空间、信息空间、市场制度、博弈规 则以及它们之间客观关系的基本问题。尝试探讨某些特定的社会场、信息场、资源 场是如何被创造出来的,并在空间分异中起着什么作用。以揭示社会空间的运动规 律。 用非线性理论,尝试探讨有关区域空间的非均衡演化机理,探讨有关居住空间 分异、社会稳定与可持续发展之间的内在联系和运行规律。通过剖析影响空间分异、 社会稳定的主元要素,提出了保障社会进化应遵循的结构机理。 尝试突破静态研究的巢臼,从空间理论分析与非线性动态模型相结合的角度,对城 市空间发展进行研究,试图建立空间发展的系统理论,这种探索有助于拓展城市空 间研究的疆界。 尝试突破社会科学、自然科学各自封闭研究的局限,采用社会学分析方法与定 量模型相结合的方法进行研究,以揭示空间发展的深层机制,形成较为系统的理论。 技术方面: 引入Rough集理论、小波算法、遗传算法和神经网络等方法,探讨以模型的局 域转换规则。由于演化规则是元胞自动机模型的核心,它决定着元胞自动机的动态 演化过程,在这一领域的突破,将揭示元胞自动机的本质规律。 引入场与能量的概念,力图克服传统物理学不能完全解释社会经济运行规律的 局限,现代的场思维能够用来分析一切自然和社会的力量及运行规律。特别是在元 胞自动机模型的应用中,能量概念的引入和拓展,有助于打破元胞单元均质化的限 制,揭示空间演化的规律。 引入拓扑分析,探讨空间演化过程中空间关系对空间结构的影响,揭示空间非 均质性及其社会发展的规律。 在元胞、状态、元胞空间的概念基础上,本文首次引入一个非常重要的概念: 核化元胞及中心核团构形。它是指在某一时刻,在元胞空间上所有元胞状态呈非均 质空间分布。从而拓展了元胞自动机的概念体系。并给出了确定核化元胞的具体方 法。 在元胞状态多元化的基础上,将元胞及其状态进行封装,给出了不同种类的元 胞。并将其运用到广义经济空间中,同时给出了确定元胞参数的具体方法,从而拓 展了元胞自动机的理论体系和应用范畴。 在空间技术应用中,本文提出了一种新的神经网络结构,称为粗神经网络,并 给出了基于粗神经网络的遥感多传感器数据融合模型。该模型不仅能解决传统神经 网络所能解决的问题,且可应用于遥感传感器的输出不只是一个数值的情况 本文在以下几点上比其它类似研究更为强调: 一是空间分析的模型化研究。大多数地理空间研究从定性的角度对问题作了广 泛的研究,这对于揭示问题的本质是必需的:并有助于发现事物的规律性本文吸 收了这些成果,从事物产生和运行机理的深度去考查,解析事物、构建了空间复杂 模型,特别是元胞自动机模型,利用元胞自动
【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】:2003
【分类号】:P237

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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5 危前进;董荣胜;孟瑜;崔更申;;基于粗糙集的机械装配知识发现方法[A];广西计算机学会25周年纪念会暨2011年学术年会论文集[C];2011年
6 姚扬;乔琦;;我国“十二五”产业园区循环经济规划机制研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
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9 王春生;吴敏;曹卫华;;基于集成预测模型与专家推理策略的铅锌烧结配料优化方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 ;Fuzziness in Covering Generalized Rough Sets[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
2 杨莉;基于可持续发展的我国电源结构优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 徐小峰;面向船舶制造协同物流网络的资源优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 姜延吉;多传感器数据融合关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 曹静;区域产学研结合技术创新体系研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王劲松;复杂系统脆性理论及其在电力系统风险分析中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 赵金宪;复杂系统脆性理论在煤矿生产系统脆性风险评价中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李桃迎;交通领域中的聚类分析方法研究[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于波;基本农田动态监测预警研究[D];华中农业大学;2010年
2 郝慧君;CA-MARKOV模型与GIS、RS在土地利用/土地覆盖变化中的应用研究[D];华中农业大学;2010年
3 郑占;基于CA模型的城市用地扩张模拟研究[D];华中农业大学;2010年
4 李连昌;新安煤田二_1煤层煤与瓦斯突出危险程度预测[D];河南理工大学;2010年
5 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 倪希亮;基于尺度不变特征的多源遥感影像配准[D];山东科技大学;2010年
7 邴迪;哈大齐工业走廊不同类型城市空间扩展过程研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
8 岳海亮;信息论在粗糙集连续属性离散化中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
9 徐小任;基于BP神经网络的城镇网络地价评估模型研究[D];广西师范学院;2010年
10 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡淑恒;陈广洲;;基于物元判定模型城市生态安全评价——以合肥市为例[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年04期
2 雷凌华;;乡村聚落景观生态研究进展[J];安徽农业科学;2007年21期
3 黄华;潘伟斌;郑相宇;蔡建楠;;小城镇实施土地利用规划的景观格局变化预测[J];安徽农业科学;2008年07期
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9 黄锦楼;王如松;阳文锐;李锋;金家胜;周传斌;;基于生态服务功能的大丰市海岸带滩涂土地的开发与利用[J];安徽农业科学;2008年21期
10 孙崇智;郑凤琴;黄海洪;吴燊先;莫雨淳;;基于生态足迹的南宁市生态安全演变对气候变暖的响应[J];安徽农业科学;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 郭晓东;牛叔文;刘正广;;黄土丘陵区乡村聚落发展及其空间结构研究——以葫芦河流域为例[A];中国地理学会2006年学术年会论文摘要集[C];2006年
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1 刘志刚;以土地置换为主要手段的城市空间结构优化研究——以开封为例[D];河南大学;2001年
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3 张仁斌;我国城市居民委员会组织创新研究[D];大连理工大学;2001年
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7 瞿伟;昆明市城市边缘区空间形态与发展模式研究[D];昆明理工大学;2002年
8 孔江;城市建设评价指标体系与方法研究[D];昆明理工大学;2002年
9 施云平;城镇土地优化配置模式及其在土地收购储备中的应用研究[D];浙江大学;2002年
10 杨柳;云南湖区环境协调性城镇发展策略研究——以抚仙湖湖区为例[D];重庆大学;2002年
【二级引证文献】
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1 高玉宏;张丽娟;李文亮;刘栋;陈红;;基于空间模型和CA的城市用地扩展模拟研究——以大庆市为例[J];地理科学;2010年05期
2 马学广;;“单位制”城市空间的社会生产研究[J];经济地理;2010年09期
3 高金兰;袁希平;甘淑;;城市用地规模与城市地价的相关性研究——以湖北省为例[J];昆明理工大学学报(社会科学版);2011年02期
4 郭强;杨恒生;汪斌锋;;城市空间与社会空间的结构性关联[J];苏州大学学报(哲学社会科学版);2012年01期
5 万庆琼;;可持续发展城市经营战略探索[J];中国高新技术企业;2008年04期
6 刘东伟;张文秀;郑华伟;;四川省城市土地利用经济效率分析[J];资源与产业;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 宁敢;郑新奇;辛颖;吕利娜;邓婧;;城市土地利用时空动力模型研究进展[A];中国山区土地资源开发利用与人地协调发展研究[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李爱民;基于遥感影像的城市建成区扩张与用地规模研究[D];解放军信息工程大学;2009年
2 陶宇;单位制变迁背景下的集体记忆与身份建构[D];吉林大学;2011年
3 唐梅;城市化进程中转制民族社区建设研究[D];中央民族大学;2011年
4 张楠;作为社会结构表征的中国传统聚落形态研究[D];天津大学;2010年
5 钟福国;少数民族移民社区的成长—瓜州回族东乡族疏勒河移民村的民族学考察[D];兰州大学;2011年
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7 管玉娟;基于COCA的海岸带盐沼植被动态扩散模型设计与应用[D];华东师范大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李彩丽;秦淮河流域不透水面提取及其水文效应研究[D];南京大学;2011年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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7 刘飞 本报特约记者 刘逢安;建设具有我军特色的新型防化兵[N];解放军报;2008年
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7 杨国兰;虚拟企业合作伙伴选择方法研究[D];合肥工业大学;2005年
8 李强;熵理论在区间数多属性决策中的应用研究[D];首都经济贸易大学;2009年
9 黄乒花;用元胞自动机和格子玻尔兹曼方法研究交通流的有关问题[D];广西师范大学;2001年
10 马志涛;岩石破坏演化细观非均质物理元胞自动机(Mh-PCA)研究[D];山东科技大学;2003年
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