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1 绪论1

1.1 快速城市化进程中的城市形态特征1

1.1.1 快速城市化进程中城市形态1

1.1.2 城市形态的自组织与城市规划的他组织2

1.1.3 传统城市规划的设计方法变革4

1.1.4 城市形态演化的复杂性与适应性6

1.1.5 中国城市化与国外城市化研究差异7

1.2 研究目标与内容7

1.2.1 研究目标7

1.2.2 研究平台8

1.2.3 研究内容8

1.3 国内外相关理论研究综述10

1.3.1 国外相关理论研究与实践11

1.3.2 国内研究与发展14

1.3.3 研究的问题与未来的发展15

1.4 研究方法与框架16

1.4.1 定性与定量结合的综合集成方法16

1.4.2 研究框架16

2 城市建模的概念与方法18

2.1 城市模型与城市建模18

2.1.1 模型与城市模型18

2.1.2 城市建模的概念19

2.1.3 城市模型的类型与发展19

2.2 城市建模原理与理论20

2.2.1 建模理论方法20

2.2.2 抽象化的选择24

2.2.3 数学模型24

2.3 城市建模的检验与校正25

2.4 城市模型的应用与实践26

2.5 城市模型的新发展——自下而上思想为代表的地理模拟27

2.5.1 地理计算27

2.5.2 地理模拟27

2.6 城市模型的局限性、问题与发展29

2.6.1 城市模型的理论局限性29

2.6.2 城市模型的发展29

3 城市元胞自动机原理和应用30

3.1 城市元胞自动机原理30

3.1.1 城市元胞自动机模型研究的历史背景30

3.1.2 城市元胞自动机的主要元素31

3.1.3 城市元胞自动机的研究方向与应用分类34

3.1.4 城市元胞自动机在城市应用研究中的历史和作用35

3.2 城市元胞自动机模型与GIS的结合37

3.2.1 城市元胞自动机的优势与缺陷37

3.2.2 GIS的优势与缺陷37

3.2.3 GIS与元胞自动机合成的构想与应用37

3.3 几种城市元胞自动机模型38

3.3.1 SLEUTH模型38

3.3.2 Environment Explorer模型38

3.3.3 DUEM模型39

3.3.4 GeoSOS模型40

3.4 元胞自动机模型未来发展框架——元胞自动机、多智能体建模与GIS的结合41

4 基于多智能体技术的建模原理43

4.1 多智能体在城市模型中的应用背景43

4.2 基于多智能体建模44

4.3 智能体建模在城市研究中的应用45

4.4 智能体的定义、特征、规则与环境46

4.4.1 智能体的定义46

4.4.2 智能体的特征47

4.4.3 智能体的行为规则、尺度、时间步与环境47

4.4.4 智能体和环境的分类48

4.5 智能体建模的模拟／建模系统49

4.5.1 基于智能体建模系统49

4.5.2 城市环境建模52

4.6 几种与城市研究关联的智能体模型52

4.6.1 谢林模型及城市居住区的社会分离研究52

4.6.2 糖域模型的扩展研究——城镇体系的形成与结构网络研究53

4.6.3 城市居住用地的扩展与蔓延模型54

4.7 结语54

5 城市元胞自动机和多智能体技术平台56

5.1 SLEUTH模型平台56

5.1.1 SLEUTH模型运行平台56

5.1.2 模型增长环56

5.1.3 模型增长规则57

5.1.4 模型增长系数58

5.1.5 模型数据59

5.1.6 模型运行原理与数据校准60

5.1.7 模型在城市增长研究中的应用潜力62

5.2 多智能体技术平台63

5.3 Repast技术平台64

5.3.1 Repast程序的加载和运行64

5.3.2 程序的参数设定65

5.3.3 模型建构原理65

5.3.4 GIS与Repast的结合66

5.3.5 GIS与基于智能体的建模——Agent Analyst67

5.3.6 邻域数据的获取67

5.3.7 结语68

6 基于智能体建模的西递村落空间自组织演变模拟69

6.1 西递的历史价值与研究意义69

6.1.1 自然条件与历史价值69

6.1.2 历史空间演化分析69

6.2 西递村空间发展的自组织机制70

6.2.1 自然地理条件约束下的村落空间结构的形态依赖70

6.2.2 宗族体系导致村落空间结构非均质性71

6.2.3 风水、行为与文化推动的村落层级空间结构71

6.3 村落空间增长可达性数据的因子权重分析72

6.4 村落空间结构自组织动态演变建模73

6.4.1 智能体的定义73

6.4.2 村落土地增长转换规则的定义76

6.5 建模平台——ABM与GIS的结合77

6.5.1 Repast Simphony平台77

6.5.2 数据准备与操作步骤77

6.6 模拟结果81

6.6.1 道路系统的演变81

6.6.2 空间增长模拟与验证82

6.7 结语84

6.7.1 动态模拟方法与静态分析方法之间的差异84

6.7.2 未来的发展与改进85

6.7.3 小结85

7 城市模型的可行性分析案例：淮安城市演化、管理及问题88

7.1 淮安城市简介88

7.1.1 淮安的城市区位88

7.1.2 淮安城市形态的历史演变88

7.1.3 淮阴城市形态的空间发展演变特征92

7.2 基于SLEUTH模型的淮安城市建模94

7.2.1 空间数据准备94

7.2.2 城市空间生成数据分析95

7.2.3 城市元胞空间敏感度分析与对比97

7.3 淮安城市模型与城市规划管理、评估与预测103

7.3.1 城市空间增长的自组织与他组织103

7.3.2 多分辨率的空间差异问题104

7.3.3 对城市空间非线性发展特征的模拟106

7.3.4 2010—2040年淮安城市空间发展的情景预测107

7.3.5 从城市模型看淮安城市的发展与问题111

8 历史城市多时段城市空间变迁研究案例：南京城市演化、管理及问题113

8.1 南京城市发展历程113

8.1.1 南京的城市区位113

8.1.2 南京的城市自然风貌特征113

8.1.3 南京城市的发展历史113

8.1.4 南京城市空间的结构特征119

8.1.5 1910年后南京城市用地的形态变迁119

8.2 南京城市建模123

8.2.1 研究时段与空间范围123

8.2.2 城市增长模式123

8.2.3 数据准备123

8.2.4 多时段的城市空间生长行为模拟124

8.3 城市空间发展特征与城市形态预测134

8.3.1 南京城市空间发展的多时段变化图谱134

8.3.2 城市总体规划机制下2014—2034年南京都市区空间发展的情景预测137

8.3.3 南京城市空间演化的个性基因146

9 结语：大尺度城市建模与城市规划管理148

9.1 城市规划方案的可行性分析与评估148

9.2 城市模型与城市问题149

9.3 城市模型技术新的发展趋势——个性化149

主要参考文献151

一、著作151

二、中文期刊论文153

三、英文期刊、会议论文154

四、学位论文159