中国城市化过程的异速标度分析

基于异速生长思想和标度概念，利用异速-分形-网络集成理论，研究中国城市化的非线性动力学过程及其地理空间效应,旨在揭示城市演化的一般规律和中国城市化的独特性质。城市化过程涉及城市形态、城市生态、城市性态、城市动态和城市体系，是一种复杂的地理时空过程，这些过程和现象都具有无尺度特征，可以开展异速标度分析。中国目前处于快速城市化阶段，出现了一系列前所未有的社会经济和地理现象。本项目借助异速分析方法研究中国城市化过程的时间标度、空间标度和等级标度，建设城市化的理论模型。研究内容包括微观尺度的建筑形态、中观尺度的城市生长和形态、宏观尺度的城市体系以及时间维度的城市化非线性动力学。不同尺度和不同内容的研究可以通过异速标度概念形成一个完整的框架。从异速理论的视角研究中国城市化，探索与城市化过程有关的时空规律，既具有深刻的学术意义，也具有潜在的实践价值。

1.背景。中国处于快速城市化阶段，出现了一系列前所未有的社会经济和地理现象，有争议的问题需要在理论上澄清；另一方面，传统的城市化模型建设和定量分析是基于特征尺度概念，而复杂地理空间系统没有特征尺度（无尺度），需要借助标度分析方法建模分析。本项目的研究目标在于：从异速生长定律和异速标度关系的角度，揭示中国城市化过程及其地理空间格局的一般规律、演变机制和独特性质，建立模型，发展城市地理学理论。.2.方法和内容。基于标度思想，利用人口普查和遥感数据，采用异速生长-分形几何-复杂网络的综合集成方法，研究中国城市化的非线性动力学过程及其地理空间效应。城市化过程涉及城市形态、城市生态、城市性态、城市动态和城市体系，这些过程和现象都具有无尺度特征，可以开展异速标度分析。本项目借助异速生长思想研究中国城市化过程的时间标度、空间标度和等级标度，具体内容着重于四个方面：（1）中国城市化动力学的异速标度分析，（2）中国城市化地理空间效应的异速标度分析，（3）中国城市化和西方城市的异速标度对比分析，（4）中国城市化的问题与改进措施研究。.3.成果和发现。围绕上述目标和内容，取得一系列研究成果。其一，发展了城市地理学的异速标度理论。传统的异速标度模型是基于指数增长的，本研究发现了基于logistic增长的异速标度关系，从而解决了城市人口-城区面积异速标度指数取值范围的难题。其二，建立了城市地理学的新的标度分析模型。基于异速思想、分形结构以及等级结构理论，提出了新的城市化动力学数学模型。其三，发展了新的分析方法。基于单标度异速分析，提出了多标度异速分析方法。其四，推导了标度指数的合理范围。Zipf指数、异速生长指数和城市形态分维的合理范围都被计算出来。其五，揭示了东西城市化动力学机制的差别。中国的城市化模式与西方城市化模式既有共性，又有差异。重要的发现之一是，欧美城市异速标度是基于城市化水平的一次logistic增长曲线，原因在于自下而上的管理体制；中国的城市异速标度是基于城市化水平的二次logistic增长曲线，原因在于自上而下的管理体制；城市生长和城市形态演化也分别表现为一次和二次logistic曲线。.4.科学意义。理论上，基于城市化和标度思想发展了城市时空演化的模型和分析方法；实践上，揭示了中国和西方城市过程的动力学机制异同点，为今后中国的城市化管理和地理空间优化提供理论参考。