宁夏城镇体系分形结构的初步研究.docVIP

宁夏城镇体系分形结构的初步研究 第28卷第2期 VoI.28NO.2 宁夏大学(自然科学版) JournalofNingxiaUniversity(NaturalScienceEdition) 2007年6月 Jun.2007 文章编号:0253—2328(2007)02—0184—05 宁夏城镇体系分形结构的初步研究 樊新刚,文琦,米文宝. (1_宁夏大学科学技术处,宁夏银川750021;2.成阳师范学院资源环境与城市科学系,陕西成阳712000; 3.宁夏大学资源环境学院,宁夏银川750021;4.宁夏大学草业科学研究所,宁夏银川750021) 摘要:利用分形理论,结合区域实际情况,分析了宁夏城镇体系规模等级结构及空间分布的特征,发现该体系中 各等级规模的城镇数量比例有明显的层次性和可划分性,但整体处于内部结构均衡的初级发展阶段,未达到泛城 镇化水平,城镇体系主要沿黄河两岸呈条带状分布,在北部灌区较为紧密,城镇间的物质,能源,信息交换强度较 大,带动着全区经济发展的结论.提出了加快城镇体系增长极的培养,开发建设沿黄河城镇带以带动城镇体系发 展,大力发展非农产业,建设农村特色小城镇的对策. 关键词:宁夏;城镇体系;分形理论;规模等级结构;空间结构 分类号:(中图)X321文献标志码:A 城镇体系是指一定区域范围内相互联系,相互制 约,存在着能流,物流和信息流的城镇群所构成的系 统.目前,从空间角度的城镇体系研究,一般包括城镇 规模等级和空间分布体系2部分[1].研究表明,城镇体 系的空间结构和规模等级结构都存在无标度性,具有 分形特征l2],运用分形理论可以对城镇体系的内部结 构和总体分布状况进行分析.分形理论(FractalStud— ies)是当代理论地理学的前沿,其中城镇体系是国内地 理分形研究的突出领域,较为成熟[3].本文以非农业人 口数量为测度标准,利用分形理论方法分析宁夏2O个 城镇的规模及空间分布状况,以期深入了解宁夏城镇 体系结构,并寻找到激发其快速发展的内在动力机制, 为制定宁夏城镇发展规划提供依据. 1分形理论及其在城镇体系研究中的 应用 1.1分形理论概述 分形是指其组成部分以某种方式与整体相似的 几何形态,或者是在很宽的尺度范围内,无特征尺度 却有自相似和自仿射性的一种现象[4].2O世纪7O 年代中期,美国科学家曼德尔布罗特(B.B.Mandel- brot)提出分形理论的概念,用以研究自然界和社会 活动中广泛存在的表现混乱,却在统计上具有组成 部分以某种方式与整体相似的事物. 分形理论有3个重要的特征:①自相似性.即分 形体的局部与局部,局部与整体相似.如弯曲的海岸 线,分支众多的河流,山系中的山脉等.但这种自相 似性并不是完全数学意义上的相似,而是统计的自 相似性,所以经典几何方法不适于研究分形体.②无 特征尺度性.一般情况下,规则形状的几何体存在特 定的数量级,而特定的量级就需要用恰当的尺子去 测量.但由于分形体的形状极不规则,并存在自相似 性,所以,其大小不能用通常的测度(如面积,长度, 体积等)标准来度量.③分维数.是描述分形数量特 征的主要参数,从整体到局部的自相似性决定了分 形体在统计意义上的层次性,因此,分形理论提出了 分维数的测度指数.其定义如下:如果具有大于r的 特征线性尺度的客体数目N满足关系式: N=c/r.. 式中:C表示常数;D表示客体的分维数,则定义一 个分形集,分维数可通过公式两边取对数求得. 1.2分形理论在城镇体系研究中的应用 曼德尔布罗特(B.B.Mandelbrot)曾探讨过城市 位序一规模分布的分维数性质.2O世纪8O年代前期, 收稿日期:2005—06—08 基金项目:宁夏大学青年基金资助项目(QNZ0610) 作者简介:樊新刚(1978一),男,硕士,主要从事城市生态环境与可持续发展研究. *通讯联系人:米文宝(1962-),男,教授,博士,主要从事区域地理,可持续发展与生态学研究,(电子信箱)miwbao@nxu. edu.cn. 第2期樊新刚等:宁夏城镇体系分形结构的初步研究185 S.L.Arlinghans研究了克里斯塔勒的中心地体系, 发现中心地模型具有分形几何结构.P.Frankhouser 和R.Sadler以德国为中心,对世界主要城市的空间 结构进行了分形研究.国内的陈涛,刘继生等基于克 里斯塔勒的中心地理论提出了城镇体系空间结构的 科赫雪花模型,该模型动态地定义了城镇体系的最 优化空间结构,阐明了城镇体系创生和演化的自相 似性法则].蒲欣冬对河西走廊城镇群体的空间分 形特征也作了实证分析『6].分形理论在理论地理学 的基础研究和区域实证研究中有着广泛的应用,对 研究城镇体系结构特征及成长的动力机制,制定了 科学合理的规划方案和成长调控