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2018 , Vol. 37 >Issue 3: 480 - 494

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj201803003

专论与综述

论城市空间破碎化研究

  • 朱佩娟 , 1, 2 ,
  • 贺清云 , 1 ,
  • 朱翔 1, 2 ,
  • 崔树强 1 ,
  • 吴小双 1
展开
  • 1. 湖南师范大学资源环境科学学院,长沙 410081
  • 2. 湖南师范大学地理空间大数据挖掘与应用湖南省重点实验室,长沙 410081
贺清云（1955- ）,女,湖南湘潭人,教授,研究方向为人文地理与区域发展。E-mail:

作者简介：朱佩娟（1974- ）,女,湖南岳阳人,副教授,研究方向为城乡空间结构。E-mail:

收稿日期: 2017-10-14

  要求修回日期: 2018-01-18

  网络出版日期: 2018-03-15

基金资助

国家科技支撑计划项目（2012BAJ15B06-08）

湖南省高校创新平台开放基金项目（13k033）

湖南省重点学科地理学建设项目（2011001）

收起

Research on urban space fragmentation

  • ZHU Peijuan , 1, 2 ,
  • HE Qingyun , 1 ,
  • ZHU Xiang 1, 2 ,
  • CUI Shuqiang 1 ,
  • WU Xiaoshuang 1
Expand
  • 1. Department of Resources and Environment Science, Hunan Normal University, Changsha 410081, China
  • 2. Key Laboratory of Geospatial Big Data Mining and Application, Hunan Province, Changsha 410081, China

Received date: 2017-10-14

  Request revised date: 2018-01-18

  Online published: 2018-03-15

Copyright

《地理研究》编辑部
Fold

摘要

空间破碎化是城市空间演进的客观现象,表现为城市空间单元碎化、空间分割加强、空间联系弱化和空间整体功能下降,具有空间形态的封闭性、空间联系的阻隔性和空间功能的失配性等特征,是城市品质提升和可持续发展的重要制约因素,是城市空间格局与过程分析的新内容。“空间破碎化”是对“景观破碎化”的拓展和深化,有助于从更为综合整体的空间视角研究城市。“空间破碎化”研究应遵循“格局过程刻画→形成机理分析→调控模式设计”的分析框架,围绕城市空间破碎化的概念、特征、测度、机理、动态模拟和调控模式等内容,采用景观指数、空间句法、多智能体情景模拟和地学信息图谱集成的方法进行多学科融贯的综合分析,可为制定城市发展政策、促进城市发展转型、实现城市可持续发展提供理论指导和方法支撑。

关键词： 城市空间破碎化; 城市空间结构; 多学科融贯研究; 情景模拟; 地学信息图谱

本文引用格式

朱佩娟 , 贺清云 , 朱翔 , 崔树强 , 吴小双 . 论城市空间破碎化研究[J]. 地理研究, 2018 , 37(3) : 480 -494 . DOI: 10.11821/dlyj201803003

Abstract

Spatial fragmentation is an objective phenomenon in the evolution of urban space, which is characterized by the fragmentation of urban space unit, the strengthening of space segmentation, the weakening of spatial relations and the decline of the overall function of space. Spatial fragmentation has the characteristics such as the closure of space form, the barrier of spatial contact and the mismatch of spatial functions, which should be great obstacles to the improvement of urban quality and sustainable development. The study of urban space fragmentation is a new hot spot of urban spatial pattern and process research. "Space fragmentation" is an extension and deepening of the concept of "landscape fragmentation", which can help to study the city's complex giant system from a more integrated and holistic perspective. The study of "spatial fragmentation" should follow the analysis framework of "pattern process characterization, formation mechanism analysis and regulation mode design", and discuss the concept, characteristics, measure, mechanism, dynamic simulation and control mode of urban space fragmentation. The method of integrating landscape index, spatial syntax, multi-agent scene simulation and geo-informatic spectrum should be adopted, and a comprehensive analysis of multi-disciplinary integration should be carried out. The fragmentation measure of urban space can be divided into pattern measure, effect measure and risk measure and the global scale index and the type scale index can be used to characterize it. The formation mechanism of urban space fragmentation can be analyzed from the evolution of self-organization, the evolution of his organization and the co-evolution of self-organization and his organization based on factor organization, behavior subject and system structure, etc. The dynamic simulation of urban space fragmentation can be carried out from the two aspects of "natural development" and "regulatory intervention". The mode of urban space fragmentation can be divided into three modes: preventive regulation, patching regulation and integrative regulation. On the basis of defining the concept and characteristics of urban space fragmentation, this paper clarifies the contents and methods of urban space fragmentation research. The theoretical analysis framework of urban space fragmentation research is preliminarily established to provide theoretical guidance and method support for urban space structure from fragmentation to sustainable development.

Key words： urban spatial fragmentation; urban spatial structure; multidisciplinary research; scene simulation; geo-informatic spectrum

1 引言

近年来,伴随城市快速扩张和城市内部空间结构重组,空间破碎化成为转型期中国大城市空间演进的重要特征[1,2,3,4],是转型背景下中国城市空间结构演化过程复杂性与特殊性的综合反映。一方面,城市空间向外扩张不断“蚕食”城市绿地资源和周边耕地,导致农用地、生态用地不断流失与被分割[5,6,7,8]。另一方面,城市内部功能不断分离,空间分散化的居住、商业、娱乐活动,加剧了城市空间相互隔离,降低了土地利用效益,影响了城市整体运行效率[9,10,11]。此外,城市中涌现大量中高档住宅区,居住人群分异,门禁社区大量出现,不断造成空间单元碎化,致使城市公共空间功能弱化,交通出行方式愈发趋向于私家车为主导,人们的社会归属感与社群意识愈加淡薄,加剧了社会隔离与冲突[4,12-14]。大量封闭社区的出现还对城市交通联系带来明显负面影响。空间破碎化改变了城市土地利用结构特征,并对人的经济与社会活动在空间上的表现产生影响,成为影响城市可持续发展的重要因素。
Fig. 1 The total number of the research papers on urban space fragmentation during 1998-2016

图1 1998-2016年城市空间破碎化相关论文总数变化

本文对1998-2016年的SCI和SSCI数据库中空间破碎化在城市方面研究相关论文进行文献计量分析。为保证文献检索的全面性和相关性,检索主题为“urban fragmentation”or“land fragmentation”or“spatial fragmentation”and“urban”,文献索引类型为SCI-EXPANDED,SSCI,CPCI-S,CPCI-SSH,CCR-EXPANDED及IC。为了提高检索的精确性,进一步对检索结果进行学科筛选,排除与城市空间破碎化关系不大的学科的文献,最后得到4444篇与城市空间破碎化相关的文献,总引用次数110531,单篇平均引用率为24.87。从论文的发表数量来看,论文总体产量呈明显上升趋势（图1）,本文提取前500篇引用率最高且最为相关的文献进行主题趋势分析（图2）。生态环境主题的文献一直是主流,总数上占到了68%,且主要是景观破碎化与城市空间相关研究;社会、经济领域相关的研究分别占总数的20%和12%,多侧重于城市空间破碎化现象的描述,其数量有持续上升的趋势。
Fig. 2 The theme trend of selected papers of urban space fragmentation

图2 1998-2016年城市空间破碎化精选论文主题趋势

总的来看,破碎化分析最早起源于景观生态格局研究[15],生态景观、土地利用等领域占据了研究主导地位[7,15,16]。目前,被高速公路与铁路分割的城市空间[17],孤立的工业园区[11]、商业区[9]或绿地[18],封闭社区[13]、居住分异与极化空间[19]、城市移民空间及城市贫困空间[20]等现象成为各个国家学者研究的热点,折射出对城市空间破碎化问题的认识与思考,但对“城市空间破碎化”系统研究尚显不足。一些学者初步界定了城市空间破碎化的定义,认为城市空间破碎化是将城市空间看作由众多的斑块、廊道、基质组成的系统,是一个空间“打破或分离成碎片”的过程[21],是综合作用自然、社会、经济等因素产生的内部同质,彼此异构而边界分离的过程与状态[22]。地理与社会学关于“空间分异”“社区碎化”“用地多样性”“空间治理”等问题的探讨,一定程度上反映了空间破碎化现象的存在及其研究的学科价值[16,19,23-25];城乡规划学主要强调实体空间,其关于小城镇空间、零售空间、绿地空间、城市公共空间及形象空间破碎化的研究[3,18,26,27],可为分析城市空间破碎化特征、形成机理及影响效应提供借鉴。一些学者在城市空间结构优化研究中引入景观生态学领域中的“等级理论”“岛屿生物地理学理论”“复合种群理论”和“渗透理论”,其经验为城市空间破碎化的测度与调控研究提供启示[6,28-30]。
本文试图在界定城市空间破碎化概念和特征的基础上,明确城市空间破碎化研究的内容和方法,初步建立城市空间破碎化研究的理论分析框架,具有较重要的理论与实践意义：第一,“空间破碎化”是对“景观破碎化”概念的拓展和深化,有助于从更为综合整体的空间视角研究城市这一复杂巨系统;第二,对城市空间破碎化形成机理及其影响的认识,可以弥补当前学术界对城市空间格局、过程与机理研究的不足;第三,探讨城市空间破碎化的诊断、优化与调控理论与技术,可为制定城市发展政策、促进城市发展转型、实现城市可持续发展提供理论指导和方法支撑。

2 城市空间破碎化的概念与特征

2.1 城市空间破碎化的概念

“景观”一词早期作为一个突出其视觉美学意义的概念,在引入到地理学与生态学研究中,才被赋予了更多的物质实体与地域的内涵。总体上看,作为地学概念的“景观”更加强调其“地形”“地物”的意义,认为景观是地球表面气候、土壤、地貌、生物等分的综合体[5]。在景观生态学与人类生态学中,景观被看作具有空间分异特征的生态系统,强调其在生态系统中的功能结构与历史演替特征[28]。源于景观生态学的景观破碎化概念延续了“景观”的生态学意义,认为破碎化的景观斑块镶嵌体,其异质性和不连续直接干扰着景观中的能量流动、物质循环,从而对生物多样性及整个景观生态系统的生态特征与过程产生影响[6]。
在地理学视角下,城市空间研究实质上以“土地利用”与“人的活动”为基本对象,主要研究空间要素的分布特征（“形式”）和要素之间的作用机理（“过程”）,城市空间的研究对象应包括城市形态、城市内部要素的空间分布及各要素之间相互作用的内在机制[31],不仅强调其生态过程,还强调其社会经济过程。由此,城市空间破碎化这一概念是“景观破碎化”的进一步扩展、延伸,是将城市空间看作由众多的斑块、廊道、基质组成的空间系统,不仅包括客观的自然与物质空间的破碎化,还包括与之相区别并相联系的建构性的社会和关系的碎化。解析空间破碎化内涵,需要强化对空间要素的分布特征认知、要素之间的作用机理认知和空间要素系统之间人流、物质流、能量流和信息流的交换状态的认知,从“建构—关联”（Constitution-Linkage）角度,认识物质空间碎化、在物质支配下的关系空间碎化以及时空关联性所决定的空间状态及过程碎化。因此,我们认为,城市空间破碎化是不同功能要素相互联系与作用而形成的碎化现象,是在自然或人文因素的影响下,形态上均质连续、结构上联系紧密、功能上协同高效的整体空间趋向于割裂、异质、低效和不连续的过程与状态,集中表现为城市空间单元碎化、空间分割加强、空间联系弱化和空间整体功能下降（图3）。这一概念的提出,可以弥补“景观破碎化”相对单一地从生态视角研究城市空间的局限,有助于从更为综合整体的视角,研究城市这一复杂巨系统。
城市空间破碎化不同于现代城市发展理论所倡导的土地混合利用（表1）。土地混合利用是城市多样化的必要条件,其空间积极效应源于空间组合模式的合理性和协同性。比如居住用地中强调与生活有关的服务设施用地的混合,而中央商务区（CBD）则强调与商业、办公和零售用地的混合[32]。小尺度的功能混合在打破功能分割带来的空间失效同时,构建了具有一定关联性和完整性的空间结构,对减少职住分离,推进低碳出行,形成紧凑有序的空间带来积极效应。而城市空间破碎化是失去空间系统结构关联性和功能整体性的空间碎化,会导致“空间流”的隔离和空间分异,其影响更多的是负面的,消极的。从交通影响看,碎化用地的零散性可能产生大量随机交通流,从而对正常交通产生干扰[32]。从用地效率看,破碎化的土地利用模式打破了土地利用专业化分工,会导致集聚经济效益和劳动生产率降低。
Fig. 3 The conceptual framework of urban spatial fragmentation

图3 城市空间破碎化的概念框架

Tab.1 Urban space fragmentation and land mix utilization

表1 城市空间破碎化与土地混合利用

城市空间破碎化 城市土地混合利用
解析 图示 解析 图示
空间
形态		 强调其封闭性特征,形态“碎化”的内涵偏重于“分割”与“不连续”,而不一定只是“细碎” 强调其景观格局特征,形态“碎化”的内涵偏重于用地斑块的“细碎”,因较小尺度的用地混合而获得更丰富的景观特征
空间
功能		 强调功能的“失谐”,由于与周边用地类型的兼容性差或地块内功能相对单一而体现出其孤立性 强调其类型的丰富性,多样化的类型组合是城市多样性的最直接体现
空间
联系		 强调空间流的阻隔性,空间网络的欠缺造成人流、物流与能量流在空间上联系存在阻力 强调空间网络的完整性,为空间流提供更完整与丰富的网络体系

2.2 城市空间破碎化的特征

借鉴景观生态学斑块—廊道—基质的分析框架,可从三个方面归纳城市空间破碎化特征：① 空间形态的封闭性。具体表现为空间斑块的孤立、空间边缘的封闭、空间廊道的分割以及空间单元的碎化。如城市外扩过程中的人工“孤岛”对生态景观的侵占,即形成了空间孤岛,又破坏了空间基质的整体性,阻隔了动植物正常的生态廊道;城市之中由围墙围隔起来的空间和地带,由于身份、收入等社会特征的差异而形成居住空间分异;由门禁社区所带来的空间隔离形成孤岛式生活方式[19]。② 空间联系的阻隔性。主要表现为空间廊道、空间斑块与空间基质之间空间过程的阻滞以及空间网络连通效率的下降。如封闭社区将私有道路与城市公共道路系统分离,城市中步行便利性降低,促发交通需求的上升;通勤距离的增大,出行方式上对私家车过度依赖;人与人的交往减少,物质的流通受阻;社区居民与开放空间和公共场所的可接近性差,影响城市活力等。③ 空间功能的失谐性。主要表现为空间斑块的异质或不兼容、空间网络的不匹配以及空间基质与斑块之间的冲突。如大城市中单一功能的大面积工业区占据城市独立地段,配套功能缺失,造成严重的职住分离;大量的人工化设施缺乏应有的生态空间配置,城市建设用地与生态用地、城市内部各类功能用地规模、类型配比不当等。

3 城市空间破碎化研究的主要内容

3.1 城市空间破碎化的测度

城市空间破碎化的测度是反映空间破碎化格局、评估空间破碎化效应、揭示空间破碎化形成与演变机理的重要基础。从测度内容看,主要包括格局测度、效应测度和风险测度。
格局测度的研究对象是以土地及其利用方式为基础的空间物质,包含显性的空间形态格局和隐性的功能格局测度[33]。根据城市空间破碎化的特征,从空间形态、空间联系和空间功能三个方面来构建城市空间破碎化的测度指标体系（表2）。理论上看,同类用地在空间上的集聚能产生规模效应,居住、工业等功能的集聚能实现更有效率的空间资源配置。对不同的功能来说,各类功能空间规模经济的条件是不一样的,城市空间破碎化是发生在不同的空间尺度上[11],应根据不同类型空间的碎化机理,设计适宜的测度方法。测度指数可分为全局尺度指数与类型尺度指数[34]。全局尺度指数用于测度整个研究区域空间破碎化程度、变化与组合方式。类型尺度指数用于测度整个研究区域内局部范围或某类斑块的大小、变化与组合方式。应该说,全局尺度指数重在反映城市空间斑块的整体格局特征,而类型尺度指数侧重反映某个空间斑块与其他类型斑块之间的临近关系。这些指标中,边缘密度[26]、廊道密度指数[29]、景观破碎化指数[6]、可达性[35]、网络连通度[24]、网络环通度[24]、功能碎化指数[11]、功能丰度指数[36]、功能差异度指数[37]、邻接兼容指数[34]等指标,分别借鉴了Bereitschaft等学者的相关研究。此外,城市空间的形态封闭性与封闭社区的规模相关[29],可用空间封闭度指数来衡量,具体可用封闭地块占总比计算。空间联系的阻隔性与城市形态的连续性有关[38],可用空间连接度表征,整个城市的空间连接度可用市区连片部分用地面积占建成区用地面积的比值计算。
Tab.2 Measurement index system of urban spatial fragmentation pattern

表2 城市空间破碎化格局测度指标体系

分析视角 尺度属性 测度指标 与城市空间破碎化的关系
空间形态的封闭性 全局尺度 边缘密度、廊道密度指数、景观破碎化指数等 主要反映空间斑块和廊道的总体质量状况。斑块形状、斑块密度及廊道对空间的分割能反映空间中异质斑块之间物质、能量、物种及其他信息交换的潜力及相互影响的强度。空间基质中斑块少、面积大,内部越稳定越趋向于封闭;对某类空间斑块而言,可具体表现为空间封闭的程度。空间斑块越封闭,破碎化水平越高
类型尺度 边缘密度、廊道密度指数、空间封闭度指数等
空间联系的阻隔性 全局尺度 可达性、网络连通度、网络环通度、空间连接度等 主要反映两个地区之间连接的便利程度,也表示空间互动的方便程度。空间连接越方便,破碎化水平越低。对整体的景观格局而言,空间形态的连续性．能反映蛙跳式开发的程度
类型尺度 可达性、网络连通度、网络环通度等
空间功能的失谐性 全局尺度 功能碎化指数、功能丰度指数、功能差异度指数等 功能配置应反映空间的规模经济要求,破碎化水平越高空间结构越不经济;一定区域内空间功能丰度低,意味着区域内空间功能趋向单一,相互之间比较孤立。各相邻地块之间空间功能差异性越大,功能类型多样性越高,空间功能混合性越好,空间孤立性降低。对局部地块的空间斑块而言,邻接兼容性越低,空间冲突[39]就越大,空间要素间的联系就越弱
类型尺度 功能丰度指数、功能差异度指数、邻接兼容指数等
效应测度应突出对功能要素组合、行为主体特征与空间系统结构的分析,通过评估破碎化空间相互作用下生态流、经济流和社会流特征,探讨空间破碎化的生态过程、经济过程与社会过程,揭示其对生态环境可持续性、资源配置经济性及社会结构稳定性的影响。从生态效应看,城市空间破碎化会对空间生态系统结构的稳定性、生态功能的多样性、空间资源脆弱性及生态系统恢复力等产生显著影响,空间资源多样性指数、生态空间承载力指数、生态环境修复力指数用可作为空间破碎化生态效应评估的重要指标[40],连接度指数是反映物种栖息地的结构和功能的重要指标,能够较为明确地揭示空间生态现状,并能识别对于生物扩散与生态过程具有重要贡献的斑块。从经济效应看,空间破碎化对空间资源开发与配置的影响主要表现在分散化的空间资源配置将削弱其综合效益的发挥,引发使用价值和社会价值的多重流失,导致空间资源的浪费。可从空间资源结构、投入与产出效益、规模结构、空间效率等方面测度。从社会效应看,空间破碎化是不同利益群体之间的空间资源竞争的结果,区域空间格局的分异将导致社会群体结构的“断裂”,造成空间资源分配的不公平,对社会稳定构成潜在威胁。可从公共空间的开放性与共享性、社会隔离度和居民生活宜居性三方面测度（图4）。
Fig. 4 Urban space fragmentation effect and its measure

图4 城市空间破碎化效应及其测度

风险测度可借鉴景观空间生态风险评估[30]、灾害风险评估、经济风险评估的研究思路与方法,运用驱动力—压力—状态—影响—响应（DPSIR）模型来展开（图5）。DPSIR是揭示人地因果关系的模型,风险是在驱动力、压力、状态、影响和响应共同作用下产生的。其中驱动力和压力是空间破碎化的成因,空间破碎化的发生发展与不合理的人为活动尤为相关,其不合理性多源于社会经济的驱动。状态是驱动力和压力共同作用下城市空间的现实表现（变化）。影响是指城市空间所处的状态对自然、经济、社会的影响,破碎化对自然、经济、社会的干扰越大,城市空间抵抗风险的能力和恢复力就越差,面临的风险就越大。响应是人类为了为预防、减轻或者消除空间破碎化导致的人地系统不协调问题而采取的相关措施。如通过划定生态底线与城市增长边界,鼓励开放街区制等政策引导,可以减少不合理的人为活动,促进空间的整合优化。积极调整产业结构,促进经济增长、提升空间质量可以有效消减不利的空间破碎化驱动因素,降低空间破碎化对城市空间可持续发展造成损失的可能性及风险。DPSIR模型提供了从风险形成机理角度出发开展城市空间破碎化风险测度的框架,从而能定量化评估城市空间破碎化风险程度,进行空间破碎化风险分级和区划,为开展更具针对性的对策研究提供基础。
格局测度和效应测度是开展风险测度的重要前提。通过格局测度可以评估城市空间破碎化程度,描绘破碎化的空间状态。效应测度可以评估空间破碎化对生态、经济和社会的干扰程度,展现其影响。三者结合能够更为清楚地认识空间破碎化的影响因子、形成机理及其影响作用,为优化城市空间结构、开展有效的空间治理、探索合理的调控路径提供依据。
Fig. 5 The risk measurement framework of urban space fragmentation based on DPSIR

图5 基于DPSIR的城市空间破碎化风险测度框架

3.2 城市空间破碎化的形成机理

城市空间破碎化的形成是城市的各要素在驱动力刺激下形成的空间内组织变迁和空间形态（功能）的演进,包括生产、生活、生态、流通等空间现象及造成空间现象的自然生态过程与社会经济过程,可从要素组织层面、行为主体层面及系统结构层面展开分析（图6）。
Fig. 6 The formation mechanism of urban space fragmentation

图6 城市空间破碎化形成机理

从要素组织层面看,城市空间破碎化是空间物质系统在诸多因素影响下的自组织过程[41]。城市空间作为一个开放系统通过其与环境进行物质能量和信息的交换,不断朝有序的结构演化。在这个过程中,空间组织中的斑块与廊道特征影响着空间要素流的集聚与扩散,在生态因素、经济因素和社会因素的扰动下,空间要素流运行状态可能走向分裂、破碎。如丰裕而优越的自然资源通过降低投资、增加对外开放度等机制影响空间增长与蔓延,而在自然地理条件恶劣的地方,人们为降低开发与使用成本,空间可能出现跳跃式扩展而形成“碎片”。处于不同经济发展阶段的产业集聚,由于信息不对称或空间溢出效应的影响,可能造成空间类型的结构比例失调与地域组合不当,从而引发空间破碎化。在现代化与全球化背景下,低生态约束与文化约束的城市空间快速扩张往往造成没有效率的资源配置,从而导致空间类型的相互转化失控,空间功能关系紊乱。在这一过程中,以自然生态要素和社会人口要素为核心,生活、生产、生态空间作为最重要的斑块,生态廊道与交通廊道作为主要的通道,对城市空间破碎化状态起着关键性作用。除了传统的生态、经济、社会因素的解析,还要重视引发城市空间变化动力的新因素分析,如全球化与外资、信息技术与信息经济、文化创新与创意等新型因素的影响,构建多维分析框架。
从主体行为特征分析,城市空间破碎化也是各行为主体之间对有限的空间资源的无序使用和过度竞争,从而引发空间冲突与失衡他组织演化的结果。政府的政策管制对空间格局的影响最为直接,空间的破碎多源自于空间政策的分裂与空间管制的生硬僵化。政府、企业或其他非正式组织的设施配置可能影响交通设施、公共服务设施和通讯网络设施的空间安排。任何设施都不是单独存在的,它既是吸引人口、产业在空间集聚的基础,同时又伴随空间功能的逐步成熟而走向完善。诸多公共服务设施都是在城市空间具有一定规模以后,该区域人口有了足够的支撑能力才形成的。设施配套与各类空间要素之间配置不当,可能引发空间功能互抑性同构或比例失调。从居民个体看,居民的安全需求、身份地位、择居偏好、择业行为和消费习惯等也影响到空间配置;一般说来,微观层面上空间配置对最接近的居民个体的需求反应最敏感。因此,居民个体对塑造空间十分重要,特别是有着更高水平需求的居民,假如居民对公共空间的共享性与城市活力有更高的要求,就会激发空间的自我更新与完善,而居民一味的追求个体化利益的时候,就可能造成空间形态的封闭隔离。
从系统结构层面看,城市空间破碎化是自组织与他组织协同作用下呈现的一种自然生态过程与社会经济过程,可能是单一要素也可能是多要素作用的结果。自组织与他组织的协同演化使得空间破碎化的形成机理更加复杂。城市空间系统中自组织体系由于自然地理的限制、文脉的延续和发展会影响到产业经济发展、设施空间配置和居民个体偏好,进而影响空间格局。城市空间系统中他组织体系既可以通过类似城市规划等手段直接影响空间布局,也可以通过影响自组织系统而发挥作用,如通过设施配置和国家政策影响企业选址和居民个体需求,进而影响空间资源配置。在这一过程中,他组织干预必须遵循城市空间发展的自组织规律,否则就会加剧空间演进的时空错配,进一步引发空间破碎化。
综上所述,从要素组织层面、行为主体层面及系统结构层面解析城市空间破碎化自组织演化、他组织演化和自组织与他组织协同演化,系统地分析其形成过程与内在机理,有助于提高对现实的解释力和指导力。

3.3 城市空间破碎化的动态模拟与调控

通过对城市空间破碎化形成演化自组织作用与他组织作用的内生规律解析,可为其动态模拟奠定基础。采用元胞自动机模型,建构以空间形态作为主控因素的空间配置系统,进行多情景方案的建设用地空间布局模拟,获取土地利用变化与空间破碎化交互作用的相关参数及其阈值,得到城市空间破碎化形态适宜性场景。模拟可从“自然发展”情景和“优化格局”情景两个方面展开。“自然发展”情景可按照历年的城市土地利用转移速率,通过遥感影像数据、土地利用数据、人口统计数据、路网数据、公共服务设施空间数据等多源数据集成,运用GIS分析平台模拟合理的空间功能组合关系与结构体系,进行微观层面空间功能组合模拟。“优化格局”情景是根据不同政策要求以及经济发展与环境保护需求进行综合设置。结合地方城市总体规划和社会经济发展规划,通过调整不同用地转换规则以及弹性参数进行空间格局的布局模拟,对10年、20年以后城市空间破碎化发展状况与变化趋势进行预判。“自然发展”情景和“优化格局”情景的动态模拟,有助于厘清城市空间破碎化的演化机制,为城市空间破碎化调控与优化奠定基础。
城市空间破碎化调控模式可分为预防性调控、修补式调控和综合整体性调控三种模式。预防性调控模式是为了避免形成空间破碎化而采取的一种预防保证措施与行动,要求对城市空间破碎化运行机制和关键点有比较深刻的理解,能预见问题,从而主动地对潜在的问题采取纠正措施。修补式调控模式是在对城市空间诊断的基础上,针对已经出现的空间破碎化问题进行修补修正而进行的控制。综合整体性调控模式是从整体上通过城市空间要素的合理配置、主体行为的规范引导、系统结构的优化整合,构建有序的城市空间相互作用秩序,提升空间资源配置的高效性和公共服务均等性,从而促进社会和谐和生活质量的提升[42]。
Fig. 7 The framework of integrated holistic control mode of urban space fragmentation

图7 城市空间破碎化综合整体性调控模式框架

当前中国城市空间破碎化的调控既要面对全球化的挑战,又要应对市场化与分权化的竞争环境,根据城市空间破碎化自组织与他组织演化机理,可将调控对象分为功能关系调控模式、系统平衡调控模式和适度干预调控（图7）。功能关系调控主要用于调控空间功能竞争排斥所引发的空间破碎化。按照市场供需关系,城市内部各经济主体通过空间形态的变化、空间功能转化和空间结构调整,引导空间要素的集群与扩散,最终促进资源要素空间配置的优化。系统平衡调控是利用城市空间系统的制约与反制约过程,调控破碎化空间恢复力与抵抗力,引导其实现系统的自身平衡。城市空间结构与功能即受到社会行为与关系的引导和“牵动”,也促进和制约着各类社会行为与关系,利用城市空间系统在一定阀值内的生态、经济与社会环境自适应性,来减弱空间破碎化的冲突,促进地域系统的协调和融合。适度干预调控模式主要通过法律、行政手段,对资源要素的空间配置和区域经济活动的组织进行协调与引导。适度干扰调控可以有效抑制空间破碎化的过度发展,缓解空间竞争冲突,促进空间功能多样性,加大系统镶嵌性,从而强化系统的抗干扰力,增加系统稳定性。
功能关系调控、系统平衡调控、适度干预调控均应符合城市空间破碎化的自组织作用与他组织作用规律,适度干预调控的“度”的把握,源于对空间破碎化形成机理和演化机制的理解,其中,政府政策、经济制度、城市规划对空间破碎化的调控能力最为显著,其作用效果可在动态模拟中进行实验反馈。

4 城市空间破碎化的分析框架与方法

融合地理学、景观生态学、经济学、社会学等学科,基于复杂科学的视角构建空间破碎化的测度体系是开展系统研究的基础。通过格局测度,以空间形态分析为重点,揭示城市空间破碎化格局与过程;通过效应测度,从系统结构分析入手探寻城市空间破碎化的形成机理;通过风险测度和行为主体分析,以寻求其具体的调控模式。整体上按照“格局过程刻画→形成机理分析→调控模式设计”的分析框架（图8）,构建完整的城市空间破碎化诊断、优化与调控的理论与技术体系,可为城市空间结构由破碎化转为可持续发展提供理论指导和方法支撑。
Fig. 8 The research framework of urban space fragmentation

图8 城市空间破碎化研究框架

城市空间破碎化是特定建构环境条件下,城市空间系统在其演进中交织作用的一种综合反映与破碎化的物化形式,兼具空间上的形态表征和时序上的动态演化过程,需要结合典型案例开展实证研究。从城市空间破碎化的理论认知走向对城市空间结构调控为导向的实证研究,需要在对城市空间破碎化现象与问题解析基础上,对具体案例区的空间破碎化进行有效测度,识别空间系统相互作用关系中的关键控制变量,遴选出空间破碎化的主要驱动因子,揭示空间破碎化驱动机理和转化机制,为探索具体案例区的空间破碎化调控路径提供科学依据。
具体分析方法应具有综合性、系统性。以空间形态几何特性描述见长的景观指数分析方法、以空间主体特征分析见长的多智能体建模方法以及以空间系统内部关系解析见长的空间句法方法对分析空间破碎化的空间形态、空间联系以及空间功能结构特征适用。而以上多种方法通过地学信息图谱方法集成,有助于直观、深入地探析空间破碎化过程中空间主体行为如何影响空间功能要素组合和系统结构,以及功能要素组合与系统结构变迁如何影响到主体行为,有助于实现对城市空间破碎化格局—过程的全面解析。

4.1 景观指数分析

空间破碎化思想主要来源于景观生态学研究中关于景观破碎化与生境质量的讨 论[12, 25, 43],景观指数的抽象和表达为空间破碎化格局测度提供了可借鉴的方法,对空间单元的几何特性的表达具有较好的适宜性,是方便、快速而直观的工具。从分析框架上看,景观破碎化测度主要从景观要素斑块特征、景观异质性与景观要素空间相互关系三方面构建测度指标,能较好地反映景观破碎化在种群、群落、生态系统乃至景观等不同层次上产生一系列生态效应或生物学后果。城市空间破碎化特征指标的研究可借鉴此框架,从空间斑块特征、空间异质性与空间相互关系三方面展开其格局测度。但需要注意的是,景观指数在表达空间结构的整体性与空间单元间的功能关系方面存在明显的不足,对其分析结果应结合实际谨慎分析[5]。城市空间的破碎化斑块被赋予更丰富的社会经济含义,单纯的斑块面积减小与数量的增加并不一定能反映出斑块间的隔离和对城市宜居性的影响,其指标的具体涵义需要根据具体的空间对象和研究目标科学判定,对景观指数分析方法进行再创新。

4.2 空间句法分析

空间句法提供一个整体的方法帮助我们在解读空间的同时捕捉社会、经济信息,通过对空间结构中的社会逻辑问题以及其中的空间法则的分析,对空间进行划分和分割,结合社会环境因素在计算机上进行建模,从而可以挖掘、描述空间系统内部复杂的关系[14]。“空间流”的阻隔是空间破碎化最突出的表现特征,可通过空间句法的建模,为空间结构的组构变量与人行流量的关系建立一种技术框架,为测度其空间效应提供参考。空间分割和句法测度是空间句法最基础的两方面内容[44]。运用到空间破碎化研究中,应研究形态的封闭性、空间功能的失配性对空间流的阻隔性的影响,确立相应的整体空间划分为不同的局部空间的空间分割法则。如应考虑“门禁社区”管理模式对空间句法模型中公共领域界定的影响,提高空间分割模型精度与适应性。城市宽马路对城市空间的“隔绝效应”需要研究在空间句法建模中如何实现有效的“高精度”表达的处理方式。句法测度能给出了不同的局部空间之间组合关系的定量测度值,可揭示分析城市空间破碎化所引起的空间结构的可达性、连续性、集聚性等属性的变化,由此实现对复杂空间系统的理解、认识和把握。

4.3 多智能体建模方法

多智能体情景模拟方法“自下而上”的研究思路、强大的复杂计算功能和时空动态特征,使得它在模拟城市空间破碎化的时空动态方面具有非常突出的优势[10]。通过融合复杂适应系统理论、分布式人工智能以及人工生命技术,把研究区域看作是由一些简单基本单元的集合[45],通过自下而上的建模方式模拟单元之间的相互作用,以研究相应的区域动态变化过程。在空间破碎化形成机理研究的基础上,可以将空间网格化,每个网格单元代表一种主体,根据不同类型空间形成的机理,来决定可能的空间变化。在Swarm 环境下建立可靠有效的仿真试验模型通过创建对象（Build Objects）、创建活动（Build Actions）、合并活动调度表（Activate In）,编写居民智能体、工厂智能体、房屋、位置对象类智能体,模拟不同政策情景下,空间破碎化的演化与调控效果,探究城市空间破碎化的调控的微观机制。这种“自下而上”建模方法在过程模拟与机制探讨方面极具优势,能够帮助研究者理解空间破碎化发展的特征和一般规律,以及未来发展的某种趋势。

4.4 地学信息图谱方法

地学信息图谱方法是一种指按照地学与空间的原理,在分析基础上,通过要素提取和概括,以直观反映地物某种时空规律的信息处理与显示方法[46],是一种较适宜研究城市空间破碎化这一复杂现象与过程的方法。地学信息图谱具有简化抽取地物、直观形象表达地物的功能,有助于表现城市空间破碎化现象与过程中所包含的复杂信息,实现复杂现象表达的简洁化。同时,图谱建立过程中对空间各要素的挖掘,伴随移动信息技术进步产生的信息流数据充实了空间破碎化功能要素体系,能较好地反映具体个人的行为活动空间特征[47],从而有效探索城市空间破碎化的形态结构、成因机制、组成物质、动态变化等综合性、复杂性规律;运用征兆图谱、诊断图谱和实施图谱来截获和存储城市空间破碎化信息,产生对城市破碎化系统性、定量性、客观性认识,充分挖掘驱动城市破碎化各要素的内在联系,为从系统结构层面完善空间破碎化解析模型提供支持;在空间破碎化机理探析、行为主体反馈机制分析中,寻找数学模型与地理信息系统集成的优化方法路径,有助于我们更好的了解城市空间破碎化的形成机理与发展趋势。

5 结论与讨论

5.1 结论

（1）城市空间格局、过程、机理是城市地理学研究的核心问题,空间破碎化对城市空间格局、过程有重要的影响,但目前学术界对城市空间破碎化的形成机理及其影响缺乏充分认识,国内外尚缺乏对城市空间破碎化的系统研究。空间破碎化是城市空间演进中的一种客观现象,是影响城市可持续发展的重要因素,表现为城市空间单元碎化、空间分割加强、空间联系弱化和空间整体功能下降,具有空间形态的封闭性、空间联系的阻隔性和空间功能的失配性等特征。
（2）城市空间破碎化研究是城市空间格局与过程研究的新热点,应遵循“格局过程刻画→形成机理分析→调控模式设计”的分析框架,围绕城市空间破碎化的概念、特征、测度、机理、动态模拟和调控模式等内容,采用景观指数、空间句法、多智能体情景模拟和地学信息图谱集成的方法进行多学科融贯的综合分析。
（3）城市空间破碎化测度,在内容可分为格局测度、效应测度和风险测度,可采用全局尺度指数与类型尺度指数进行表征;城市空间破碎化形成机理,可基于要素组织、行为主体及系统结构等方面,从自组织演化、他组织演化及自组织与他组织协同演化进行综合分析;城市空间破碎化的动态模拟可从“自然发展”情景和 “调控干预”情景两个方面展开,其调控模式可分为预防性调控、修补式调控和综合整体性调控三种模式。
（4）“空间破碎化”是对“景观破碎化”概念的拓展和深化,有助于从更为综合整体的空间视角研究城市这一复杂巨系统。城市空间破碎化的深化研究有利于拓展转型时期城市发展所面临的复杂性空间问题的理论探讨,也有利于进一步充实城市可持续发展理论与实践,从而有利于促进地理学服务于当前国家重大发展战略的需求。

5.2 讨论

本文仅对城市空间破碎化的概念、特征、研究内容及研究方法等进行了初步的理论探讨,需要结合具体城市进行实证研究和理论上的进一步归纳总结。城市空间破碎化格局的识别和形成机理分析作为该命题的关键科学问题之一,在实证研究中,应结合复杂性科学方法,在归纳特点、模型测度、动态模拟中进一步验证其动力机制和作用机理。如何有效控制城市空间破碎化风险,提升城市空间整体效应,是城市空间破碎化研究的根本目标,也是城市空间破碎化研究的另一个关键科学问题,针对不同自然地理区域、不同历史基础和不同规模等级城市存在的空间破碎化问题该如何调控?有必要在如何形成有效的空间重构模式,如何引导规划技术标准制定和相关制度创新等方面加强相关研究。在当前转型重构与国家新型城镇化战略背景下,进一步加强对城市空间演化具有阶段性、多样性和复杂性过程的典型城市开展扎实的实证研究,有利于推进对不同类型城市空间破碎化识别、测度、变化规律和调控模式研究的总结与创新,可以为城市可持续发展战略的有效实施提供科学支撑与决策参考。

The authors have declared that no competing interests exist.

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李志刚, 吴缚龙, 高向东. “全球城市”极化与上海社会空间分异研究. 地理科学, 2007, 27(3): 304-311.采用2000年全国第五次人口普查的统计数据,对上海社会空间分异的当前趋势进行探讨,结合中国崛起的历史性、地域性,针对上海城市经济结构、产业结构的转型问题,对全球化下我国城市社会空间发展的趋向进行分析,发现上海目前的社会经济结构尚未出现社会空间极化。通过对社会空间因子空间分布的实证分析,进一步揭示上海社会空间分异程度尚不明显。

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[Li Zhigan, Wu Fulong, Gao Xiangdong.Polarization of the gobal city and sciospatial dfferentiation in Shanghai. Scientia Geographica Sinica, 2007, 27(3): 304-311.]

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沈清基, 徐溯源. 城市多样性与紧凑性: 状态表征及关系辨析. 城市规划, 2009, 33(10): 25-34.提出了表征城市多样性与紧凑性状态的途径及指标,提出了城市多样性与紧凑性整合研究、两者关系辨析的思路与方法,通过对样本城市不同区位地块的多样性与紧凑性数据的量度,计算了城市多样性与紧凑性指数,并据此对城市多样性与紧凑性之间的关系进行了定量分析.

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[Shen Qingji, Xu Suyuan.Urban diversity and compactness: Characterization and relationship. Urban Planning, 2009, 33(10): 25-34.]

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Bade F, Bode E, Cutrini E.Spatial fragmentation of industries by functions. The Annals of Regional Science, 2015, 54(1): 215-250.We explore to what extent key functions in manufacturing are spatially clustered with, or dispersed from,each other within industries, and how these clustering or dispersion patterns have changed during recent decades. Estimating the levels and changes (1992–2007) of localizations and colocalizations of selected functions (production, headquarter services, R&D) within 27 West German industries by means of K densities, we identify two broad groups of industries. In “fragmenting” industries,which account for one half of manufacturing employment, functions were more clustered with each other than the industry as a whole after the fall of the Iron Curtain but have, in accordance with regional theories of spatial fragmentation, been unbundled spatially from each other subsequently. In “integrating” industries, by contrast, which account for one third of manufacturing employment, functions were initially dispersed from each other but have subsequently been rebundled spatially with each other. We hypothesize that this spatial rebundling is a consequence of offshoring, i.e., international fragmentation.

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Bereitschaft B, Debbage K.Regional variations in urban fragmentation among U.S. metropolitan and megapolitan areas. Applied Spatial Analysis and Policy, 2014, 7(2): 119-147.In this paper we investigate the regional variations in the fragmentation of urban landcover among 86 metropolitan areas and 19 megapolitan areas in the United States. Urban fragmentation was evaluated using nine spatial metrics that collectively quantified the continuity and shape complexity of urban landcover. Spatial metrics were calculated for each metropolitan and megapolitan area using a high urban threshold containing the urban core and surrounding suburbs, and a low urban threshold that further encompassed the outer exurban fringe. A principal component analysis was used to collapse the nine spatial metrics into two components of urban form: “shape complexity”, which describes the porosity of the urban fabric, and urban “continuity”, which represents the aggregation of urban patches or pixels. Urban “continuity”, and seven of nine spatial metrics, varied significantly by U.S. census region. A hot-spot analysis further revealed a high degree of spatial autocorrelation, with metropolitan areas in the Northeast and South regions generally exhibiting a more fragmented urban landscape than those in the Midwest or West regions. Relative to metropolitan areas, megapolitan areas exhibited more complex and fragmented patterns of urban landcover, presumably due to the high level of inter- and intra-urban polycentricism at this broader scale.

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贾雁飞, 孔令龙. 南京鼓楼周边地区城市空间形象碎化解读: 规划创新—2010中国城市规划年会. 重庆: 2010.

[Jia Yanfei, Kong Linglong.The urban space image fragmentation in the surrounding area of nanjing drum tower: Planning and innovation - 2010 China urban planning annual meeting. ed. Chongqing,China, 2010.]

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俞孔坚. 论景观概念及其研究的发展. 北京林业大学学报, 1987, 9(4): 433-439.正 景观 (landscape)概念及景观研究的进展,反映了人们对人一自然关系的认识的不断加深。本文试图从纵向探讨景观这一概念的发展历史;从横向探讨景观作为多学科的研究对象,其内涵的变化;以及作为园林风景学科的主要对象,景观研究的一些现状。 一、景观的原意——“风景”及其研究 在欧洲,“景观”一词最早出现在希伯来文本的《圣经》旧约全书中,它被用来描写梭罗门皇城(耶路撒冷)的瑰丽景色。这时,“景观”的含义同汉语中的“风景”、“景

[Yu Kongjian.The concept of landscape and its development. Journal of Beijing Forestry University, 1987, 9(4): 433-439.]

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王云才, 韩丽莹. 基于景观孤岛化分析的传统地域文化景观保护模式: 以江苏苏州市甪直镇为例. 地理研究, 2014, 33(1): 143-156.

[Wang Yuncai, Han Liying.The models of traditional culture landscape conservationbased on landscape isolation analysis: A case study on luzhi town in Jiangsu province. Geographical Research, 2014, 33(1): 143-156.]

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李杨帆, 林静玉, 孙翔. 城市区域生态风险预警方法及其在景观生态安全格局调控中的应用. 地理研究, 2017, 36(3): 485-494.海岸带地区是中国乃至全球人口最稠密、城市化进程最快的区域,其生态风险与安全问题是关系人群和区域可持续发展的关键。运用景观生态学和景观生态安全格局理论方法,以厦门海岛型城市向海湾型城市战略转型这一快速、大规模城市化进程为大背景,提出基于2006-2015年城市不透水面变化率、风险受体敏感指标和生态红线管控的景观生态风险空间预警模型,与通过景观源—汇理论构建的景观生态安全格局相叠加,揭示厦门市景观生态安全格局在快速城市化的胁迫下现状与未来潜在风险状态,进而提出调控措施。研究表明：（1）城市区域景观生态风险明显升高,风险预警高值区与ISA分布情况保持了较好的一致性,主要分布在以九溪流域、马銮湾、杏林湾、同安湾等港湾快速城市化区域,该部分地区城市沿河口空间外扩迅速,不透水面增长较快,对沿海湿地的侵占围填也较为严重,未来面临湿地或保护区破坏的生态风险较大。（2）生态风险预警结果与景观生态安全格局相叠加,识别出区域景观生态安全格局中处于风险状态的关键源、缓冲区、廊道、战略点,设计规划未来厦门港湾区域景观生态安全优化格局,提出景观生态恢复与重建措施。将生态风险预警方法与景观生态安全格局调控设计相结合,能为城市区域环境管理与景观调控提供科学支撑。

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[Li Yangfan, Lin Jinyu, Sun Xiang.An early warning method on ecological risk and its application to improve landscape ecological security pattern regulation. Geographical Research, 2017, 36(3): 485-494.]

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Bourne L S.Internal structure of the city: Readings on urban form, growth, and policy. Historian, 1963, 26(1): 1-18.First page of article

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丁成日. 城市空间结构和用地模式对城市交通的影响. 城市交通, 2010, 8(5): 28-35.就城市空间结构、土地利用模式与城市交通的关系展开探讨.首先分析单中心、多中心两种典型城市空间结构对城市交通的影响.指出单中心城市虽然造成市中心交通压力较大,但有助于公共交通及TOD模式的发展,有助于实施现代化的城市交通管理;而多中心城市结构并不一定能够降低城市交通需求.通过分析东京的案例,说明城市交通流空间有序和TOD发展模式对支撑特大城市发展的重要性.探讨混合土地利用对城市交通的影响,指出其一方面能够将社区交通需求"内部化",但另一方面可能诱发对外交通对小汽车的依赖并增加出行距离,因此应在城市整体尺度上对其综合影响进行实证分析.最后,结合中国城市的现状,对缓解城市交通问题提出五点建议.

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[Ding Chengri.The impact of urban spatial structure and land use pattern on urban transportation. Urban Transport of China, 2010, 8(5): 28-35.]

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龙花楼. 论土地利用转型与土地资源管理. 地理研究, 2015, 34(9): 1607-1618.自21世纪初土地利用转型这一研究方向引入中国后,土地利用转型已成为当今学术界和国家行政部门十分关注的重要课题。在拓展深化土地利用转型的概念内涵,阐述土地利用转型的理论模式基础上,探讨了土地利用转型与土地资源管理二者之间的互馈机制,进而分析了土地利用转型与土地资源管理二者之间的相互影响。研究指出:决策部门应根据土地利用形态的变化适时调整土地资源管理政策措施,充分考虑目标区域所处的土地利用转型阶段,以增强土地资源管理决策的科学性。在探讨未来土地利用转型与土地资源管理研究方向基础上,强调土地利用隐性形态及其变化应当成为今后土地利用转型与土地资源管理研究关注的焦点,通过管控土地利用隐性形态的变化来创新土地资源管理政策法规及制度,提升土地资源管理水平。

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[Long Hualou.Land use transition and land management. Geographical Research, 2015, 34(9): 1607-1618.]

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贺艳华, 唐承丽, 周国华, 等. 基于地理学视角的快速城市化地区空间冲突测度: 以长株潭城市群地区为例. 自然资源学报, 2014, 29(10): 1660-1674.空间冲突是源于空间资源的稀缺性和空间功能外溢性的一种客观地理现象,是在人地关系作用过程中伴随空间资源竞争而产生的空间资源分配过程中的对立现象。地理学视角下空间冲突的基本指向在于不同类型的地理空间在结构比例、空间组合以及相互转化过程中的不协调。基于此,论文借鉴景观生态指数理论与方法,构建空间类型冲突指数(STC)、空间格局冲突指数(SSC)以及空间过程冲突指数(SPC),并明确其内涵及计算方法,并选择长株潭城市群进行实证区测度与验证,实证分析结论与实际情况吻合,进一步说明了空间冲突指数构建的科学性及其地理学意义。

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[He Yanhua, Tang Chenli, Zhou Guohua, et al.The analysis of spatial conflict measurement in fast urbanization region from the perspective of geography. Journal of Natural Resources, 2014, 29(10): 1660-1674.]

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潘嘉虹. 基于紧凑的大城市空间结构测度及优化研究. 南京: 东南大学硕士学位论文, 2015.我国快速城镇化的历史进程,实现了城市空间快速扩张以及城市人口的大规模集聚,而城市交通拥堵、生态环境恶化、社会分异加剧等一系列“大城市病”接踵而至,反映出城镇化进程中大城市空间结构的失衡。随着城镇化进入深化发展的关键期,大城市空间发展如何从外延式扩张转变为内涵式提升、如何提升城市空间结构绩效将成为大城市空间优化的主要课题。“紧凑城市”是促进城市可持续发展的重要理论之一。研究“紧凑城市”理论和“紧凑型”城市空间结构有助于对城市的理解和对相关问题的判断。鉴于此,以大城市为主要研究对象,选取石家庄作为实证案例。本文以紧凑型城市空间结构研究为切入点,构建基于紧凑内涵解读的城市空间结构测度指标体系；基于多源空间数据建立空间数据库,利用ArcGIS软件对数据进行栅格化和空间叠置,并以SPSS软件对紧凑度进行聚类分析：通过定量测度和空间分析测度城市空间结构的紧凑水平,较好地揭示城市空间结构特征和问题：拟定合理的土地利用方向和优化措施,为石家庄城市紧凑发展提供依据。论文研究共分为六章：第一章,介绍了论文研究的背景、意义、方法、思路与框架;第二章,主要阐释了紧凑城市和城市空间结构概念和国内外研究发展综述,重点研究了紧凑城市的内涵；第三章,构建基于内涵理解的城市空间结构紧凑度测度指标与方法,并确定本文的主要研究方法、指标计算具体过程和空间分析工具的选择;第四章,介绍石家庄城市空间结构演化背景,利用紧凑度测度指标,借助空间分析工具,从开发强度、结构协调度、设施可达性三个方面,对石家庄城市空间结构进行测度和分析,并总结城市空间结构总体紧凑度特征：第五章,针对石家庄城市空间结构不紧凑的问题,提出优化调控的策略和措施；第六章,总结本文观点,提出进一步研究展望。

[Pan Jiahong.Research on the compact oriented urban spatial structure measurement and optimization strategy. Nanjing: Master Dissertation of Southeast University, 2015.]

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钱迎倩. 生物多样性研究的原理与方法. 北京: 中国科学技术出版社, 1994.

[Qian Yinqian.Principles and Methods of Biodiversity Research. Beijing: China Science and Technology Press, 1994.]

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张文军. 生态学研究方法. 广州: 中山大学出版社, 2007.

[Zhang Wenjun.Guangzhou: Ecological Research Methods. Guangzhou: Sun Yat-sen University Press, 2007.]

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王云, 周忠学, 郭钟哲. 都市农业景观破碎化过程对生态系统服务价值的影响: 以西安市为例. 地理研究, 2014, 33(6): 1097-1105.利用西安市土地利用解译图及社 会经济数据,在界定都市农业景观的前提下,分析西安市都市农业景观破碎化过程,在此基础上分析都市农业景观破碎化对生态系统服务价值的影响。结果表 明:①1999-2011年,西安市都市农业景观的斑块密度、分离度指数增加,都市农业景观呈破碎化趋势;②都市农业景观分离度与都市农业生态系统服务总 价值及各项价值均呈较强的负相关关系;破碎化过程中废物处理及土壤形成价值减少量最大,同时食物生产价值减少率最大,减少了12.73%,娱乐文化减少的 价值量及减少率最小,为1.93%;③耕地、林地、水域呈景观破碎化趋势,而园地聚集度上升,同时耕地、林地、水域的生态系统服务价值下降,园地生态系统 服务价值增加。

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[Wang Yun, Zhou Zhongxue, Guo Zhongzhe.Impact of the urban agricultural landscape fragmentation onecosystem services: A case study of Xi'an city. Geographical Research, 2014, 33(6): 1097-1105.]

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周国华, 彭佳捷. 空间冲突的演变特征及影响效应: 以长株潭城市群为例. 地理科学进展, 2012, 31(6): 717-723.随着人口的高速增长和工业化进程的不断加快,中国已进入快速城市化时期,快速城市化进程引发的空间冲突已逐步影响到区域可持续发展,甚至威胁区域安全。界定空间冲突的内涵,分析空间冲突的形成原因、演变特征和影响效应,构建空间冲突的理论分析框架,是一项具有重要理论和实际意义的探索性工作。空间冲突是源于空间资源稀缺性和空间功能外溢性的一种伴随空间资源竞争而产生的客观地理现象,按其形成原因可分为空间经济冲突、空间生态冲突、空间社会冲突和空间复合冲突4 类;空间冲突的演变过程呈倒"U"形变化,其可控性级别可划分为稳定可控、基本可控、基本失控和严重失控4 个层次;空间冲突的影响效应表现为空间资源失配、空间开发失序、生态系统失衡和社会发展失稳等。

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[Zhou Guohua, Peng Jiajie.The evolution characteristics and influence effect of spatial conflict: A case study of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration. Progress in Geography, 2012, 31(6): 717-723.]

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Serafy S E.Pricing the invaluable: The value of the world's ecosystem services and natural capital. Ecological Economics, 1998, 25(1): 25-27.

DOI

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White R.Book review: Self-organization and the city, by Juval Portugali. Discrete Dynamics in Nature & Society, 2007, 6(3): 220-222.The main objective of Discrete Dynamics in Nature and Society is to foster links between basic and applied research relating to discrete dynamics of complex systems encountered in the natural and social sciences. The journal intends to stimulate publications directed to the analyses of computer generated solutions and chaotic in particular, correctness of numerical procedures, chaos synchronization and control, discrete optimization methods among other related topics. The journal provides a channel of communication between scientists and practitioners working in the field of complex systems analysis and will stimulate the development and use of discrete dynamical approach.

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贺艳华, 唐承丽, 周国华, 等. 我国中部地区农村聚居现状及调控模式研究. 人文地理, 2014, 29(3): 95-102.

[He Yanhua, Tang Chenli, Zhou Guohua, et al.The present situation and rrgulation modes of rural settlements in central China. Human Geography, 2014, 29(3): 95-102.]

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Alexander B, Hubers C, Schwanen T, et al.Anything, anywhere, anytime? Developing indicators to assess the spatial and temporal fragmentation of activities. Environment and Planning B: Planning and Design, 2011, 38(4): 678-705.Developments in transportation and information and communication technologies (ICTs) have facilitated the process labeled activity fragmentation. In this process, the weakened associations between activity, time, and place that ICTs made possible facilitate the disintegration of activities into smaller subtasks, which can then be performed at different times and at different locations. However, until now discussion of the fragmentation of activity hypothesis has been limited to the theoretical domain and largely absent from the empirical domain. In the study reported here we connect both domains by (1) developing a set of measures of activity fragmentation and (2) applying them to study the fragmentation of the activity of paid work using combined activity, travel, and communication diary data collected in the Netherlands in 2007 in order to assess the performance of these indicators. The results show that the indicators differentiate between the multiple facets of activity fragmentation (such as the number, dispersion, and configuration of fragments). The preliminary analyses also suggest that, although the temporal fragmentation of activities appears to be or to have become more common, spatial activity fragmentation is rather limited.

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杨滔. 空间句法:从图论的角度看中微观城市形态. 国外城市规划, 2006, 21(3): 48-52.

[Yang Tao.Space syntax: Meso- and micro-urban morphology under the view of graph theory. Foreign Urban Planning, 2006, 21(3): 48-52.]

[45]
陶海燕, 潘茂林, 黎夏, 等. 城市居住空间分异仿真模型框架研究. 系统仿真学报, 2007, 19(21): 5086-5089.城市居住空间分异研究中传统的基于微分方程的建模方法难以描述城 市空间格局形成中所表现出来的复杂的时空变化,以及形成的原因.基于多智能体的"从下而上"的建模方法为研究城市空间结构提供了新的思路.以城市居住空间 分异现象的仿真模拟为例,采用PEAS描述物理世界模型,ERA方案构建面向对象的逻辑模型, Swarm实现仿真.提出的PEAS-ERA-SWARM多智能体建模与实现的方法,可以使研究人员快速构建高质量、可维护的多智能体仿真应用.

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[Tao Haiyan, Pan Maolin, Li Xia, et al.Study of residential differentiation model framework. Journal of System Simulation, 2007, 19(21): 5086-5089.]

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陈菁, 罗家添, 吴端旺. 基于图谱特征的中国典型城市空间结构演变分析. 地理科学, 2011, 31(11): 1313-1321.基于地学信息图谱的方法论,选取中国典型经济快速发展的城市,对中国典型城市空间结构演变的现状进行分析。结合不同时期城市空间结构的图谱,探索城市化与城市空间结构演变的影响因素。通过对城市空间结构特征的理解和测度来把握城市空间结构的演变,总结在城市化背景下城市空间结构演变的时空规律,为城市未来健康、协调、有序发展提供服务。研究结果表明: ①城市空间结构是城市的自然环境、经济、土地利用和城市交通等各种要素在空间组织分布形式和相互作用的过程。②城市化过程中人口大量向城市转移,对城市空间结构演变的影响总体呈扩增的趋势。③地形、河流港湾、人口和经济发展等是影响城市空间结构主要的因素。④良好的城市交通网络结构是城市得以正常运转的前提,城市经济快速发展离不开高效的交通网络系统;在城市交通的空间结构的扩展特征上显现出多种发展结构,如同心圆带状结构、扇形结构等。⑤ 在地形、水系等自然条件一定的情况下,城市的空间结构是由土地利用与城市交通网络在城市空间地域上相互制约和相互协调形成的。

[Chen Jin, Luo Jiatian, Wu Duanwang.The evolution of spatial structure of typical cities in Chinaon the basis of graph spectral features. Scientia Geographica Sinica, 2011, 31(11): 1313-1321.]

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甄峰, 翟青, 陈刚, 等. 信息时代移动社会理论构建与城市地理研究. 地理研究, 2012, 31(2): 197-206.

[Zhen Feng, Zhai Qin, Chen Gan, et al.Mobile social theory construction and urban geographic research in the information era. Geographical Research, 2012, 31(2): 197-206.]

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