城市边界扩张机理与趋势模拟

城市扩张的管控是解决城市化问题的关键着力点。城市扩张在空间上表现为城市边界的扩张，扩张趋势涉及两个方面：面积大小、边界形状。本研究借鉴物理学相关理论，将城市看作是一个势能体，内部张力的存在导致其边界沿交通通道扩张。本项目在研究城市边界扩张机理的基础上，通过构建城市边界张力模型（确定城市扩张面积）、分析交通通道对城市边界的影响，构建交通通道影响下的边界数学模型（确定城市边界形状），并将两模型加以融合构建城市边界扩张趋势模型，实现对城市边界扩张趋势的分析与模拟，为制定城市扩张管控政策提供科学依据。研究内容包括：1)城市边界扩张机理研究;2）构建城市边界张力模型;3)构建交通通道影响下的城市边界数学模型;4）建立城市边界扩张趋势预测模型，并进行模型的检验与修正。

中国目前正处于城市化快速发展阶段。城市的无序、过度扩张，不仅占用了大量宝贵耕地资源，而且对生态、环境带来了巨大的负面影响，并引发了尖锐的社会矛盾。如何前瞻性地评估城市扩张趋势并进行合理的调控成为人文-经济地理学界关注的热点问题。本项目研究工作在上述背景下开展，研究城市边界的识别和城市空间发展机理与扩展趋势。.城市经济社会活动空间分布决定了城市边界，而城市空间的发展和扩张实质上是各种经济社会活动通过交通相互作用，致使其空间分布不断变化的过程.将城市经济社会活动的空间分布描述为城市土地利用，城市系统包括交通系统、土地利用系统两大部分。本研究从经济社会活动视角对城市边界识别、城市空间空间发展演化模拟开展了深入探索。（1）根据经济社会活动的空间分布（也称作POI，即兴趣点）识别城市边界。该方法是根据某一时间切片的经济社会活动空间分布的密度变化建立等值线，根据等值线的分布的变化确定城市边界。是城市边界的静态分析识别。该方法不同于根据城市建设用地划分的边界。（2） 构建了北京土地利用交通相互作用模型（BJLUTI）理论框架，模拟城市空间演化过程，预测经济活动的空间分布。并在基于该框架初步构建了房产开发量预测模型（EDM），预测居住房屋的空间分布；确定北京工作出行空间分布定量分布规律；构建了交通可达性评价模型，基于交通距离和机会空间分布评价城市每一区块的交通可达性；北京居住空间区位模型，用于确定城市家庭区位，预测家庭人口的在空间分布。并基于目前的土地利用政策（房产开发趋势），初步预测出北京2020年家庭人口分布情况，认为按照目前的土地利用开发政策，到2030年北京周边人口和用地面积均大量增加，但未形成明显的副中心。.本研究提出的基于POI的城市边界识别方法可以很好的识别城市边界；构建的BJLUTI模型框架可用于检验城市土地利用和交通政策（如高速公路的修建、房产开发等政策），为城市空间政策的制定提供良好的决策支持，为城市的可持续发展提供保障，也为促进中国的区域可持续发展分析模拟研究提供理论探索，既具有实践意义又将促进学科发展。.在本项目资助下，截止目前发表了8篇文章，其中正式出版6篇，接受2篇；另4篇英文投稿中；申请软件著作权3项。