运用讯息熵理论验证区域环境中城镇系统之人口发展与变化－以桃园.pdfVIP

環境教育學刊 第八期 運用訊息熵理論驗證區域環境中城鎮系統之人口發展與變化－以桃園地區為例 運用訊息熵理論驗證區域環境中 城鎮系統之人口發展與變化 －以桃園地區為例 ＊ 徐天佑 摘 要 人口為環境中甚為重要的影響因子之一，而城市規模大小與人口的增減，關係城市環境未來 的發展，一地區中各城市中的人口變化，可視為有元素或能量由內部或外部注入或離開該城市系 統，對城市的興衰有甚大關聯，如何以定量的方式量度，並展現人口流量對城市發展的變化，是 本研究的重點。熵在物理中代表系統作功的能力，系統分布越有秩序時亂度越小，其熵值越小， 系統對外界作功能力越強。當系統的熵值變小時，必定有能量進入系統，使得系統變為有秩序或 是朝某特定方向發展。當系統的熵值增加時，則系統對外界釋放能量，使得系統變為無秩序開始 混合或是朝均勻方向發展。城市的功能及變化有其特定的規律，因此可將城市視為一種系統，如 能測量區域內的城市熵值變化，便可暸解城市發展是朝某特定方向發展即物理中的有秩，或是均 勻發展即物理中的無秩。因城市人口訊息變化的計算方式，為藉用訊息理論中之訊息熵計算式， 與統計熱力學中平衡狀態統計熵的計算式相類同，故命名為城市人口訊息熵。以區域中城市人口 變化而言，在各城市中人口之増減變化是否朝某特定城鎮發展或是均勻發展，可以從城市人口訊 息熵變化加以檢視驗證，且可視為另一種較客觀的衡量指標。本文利用訊息熵探討桃園地區城鎮 人口的流動變化，並驗證訊息熵在城鎮人口變化的實用性。 關鍵詞：訊息熵 城市系統 人口變遷 ＊ 中國文化大學地學所博士生。 1 環境教育學刊 第八期 壹、前言 並以桃園地區人口變化為例計算城市人口訊 息熵的變化，以驗證其實用性。 環境中有關人口的變化為一相當重要的影 響因子，人口發展變化由馬爾薩斯（Malthus, 貳、熵之有關文獻探討 1798 ）提出人口論後，不斷有新理論提出修 訂，從 Logstic 模式可知族群增長有其極限（中 熵在物理中代表系統的亂度，系統混合越 國文化大學 1999 ），亦即物種的最大承載量。 均勻越無秩（disorder ），代表亂度越大，其相 另物種受外力影響之動力模式，可預知外力作 對熵值越大，系統對外作功能力越小。系統分 用對物種的影響，如 Volterraru 競爭共存動力 布越有秩（order ），代表亂度越小，其相對之 模式可解釋物種循環發展過程（林振山、袁林 熵值越小，系統對外作功能力越大。當系統的 旺、吳得安 2003 ）。後Nebel 及 Wright （1993） 熵值減小時，必定有外力對系統作功，使得系 提出人口演化模式，人口由早期高出生、高死 統變為有秩序或是朝某方向發展，當系統的熵 亡演變至低出生、低死亡之過程，解釋了現代 值增加時，則系統對外作功，使得系統變為無 高度發展國家的人口演變發展，而王恩勇、趙 秩序或是系統內部混合朝均勻方向發展。系統 榮、張小林、劉繼生、李貴才、韓茂莉（2002 ） 之有秩、無秩及熵變化，可以圖書館為例加以 則將人口的增長的動力歸功於三方面：(1) 自然 說明，以物理觀點而言，圖書館是系統的一 環境與人口成長，(2)人口的構成與成長，(3) 種，館中之書籍在剛購入時，各種書籍並無歸 人口政策與成長，探討人口成長的各種機制。 類及按編號排列，顯得雜亂無秩序，或者相同 通