城市是一個復(fù)雜系統(tǒng)。雖然目前科學(xué)界對復(fù)雜系統(tǒng)沒有嚴(yán)格的定義,但復(fù)雜系統(tǒng)所具有的特征是明確的,包括分形結(jié)構(gòu)、自組織臨界性、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等基本特征。本文將運(yùn)用復(fù)雜性科學(xué)理論和復(fù)雜系統(tǒng)建模工具,研究城市系統(tǒng)的復(fù)雜性特征,包括城市的分形結(jié)構(gòu),城市的自組織及自組織臨界性,以及城市系統(tǒng)中的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等。論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分:1.城市分形結(jié)構(gòu)研究分形結(jié)構(gòu)具有層次性和自相似性,具有空間利用率高,可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛存在于自然界中。人類的活動空間自覺或不自覺地形成了空間的分形結(jié)構(gòu),從建筑到居住環(huán)境,從社區(qū)到整個城市,從城市到城市體系,人類的活動空間具有層次性和自相似性。不僅城市的空間結(jié)構(gòu)具有分形特征,城市中幾乎一切具有整體分布性質(zhì)的事物都具有分形特征,如交通、通信、能源傳輸?shù)扔布O(shè)施,以及公安、銀行、醫(yī)院、學(xué)校等服務(wù)設(shè)施,都相應(yīng)地具有分形特征。研究城市分形特征中的層次性和自相似模式,有助于在城市規(guī)劃過程中優(yōu)化空間結(jié)構(gòu),在城市管理過程中優(yōu)化資源配置。本文在分析城市分形特征的基礎(chǔ)上,利用這些分形特征建立了分形城市模型。模型運(yùn)用分形機(jī)制規(guī)劃城市空間,其中包含一個迭代過程和一個分形過程,迭代過程是一個... 

【文章來源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：171 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

城市的空間拓展：（1）向高空拓展；（2）根據(jù)環(huán)境向周邊拓展

B.Mandelbrot)創(chuàng)立的分形幾何學(xué)，是探索復(fù)雜性然科學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。結(jié)構(gòu)的一門數(shù)學(xué)分枝，傳統(tǒng)的幾何學(xué)可以對光以此為基礎(chǔ)的嚴(yán)密和完整的理論體系。而普遍存是光滑、規(guī)則的，它們通常是錯綜復(fù)雜的，如海云朵、聚合物、天氣模式、大腦皮層褶皺、肺部等等。這些事物利用傳統(tǒng)幾何學(xué)工具幾乎無法描h 設(shè)計(jì)的一條被稱為 Koch 的曲線圖形。設(shè) E0 為以 E0 的中間三分之一線段為底，向上做一個等3)，得一條四段折線 E1；第二步（n=2），對 E1.1 是前 6 步形成的圖形。當(dāng) n ∞ 時，得到 Koch原ch

基于分形的空間規(guī)劃，分形維數(shù)越高，空間布局越不規(guī)范，但空間可達(dá)性越高，如圖2.3 所示�；谌斯ぶ悄芊椒ǎ缛斯ど窠�(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法等，可以建立虛擬城市模型，如圖 2.4 是通過遺傳算法建立的虛擬城市模型。有些的城市模型綜合運(yùn)用了兩種或兩種以上方法。如圖 2.5 是運(yùn)用經(jīng)典分形方法 L-系統(tǒng)和遺傳算法結(jié)合，建立了虛擬城市模型。2.4.2 工具建立城市模型常用的基本建模工具有元胞自動機(jī)、多 AGENT 系統(tǒng)、分形生成工具以及其他軟計(jì)算方法。在 3.3 節(jié)城市模型研究現(xiàn)狀中我們將了解，多數(shù)城市模型是上述基本建模工具的組合。下面我們簡要介紹這些基本建模工具。1．元細(xì)自動機(jī)（Cellular Automata）元胞自動機(jī)(Cellular Automata，簡稱 CA) 最初由數(shù)學(xué)家 Stanislaw M. Ulam（1909-1984）與 John von Neumann（1903-1957）于上世紀(jì) 50 年代提出。元胞自動機(jī)是一個離散型動力系統(tǒng)（ Discrete Dynamical Systems）。在上世紀(jì) 40 年代，Von Neumann 提出存儲程序式計(jì)算機(jī)后，就對自我復(fù)制機(jī)發(fā)生興趣。Von Neumann認(rèn)為存儲程序式計(jì)算機(jī)在理論上可以進(jìn)行自我復(fù)制，并在這一研究過程中提出了元胞自動機(jī)的概念。當(dāng)元胞自動機(jī)在電腦上模擬的時候，幾乎可以復(fù)制出類似于自然界中實(shí)際發(fā)生的現(xiàn)象，這使元胞自動機(jī)成為了研究復(fù)雜系統(tǒng)行為的最初理論框架。由此，計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Christopher Langton1987 年在 LosAlamos 國家圖書館召開的“生成以圖 2.3：從左到右


本文編號：3221541