基于GIS的城市空间扩展研究

城市规划论文 GIS论文 应用于城市规划的GIS论文
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长期以来,由于缺乏坚实的数据基础设施和定量研究方法,我国城市空间扩展研究仍然囿于描述性研究、指标测算和总量估算,缺乏系统的空间与微观研究,因而也就不能深入地揭城市空间的发展变化,特别是城市规划管理影响城市发展的微观机制和空间动态,从而导致了城市规划的评估、反馈与调整等方面的工作跟不上现代城市规划管理发展的需要,严重地影响了城市规划的实施效果、城市规划的科学性以及城市政府对城市空间发展的管理能力。计算机技术的发展、地理信息系统的普及和城市基础数据库的建立为解决以上问题奠定了技术基础。计算机硬件发展和软件系统的设计技术提高,使得复杂数据的运算成本大大降低,而地理信息系统的发展和城市基础地理信息系统的普及为城市提供了模拟需要的数据,增强城市形态预测的科学性。本文首先介绍了基于GIS城市空间扩展研究充分的理论和技术基础。学科交叉理论、城市规划技术论、综合论、实践论成为二者结合的理论基础。在技术基础上,一方面,城市空间扩展研究自身的特点对信息时代新技术有着十分迫切的需求,这使得其科学性、理性化在传统规划技术手段上有了大幅度的提高;另一方面,GIS技术凭借其强大的功能,为城市空间扩展研究奠定了坚实的技术基础,为二者的共同发展提供了广阔的前景。利用GIS进行城市空间扩展研究是GIS应用于城市规划的新兴领域。论文在对基于GIS城市空间扩展研究充分的理论和技术基础进行阐述后,回顾了城市模拟模型的发展历程和主要类型,介绍了美国伯克利加州大学基于GIS平台的城市空间扩展模拟模型研究。同时以CUFⅡ城市发展模拟模型为例,阐述了它的工作原理、逻辑框架、技术路线,将这些内容同传统城市规划技术手段进行对比,总结出CUFⅡ城市发展模拟模型的特点以及优点,并对GIS应用于城市空间扩展研究的前景做出了理性的预测及分析。论文最后对CUFⅡ城市发展模拟模型的未来进行了展望,阐明了其发展优越性和未来的发展空间,并对城市空间扩展研究与GIS结合的多源发展趋势和城市空间扩展研究应用GIS的先进方面进行了深入研究和探讨。
中文摘要第2-3页
Abstract第3-4页
第一章 研究背景第10-24页
    1.1 城市规划领域背景——城市空间扩展研究现状分析第10-14页
        1.1.1 空间扩展影响要素:系统化与要素化之间的平衡第11-12页
            1.1.1.1 一个或几个影响要素第11页
            1.1.1.2 系统化归纳和分类第11-12页
        1.1.2 空间扩展原则:潜在的决策过程要素第12页
        1.1.3 空间扩展方式:三种基本模式第12页
        1.1.4 空间扩展分析方法第12-13页
            1.1.4.1 确定城市发展模式和扩展方向轴第12页
            1.1.4.2 进行用地适宜性评价及方案比选第12-13页
            1.1.4.3 确定城市扩展方向及规划结构第13页
            1.1.4.4 对空间扩展的影响要素进行分析第13页
        1.1.5 城市空间扩展现状研究评价第13-14页
            1.1.5.1 在空间格局方面没有考虑或考虑较少第13页
            1.1.5.2 空间衔接不够第13页
            1.1.5.3 缺乏统一的量化分析模型第13-14页
    1.2 GIS领域背景——迅速发展的GIS第14-16页
        1.2.1 世界GIS发展历程第14-16页
        1.2.2 我国GIS发展历程第16页
    1.3 本文研究的内容、方法、框架与意义第16-20页
        1.3.1 研究内容第16-17页
        1.3.2 研究思路与方法第17-18页
            1.3.2.1 研究思路第17页
            1.3.2.2 数学模型研究方法第17-18页
        1.3.3 研究框架第18页
        1.3.4 研究意义第18-20页
            1.3.4.1 促进城市空间“理性增长”第18-19页
            1.3.4.2 应对城市规划的复杂性第19页
            1.3.4.3 保障城市总体规划的实施第19-20页
            1.3.4.4 提升城市规划管理现代化水平第20页
    1.4 概念释义第20-23页
        1.4.1 GIS相关概念第20-22页
            1.4.1.1 GIS的概念第20-21页
            1.4.1.2 GIS的硬件环境第21-22页
            1.4.1.3 GIS的软件环境第22页
        1.4.2 城市模拟第22-23页
        1.4.3 应用于城市规划的GIS系统第23页
    1.5 本章小结第23-24页
第二章 基于GIS城市空间扩展研究的理论及技术基础第24-33页
    2.1 理论基础第24-26页
        2.1.1 学科交叉理论第24-25页
            2.1.1.1 学科交叉的概念第24页
            2.1.1.2 学科交叉促进众多交叉科学前沿的产生第24页
            2.1.1.3 学科交叉有利于解决综合性问题第24-25页
        2.1.2 城市规划技术论第25-26页
        2.1.3 城市规划实践论第26页
        2.1.4 城市规划综合论第26页
    2.2 技术基础第26-30页
        2.2.1 GIS在城市规划中的应用概述第27页
        2.2.2 GIS应用于城市规划的发展历程第27-28页
        2.2.3 GIS对城市空间扩展规划方案的作用第28页
            2.2.3.1 规划方案的建立第28页
            2.2.3.2 规划方案的选择第28页
            2.2.3.3 规划的实现第28页
            2.2.3.4 规划的评价、监督和反馈第28页
        2.2.4 应用于城市空间扩展研究的GIS功能第28-30页
            2.2.4.1 现状分析功能第29页
            2.2.4.2 空间查询和空间分析功能第29页
            2.2.4.3 综合分析评价功能第29页
            2.2.4.4 建模和预测功能第29-30页
    2.3 信息时代的城市空间扩展研究第30-32页
        2.3.1 信息时代对城市空间扩展研究的要求第30-31页
            2.3.1.1 城市土地管理体制的创新第30页
            2.3.1.2 城市土地增长极的重新思考第30页
            2.3.1.3 注重城市的绿色设计第30页
            2.3.1.4 注重城市非物质空间规划第30-31页
            2.3.1.5 利用网络技术提高规划设计水平第31页
        2.3.2 与城市空间扩展研究相关的信息技术第31-32页
            2.3.2.1 因特网技术第31页
            2.3.2.2 规划基础数据采集技术第31-32页
            2.3.2.3 GIS与CAD技术第32页
            2.3.2.4 虚拟现实技术第32页
    2.4 本章小结第32-33页
第三章 城市空间增长模拟模型——以美国伯克利加州大学基于GIS平台的城市土地增长模拟模型为例第33-51页
    3.1 城市模拟模型发展历程第33页
    3.2 城市动态模拟模型的类型第33-35页
        3.2.1 宏观模型第34页
        3.2.2 微观模型第34页
        3.2.3 主体模型第34-35页
    3.3 CUF系列城市发展模型简介第35页
    3.4 CUFⅡ城市增长模拟模型的原理第35-37页
        3.4.1 模型说明第35-36页
            3.4.1.1 模型目标第35-36页
            3.4.1.2 空间范围第36页
            3.4.1.3 时间范围第36页
            3.4.1.4 空间格网第36页
            3.4.1.5 模型校准第36页
        3.4.2 因变量/自变量定义第36-37页
            3.4.2.1 因变量第36页
            3.4.2.2 值域变化第36页
            3.4.2.3 数据基础第36页
            3.4.2.4 站点采样第36页
            3.4.2.5 自变量I自然地理条件第36页
            3.4.2.6 地形坡度第36页
            3.4.2.7 自变量II交通通达性第36-37页
        3.4.3 采集途径第37页
            3.4.3.1 人口密度法第37页
            3.4.3.2 土地利用法第37页
            3.4.3.3 遥感判读法第37页
            3.4.3.4 目视法(或者经验法)第37页
            3.4.3.5 建立城市域范围的数字高程模型DEM的方法第37页
        3.4.4 数据源第37页
    3.5 CUFⅡ的逻辑框架第37-38页
    3.6 “七步法”技术路线第38-41页
        3.6.1 问题定义第38页
        3.6.2 问题概念化第38-39页
            3.6.2.1 时间与空间尺度第38页
            3.6.2.2 因变量与自变量第38-39页
            3.6.2.3 政策预景第39页
            3.6.2.4 函数形式第39页
        3.6.3 数据规范化第39页
            3.6.3.1 空间数据库建立第39页
            3.6.3.2 站点采样第39页
        3.6.4 模型校准第39页
        3.6.5 软件开发、模型设定与运算第39页
        3.6.6 结果可视化与分析应用第39-40页
        3.6.7 两个假定第40-41页
            3.6.7.1 假定没有垄断和战略性行为第40页
            3.6.7.2 假定城市土地利用变化主要由需求和立地条件决定第40-41页
    3.7 CUFⅡ的特点第41-44页
        3.7.1 多种土地类型第41-42页
            3.7.1.1 传统规划中的土地类型第41页
            3.7.1.2 CUFⅡ的土地类型第41-42页
        3.7.2 单元格的使用第42页
            3.7.2.1 传统规划的用地单位第42页
            3.7.2.2 CUFⅡ的空间单位第42页
        3.7.3 竞标的引入第42-43页
            3.7.3.1 传统规划对竞标的利用第42页
            3.7.3.2 CUFⅡ竞标的引入第42-43页
        3.7.4 根据历史经验的校准第43-44页
            3.7.4.1 传统规划的经验校准第43-44页
            3.7.4.2 CUFⅡ根据历史经验的校准第44页
        3.7.5 政策因子第44页
    3.8 CUFⅡ对加州城市空间的预测第44-49页
    3.9 CUFⅡ城市增长模拟模型的优点第49-50页
        3.9.1 通过模拟土地再开发竞标过程获得最佳站点第49页
        3.9.2 基础设施影响的引入第49页
        3.9.3 土地利用的邻域效应第49-50页
        3.9.4 土地混合使用的外部性和邻近效应第50页
    3.10 本章小结第50-51页
第四章 结合GIS的城市土地扩展研究未来展望第51-63页
    4.1 CUFⅡ城市模拟模型的未来第51-54页
        4.1.1 CUFⅡ城市模拟模型发展优越性第51-52页
            4.1.1.1 结构简洁第51页
            4.1.1.2 尺度精细第51页
            4.1.1.3 数据容易获得第51-52页
            4.1.1.4 概念正确第52页
            4.1.1.5 变量关系的处理第52页
            4.1.1.6 算法不机械第52页
            4.1.1.7 成本相对较低第52页
        4.1.2 CUFⅡ城市模拟模型的发展空间第52-54页
            4.1.2.1 空间自相关第52-53页
            4.1.2.2 房地产价格的获取第53-54页
            4.1.2.3 主体的确定第54页
    4.2 城市空间扩展研究与GIS结合的多源发展趋势第54-58页
        4.2.1 改变规划工作方式的城市Web GIS第54-56页
        4.2.2 GIS协助城市城市空间海量数据管理第56-57页
        4.2.3 高分辨率城市空间遥感与GIS结合第57页
        4.2.4 城市空间扩展研究中的三维GIS与虚拟现实第57-58页
        4.2.5 GIS对城市空间扩展研究的“倍增器”作用第58页
    4.3 城市空间扩展研究应用GIS的进步第58-60页
        4.3.1 多样性的数据类型和多层性的服务对象第58-59页
        4.3.2 精度高、现时性强第59页
        4.3.3 模型化、智能化和多功能性第59页
        4.3.4 与办公自动化的一体化第59-60页
        4.3.5 严格的层次结构和高度统一的规范标准第60页
        4.3.6 强烈的实用化需求第60页
    4.4 GIS与城市空间扩展研究结合面临的问题第60-62页
        4.4.1 研究组织机构第60-61页
        4.4.2 数据第61页
            4.4.2.1 可获得数据的匮乏第61页
            4.4.2.2 数据的质量低下第61页
        4.4.3 系统的不断更新第61-62页
    4.5 本章小结第62-63页
结语第63-64页
参考文献第64-66页
致谢第66页
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