利用分形的北京城市空间拓展分析Urban spatial expansion of Beijing based on city fractal
刘勇洪,徐永明
摘要(Abstract):
北京是中国的首都,全国的政治、文化中心和国际交往的枢纽,开展北京的城市形态结构分析,并且运用分形思想规划城市对北京人居环境的改良和人地关系的协凋都有着重要意义。鉴于此,该文基于城市分形理论中的面积-半径法和Landsat卫星遥感影像,估算了北京不同时期和2011年不同方位的城市形态半径维数以确定北京城市空间范围,并分析了北京城市空间拓展特征。研究结果显示:以天安门为中心,北京1978、1990、2000和2011年城市半径分别为7.5、10.5、14.5、16.0km,各时期城市形态半径维数均高达1.95以上,反映出北京城市空间结构的相对杂乱以及人-地关系的不协调,2000年以后则有所改善。2011年北京城市西北方位半径维数高达2.0以上,显示该方位城市空间拓展的不可持续性,而西南、东南、东北方位的半径维数在1.91~1.98之间,显示这三个方位城市建设用地密度总体呈减少趋势,但需要不断降低半径维数以保证城市空间发展的可持续性。
关键词(KeyWords): 城市分形;空间拓展;面积—半径法;城市形态;半径维数;北京
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(41175015);; 城市气象科学基金项目(IUMKY&UMRF201102);; 北京市气象局“城市边界层观测分析与精细模式”创新团队项目
作者(Author): 刘勇洪,徐永明
DOI: 10.16251/j.cnki.1009-2307.2015.10.006
参考文献(References):
- [1]祝昊冉,冯健.经济欠发达地区中心城市空间拓展分析—以南充市为例[J].地理研究,2010,29(1):43-56.
- [2]陈光彦.分形城市系统:标度·对称·空间复杂性[M].北京:科学出版社,2008:1-3.
- [3]MANDELBROT B B.The Fractal Geometry of Nature[M].San Francisco:Freman,1983.
- [4]PENTLAND A P.Fractal-based Description of Natural Scenes[C]//IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence,1984,6(6):661-674.
- [5]于子凡,胡丽红.图像分数维计算模型的改进[J].测绘科学,2011,36(6):22-24.
- [6]于子凡,林宗坚.基于图像表面积的分形布朗运动分数维算法研究[J].武汉大学学报·信息科学版,2005,30(2):161-165.
- [7]何文斌,梁利姣,刘勇洪.基于重采样的遥感图像分数维计算[J].激光与光电子学进展,2013(9):56-62.
- [8]黄桂兰,郑肇葆.分形几何在影像纹理分类中的应用[J].测绘学报,1995,24(4):283-292.
- [9]李厚强,刘政凯,林峰.基于分形理论的航空图像分类方法[J].遥感学报,2001,5(5):353-357.
- [10]赵建华,杨树锋,陈汉林.基于分形纹理的遥感图像岩性识别方法[J].遥感信息,2004(2):1-4.
- [11]陈启浩,高伟,刘修国.辅以纹理特征的高分辨率遥感影像分类[J].测绘科学,2008,33(1):88-90.
- [12]刘灿然,陈灵芝.北京地区植被景观斑块形状的分形分析[J].植物生态学报,2000,24(2):129-134.
- [13]杨国安,甘国辉.基于分形理论的北京市土地利用空间格局变化研究[J].系统工程理论与实践,2004(10):131-137.
- [14]李茂刚,陈松林.基于分形理论的福州市土地利用空间格局变化研究[J].聊城大学学报:自然科学版,2006,19(4):60-70.
- [15]冯健.杭州城市形态和土地利用结构的时空演化[J].地理学报,2003,58(3):343-353.
- [16]葛美玲,蔺启忠.基于遥感图像的城市形态分维计算网格法的实现[J].北京大学学报:自然科学版,2007,43(4):517-522.
- [17]张乐珊,陈戈,韩勇,等.基于三维盒维数算法的城市分维计算[J].计算机应用,2010,30(8):2070-2072.
- [18]杨山,吴勇.无锡市形态扩展的空间差异研究[J].人文地理,2001,16(3):84-88.
- [19]姜世国,周一星.北京城市形态的分形集聚特征及其实践意义[J].地理研究,2006,25(2):204-212.
- [20]肖汉,李志鹏.基于分形理论的北京城市形态结构遥感分析[J].科技导报,2010,28(16):57-62.
- [21]BENGUIGUI L,CZAMANSKI D,MARINOV M,et al.When and Where Is a City Fractal?[J].Environment and Planning:Planning and Design,2000,27(4):507-519.
- [22]冯健,周一星.近20年来北京都市区人口增长与分布[J].地理学报,2003,58(6):903-916.
- [23]匡文慧,邵全琴,刘纪远,等.1932年以来北京主城区土地利用空间扩张特征与机制分析[J].地球信息科学学报,2009,11(4):428-435.