新疆干旱型生态脆弱区新兴煤炭资源城市空间结构与交通运输网络的耦合机理研究

To explore the dynamic interaction between urban spatial structure and transport networks has become a research hotspot in the field of urban spatial structure, but its coupling mechanism has not been clear. Although the complex system theory and modeling and simulation methods have been widely used in the study of dynamic systems, but the researches of the urban spatial structure evolution remain to be further. In early research works, we found that the transport networks play a huge role of driving the urban spatial evolution of rising coal city, and the coupling mechanism needs to be proven, however, the current researches are very weak. In this research, the panel data model, data mining and analyzing methods, modeling and simulation methods of system dynamics, etc. are used to analyze the general rules of the evolution of coal cities' spatial structure, and to research the interacting rules of spatial structure of rising coal cities and dynamic effects between urban spatial structure and transport networks of rising coal cities, and to extract the ecological limited factors and to build the coupling dynamic urban spatial model to clarify the mechanism of coupling effects. And take Hami,Fukang and other coal cities as examples for simulation, and put forward its urban spatial optimization development countermeasures. So this study will help to improve the basic theory of coal cities' spatial structure research, and provide theoretical basis and guidance for the coal cities' planning, and drive them into a sustainable urbanization path.

探究城市空间结构与交通运输的动态互动关系已成为城市空间结构研究领域的热点，然而其耦合机理尚未明确。虽然复杂系统理论的建模仿真已广泛应用于对动态系统的研究，但对城市空间结构演进的研究还有待深入。申请人在前期研究中发现，交通运输网络对新兴煤炭资源城市空间结构演进的驱动作用巨大，耦合机理亟待探明，但目前的研究十分薄弱。课题应用面板数据模型、数据挖掘分析、系统动力学建模仿真等方法，分析煤炭城市空间结构演进的规律，研究新兴煤炭城市空间结构各要素相互作用规则，及新兴煤炭城市空间结构与交通运输网络间的动态作用规律。提取生态限制因子，建立新疆干旱型生态脆弱区新兴煤炭城市空间结构与交通运输网络耦合演进的动态城市空间模型，阐明耦合机理。以哈密、阜康等市为例进行仿真，提出其城市空间优化发展对策。课题对完善煤炭城市空间结构研究的基础理论，为煤炭城市的规划提供理论依据和指导，使其走上可持续城镇化道路均具有重要意义。

煤炭城市是一种重要且特殊的城市类型，而我国传统煤炭城市不同程度地存在着资源耗竭、产业结构畸形、城市转型困难等问题。新疆煤炭预测储量2.2万亿吨，居全国首位。随着“疆煤东运”的实施，新疆正在出现一批新兴煤炭城市，这些城市大都依托于既有绿洲城市发展，而且正在重复不可持续的矿兴城兴、矿竭城衰的发展模式，若按此模式继续发展，不但难以逃脱“资源诅咒”的噩运，还会对原有绿洲城市的社会经济发展造成严重破坏。由于城市空间结构对城市的集聚与扩散过程起着基础作用，是城市发展的内在动力和支撑，因此，需要研究新兴煤炭城市空间结构的演进过程、驱动因素和发展趋势，探明交通、产业等重要子系统与空间结构的作用关系，为此类城市空间结构规划提供理论依据。课题的主要研究内容和成果有：①研究资源型城市空间结构演进的一般规律，包括其类型、特征、过程，提出5类影响因素并阐明相互作用机制；②研究铁路煤炭物流系统的特点、功能、作用、演化过程及发展趋势，计算其建设对城市用地碎片化程度的影响，确定耦合要素及作用关系，构建系统动态模型，以仿真和实例提出其对城市空间结构的影响作用；③剖析资源城市空间的耗散结构特性，对哈密市用地、产业、社会系统与城市空间系统进行相关性分析和协调度分析，提出新兴煤炭城市空间演变的动力、特征、机制、空间优化策略；④从经济、社会、用地、交通方面研究矿产开发对城市空间结构的影响，选取16项空间结构表征指标与矿产开发表征指标构建灰色关联模型，对20座资源城市评价和建议。研究哈密矿产开发与空间的作用关系及矛盾，提出协调发展对策；⑤构建新兴煤炭城市产业与交通系统动力学模型，通过对阜康仿真模拟提取系统序参量，提出控制性指标体系，建立产业、交通与城市空间结构的耦合模型，计算耦合度，阐明耦合机理。课题研究对弥补煤炭城市规划、发展研究领域中空间结构层面研究的不足有很好的科学意义，成果可为新兴煤炭城市规划与设计工作提供理论基础。