城市異速生長(zhǎng)特性及演化模型研究.pdf

1、城市是集政治、經(jīng)濟(jì)、文化為一體的中心，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要，而經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展必然意味著城市的迅速擴(kuò)張和城市化比例的快速上升，隨之而來的是城市人口規(guī)模快速膨脹，進(jìn)而引發(fā)了一系列城市病問題，如城市貧窮、空氣污染、交通擁堵等。為了解決這些城市病問題，準(zhǔn)確把握城市人口增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)以及城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)狀況至關(guān)重要。
　　人口是城市系統(tǒng)的基本組成單元，經(jīng)濟(jì)是城市系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r的關(guān)鍵衡量指標(biāo)，人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間的異速生長(zhǎng)現(xiàn)象備受城市系統(tǒng)領(lǐng)域研究者以

2、及經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域研究者的關(guān)注。城市自身作為一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，具有自相似性，借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論抽象城市系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，交叉結(jié)合人口增長(zhǎng)理論、經(jīng)濟(jì)理論模型以及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，為深刻理解城市系統(tǒng)自身及其內(nèi)部人口與經(jīng)濟(jì)元素之間的相互作用提供理論基礎(chǔ)，進(jìn)而為城市經(jīng)濟(jì)的宏觀調(diào)控以及未來城市發(fā)展規(guī)劃提供指導(dǎo)意義。
　　為研究城市系統(tǒng)中的異速生長(zhǎng)現(xiàn)象，本文借助計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證了城市系統(tǒng)中人口與GDP（Gross Domestic Product，

3、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值）之間的異速生長(zhǎng)現(xiàn)象及其時(shí)空普遍性，結(jié)合人口增長(zhǎng)理論、經(jīng)濟(jì)學(xué)模型及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論建立基于總值的吸引力模型，同時(shí)建立了基于密度值的超線性指數(shù)可控模型，試圖重現(xiàn)城市系統(tǒng)中的異速生長(zhǎng)現(xiàn)象，并通過對(duì)比分析計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果與實(shí)證研究結(jié)果驗(yàn)證了模型的可行性與可靠性。具體工作為:
　　(1)利用日本統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，通過對(duì)日本1992至2012年人口與GDP之間的關(guān)系進(jìn)行分析，驗(yàn)證了城市系統(tǒng)中人口總值與GDP總值之間的異速生長(zhǎng)關(guān)系。本文改進(jìn)

4、Agent模型的資源流動(dòng)機(jī)制，同時(shí)結(jié)合人口增長(zhǎng)阻滯模型以及生產(chǎn)函數(shù)概念進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展，從而建立了基于總值的吸引力模型，并通過仿真計(jì)算證明吸引力模型能夠解釋人口總值與GDP總值之間的異速生長(zhǎng)現(xiàn)象。
　　(2)通過對(duì)比分析基于總值的和基于密度值的人口與GDP之間的異速生長(zhǎng)現(xiàn)象，證明了相對(duì)于總值來說，密度值是更好的度量城市系統(tǒng)異速生長(zhǎng)現(xiàn)象的度量指標(biāo)。為了分析城市系統(tǒng)異速生長(zhǎng)現(xiàn)象的時(shí)空普遍性，首先借助中國(guó)1994至2013年統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，

5、證明了時(shí)間普遍性;然后定義了六個(gè)不同的地域尺度層次，利用世界各國(guó)各地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，從同一地域尺度層次不同地區(qū)和不同地域尺度層次兩個(gè)角度分析城市系統(tǒng)中基于密度值的人口與GDP之間相對(duì)生長(zhǎng)關(guān)系，從而證明了異速生長(zhǎng)關(guān)系的空間普遍性。
　　(3)對(duì)現(xiàn)有基于密度值的模型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有模型無法解釋城市系統(tǒng)異速生長(zhǎng)現(xiàn)象的時(shí)空普遍性，因此本文建立了一個(gè)基于密度值的超線性異速生長(zhǎng)指數(shù)可控網(wǎng)絡(luò)模型，重現(xiàn)了異速生長(zhǎng)現(xiàn)象的時(shí)空普遍性。此外，通過計(jì)算