武汉城市群空间分形特征动态变化研究
：城市群的空间分布显示出统计分形的特点时，表明该城市群空间分布呈现无标度性，因此可以使用分形维数来测量这种无标度性。本文将中部典型的武汉城市群作为研究对象，使用分形维数之一——关联维数来研究城市群空间分形特征。首先通过Google Earth获取2004年和2014年的相关地理数据，计算城市之间的两两距离，并进一步计算城市群的关联维数，以此探讨武汉城市群空间分布的相关性，研究十年间空间分形特征的动态变化。研究结果表明：首先，武汉城市群属于以一个城市（武汉）为中心放射状分布的一种城市群类型；其次，2004——2014年十年间，武汉城市群公路和铁路网的不断加强和完善，使得城市群内部9个城市的相互作用越来越强，城市群的通达性越来越好，关联度越来越高，城市群的相关性也越来越好。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 研究区域概况 3
2 研究方法 3
3 数据来源 4
3.1 社会经济数据 4
3.2 地理数据 4
4 计算结果 4
4.1 2014年武汉城市群空间分布的关联维数 4
4.1.1 基于乌鸦距离的2014年武汉城市群关联维数 5
4.1.2 基于乳牛距离的2014年武汉城市群关联维数 6
4.2 武汉城市群关联维数的动态变化 7
4.2.1 基于乳牛距离的2004年武汉城市群关联维数 7
4.2.2 关联维数变化趋势 8
5 分析与讨论 8
5.1 分析 8
5.1.1 武汉城市群的空间分布特性 8
5.1.2 武汉城市群的空间相关性 8
5.2 讨论 9
5.2.1 关于城市群发展的讨论 9
5.2.2 不足之处 10
致谢 11
参考文献 12
武汉城市群空间分形特征动态变化研究
引言
引言
我国在改革开放之后，城市化进程不断加快，拥有不同规模、
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
不同特点的城市群陆续出现。起初，我国东部先后出现了长三角、珠三角、京津冀城市群。随后，在我国的中部，又相继出现了中原城市群、武汉城市群、长株潭城市群这三大城市群。到目前为止，城市群的数量依旧持续增加，它充当着区域经济发展的龙头，带动着全国各地飞速发展。城市群是多城市的集合，它的形成是经济发展和产业布局的的客观反映[1]，同时各个城市群又分别具备其自身的特点。随着城市群的日渐成熟，我国学者对于城市群的研究日渐增多，研究体系也日趋完善。一直以来，众多学科领域，包括地理学、经济学、城市规划学等，都把对城市群的相关研究作为热门研究内容，尤其是城市群的空间结构及其优化、城市群里各要素的职能分配、产业集聚和扩散等方面均备受学术界关注。与中西部城市群不同，我国东部沿海地区城市群最早作为国家外向型经济的主要地区，受改革开放浪潮的影响较大，加上它们的区位优势比较特别，城市群的发展相对更成熟，空间结构也相对较为完整，因此，长期以来，大多数学者多将研究重点放在成熟期的东部沿海地区城市群——长三角、珠三角、京津冀城市群，关于东部沿海城市群的研究文献也就相对较多，对中部城市群如武汉城市群等中部典型城市群的研究不多，因此中部的城市群起步较晚，加上相关研究较少，导致中部的城市群发展进程比东部城市群缓慢。东部沿海城市群众多成熟的研究虽然对中部城市群的研究具有一定的借鉴意义，但由于各个城市群有着自身的特点，所以，这些成熟的研究并不完全适用于中部城市群的发展，缺少相关实例研究加以参考，众多发展势头迅猛、有着自身区域特性的中部城市群，也只能慢慢探索适合自身的发展道路。
一般来讲，城市群的空间分布显示出统计分形的特点时，表明该城市群空间分布呈现无标度性[2]，通常采用描绘分形的有效参数[3]——分形维数去测算分形。有关城市群和分形理论方面的研究，国外比我国更早一些。在国外，分形理论最早是美国科学家曼得尔布罗特(B.B.Mandelbrot)创立的[4]。英国学者M.Batty的一篇题为《作为分形城市：形态与功能的几何学》的研究著作，将城市和分形联系起来，标志着分形城市概念的萌芽[5]。在我国，分形理论最早在地貌学[6]和人文地理学[7]等领域广泛应用。我国运用分形维数来研究城市群，则是最早始于刘继生等国内学者所做的相关研究，之后分形理论运用于城市群研究的实例便逐渐增多。针对城市群的空间分布，大多数学者通常采用三种分形维数来研究，其中关联维数就是被用来探讨分析研究对象的相关性的。具体的研究实例如：王良健等运用分形模型对长株潭城市群的空间结构进行了定量分析[8]，伍笛笛采用分形模型在对四川城镇体系以及城市群进行计算和探讨之后，描绘了上述所研究的城镇体系与城市群规模结构和空间分布显示出的特点[9]，方大春等采用分形维数的方法，以交通距离代替空间距离，研究了基于高铁的城市群的空间向心性和关联性[10]。
虽说学者对于中部地区城市群的探究较少，对武汉城市群的研究更是不多，但依然有一些极具参考价值的文献，如王珺将空间结构作为出发点研究了武汉城市群[11]，方创琳基于对武汉城市群的战略发展加以探究，设计出了合理分配9个城市的产业并加强城市产业协作的方案[12]、赵婷依据区域空间结构演变和城市群布局理论，研究了武汉城市群的城市分布（也就是空间结构）[13]等，这些研究主要是围绕武汉城市群的城市分布特征、结构的演化以及产业分工来展开的，并没有针对武汉城市群空间分布上的相关的分形特点加以深入研究。本文借鉴其他研究城市群分形特征所采用的方法，通过一种学者们常用的分形维数——关联维数来研究城市群空间分形特征，将中部典型的武汉城市群作为研究对象，从Google Earth上获取2004年和2014年武汉城市群相关地理数据，来计算关联维数，探讨武汉城市群的相关性，研究十年间空间分形特征的动态变化，为武汉城市群及其同类型城市群的进一步发展提供理论依据和参考。
1 研究区域概况
武汉城市群，也称为“1+8”武汉城市圈，位于湖北东部，拥有的土地达5.78万平方公里（约占湖北行政区域总面积的31%）[12]，由9个城市及其它们下辖的24个县（市、区）组成，9个城市分别是武汉、鄂州、仙桃、孝感、黄石、潜江、黄冈、咸宁、天门[14]，它们的大致分布如图1。
图1 武汉城市群9个城市大致分布图
2003年11月，“推进武汉城市圈建设”研讨会在湖北武汉市召开，“武汉城市圈”的概念也首次在如此正式的场合上出现。2007年12月14日，关于武汉城市群申请作为“全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区”这一事件得到中央审批。武汉是我国中部最大的城市之一，武汉城市群是湖北发展最快的地域，同时也是我国中部发展比较快速的地方之一。2014年，武汉城市群的GDP总量达17265.15亿元，占2014年湖北GDP总量的63.06%，同年，在武汉城市群的常住人口总量占整个湖北省的53.11%，可见，虽然拥有的土地面积不到湖北土地面积的三分之一，但9个城市却集聚湖北省一半以上人口、创造了湖北省六成以上的GDP总量，整个武汉城市群因此在湖北的社会发展中占据着举足轻重的地位。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 研究区域概况 3
2 研究方法 3
3 数据来源 4
3.1 社会经济数据 4
3.2 地理数据 4
4 计算结果 4
4.1 2014年武汉城市群空间分布的关联维数 4
4.1.1 基于乌鸦距离的2014年武汉城市群关联维数 5
4.1.2 基于乳牛距离的2014年武汉城市群关联维数 6
4.2 武汉城市群关联维数的动态变化 7
4.2.1 基于乳牛距离的2004年武汉城市群关联维数 7
4.2.2 关联维数变化趋势 8
5 分析与讨论 8
5.1 分析 8
5.1.1 武汉城市群的空间分布特性 8
5.1.2 武汉城市群的空间相关性 8
5.2 讨论 9
5.2.1 关于城市群发展的讨论 9
5.2.2 不足之处 10
致谢 11
参考文献 12
武汉城市群空间分形特征动态变化研究
引言
引言
我国在改革开放之后，城市化进程不断加快，拥有不同规模、
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
不同特点的城市群陆续出现。起初，我国东部先后出现了长三角、珠三角、京津冀城市群。随后，在我国的中部，又相继出现了中原城市群、武汉城市群、长株潭城市群这三大城市群。到目前为止，城市群的数量依旧持续增加，它充当着区域经济发展的龙头，带动着全国各地飞速发展。城市群是多城市的集合，它的形成是经济发展和产业布局的的客观反映[1]，同时各个城市群又分别具备其自身的特点。随着城市群的日渐成熟，我国学者对于城市群的研究日渐增多，研究体系也日趋完善。一直以来，众多学科领域，包括地理学、经济学、城市规划学等，都把对城市群的相关研究作为热门研究内容，尤其是城市群的空间结构及其优化、城市群里各要素的职能分配、产业集聚和扩散等方面均备受学术界关注。与中西部城市群不同，我国东部沿海地区城市群最早作为国家外向型经济的主要地区，受改革开放浪潮的影响较大，加上它们的区位优势比较特别，城市群的发展相对更成熟，空间结构也相对较为完整，因此，长期以来，大多数学者多将研究重点放在成熟期的东部沿海地区城市群——长三角、珠三角、京津冀城市群，关于东部沿海城市群的研究文献也就相对较多，对中部城市群如武汉城市群等中部典型城市群的研究不多，因此中部的城市群起步较晚，加上相关研究较少，导致中部的城市群发展进程比东部城市群缓慢。东部沿海城市群众多成熟的研究虽然对中部城市群的研究具有一定的借鉴意义，但由于各个城市群有着自身的特点，所以，这些成熟的研究并不完全适用于中部城市群的发展，缺少相关实例研究加以参考，众多发展势头迅猛、有着自身区域特性的中部城市群，也只能慢慢探索适合自身的发展道路。
一般来讲，城市群的空间分布显示出统计分形的特点时，表明该城市群空间分布呈现无标度性[2]，通常采用描绘分形的有效参数[3]——分形维数去测算分形。有关城市群和分形理论方面的研究，国外比我国更早一些。在国外，分形理论最早是美国科学家曼得尔布罗特(B.B.Mandelbrot)创立的[4]。英国学者M.Batty的一篇题为《作为分形城市：形态与功能的几何学》的研究著作，将城市和分形联系起来，标志着分形城市概念的萌芽[5]。在我国，分形理论最早在地貌学[6]和人文地理学[7]等领域广泛应用。我国运用分形维数来研究城市群，则是最早始于刘继生等国内学者所做的相关研究，之后分形理论运用于城市群研究的实例便逐渐增多。针对城市群的空间分布，大多数学者通常采用三种分形维数来研究，其中关联维数就是被用来探讨分析研究对象的相关性的。具体的研究实例如：王良健等运用分形模型对长株潭城市群的空间结构进行了定量分析[8]，伍笛笛采用分形模型在对四川城镇体系以及城市群进行计算和探讨之后，描绘了上述所研究的城镇体系与城市群规模结构和空间分布显示出的特点[9]，方大春等采用分形维数的方法，以交通距离代替空间距离，研究了基于高铁的城市群的空间向心性和关联性[10]。
虽说学者对于中部地区城市群的探究较少，对武汉城市群的研究更是不多，但依然有一些极具参考价值的文献，如王珺将空间结构作为出发点研究了武汉城市群[11]，方创琳基于对武汉城市群的战略发展加以探究，设计出了合理分配9个城市的产业并加强城市产业协作的方案[12]、赵婷依据区域空间结构演变和城市群布局理论，研究了武汉城市群的城市分布（也就是空间结构）[13]等，这些研究主要是围绕武汉城市群的城市分布特征、结构的演化以及产业分工来展开的，并没有针对武汉城市群空间分布上的相关的分形特点加以深入研究。本文借鉴其他研究城市群分形特征所采用的方法，通过一种学者们常用的分形维数——关联维数来研究城市群空间分形特征，将中部典型的武汉城市群作为研究对象，从Google Earth上获取2004年和2014年武汉城市群相关地理数据，来计算关联维数，探讨武汉城市群的相关性，研究十年间空间分形特征的动态变化，为武汉城市群及其同类型城市群的进一步发展提供理论依据和参考。
1 研究区域概况
武汉城市群，也称为“1+8”武汉城市圈，位于湖北东部，拥有的土地达5.78万平方公里（约占湖北行政区域总面积的31%）[12]，由9个城市及其它们下辖的24个县（市、区）组成，9个城市分别是武汉、鄂州、仙桃、孝感、黄石、潜江、黄冈、咸宁、天门[14]，它们的大致分布如图1。
图1 武汉城市群9个城市大致分布图
2003年11月，“推进武汉城市圈建设”研讨会在湖北武汉市召开，“武汉城市圈”的概念也首次在如此正式的场合上出现。2007年12月14日，关于武汉城市群申请作为“全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区”这一事件得到中央审批。武汉是我国中部最大的城市之一，武汉城市群是湖北发展最快的地域，同时也是我国中部发展比较快速的地方之一。2014年，武汉城市群的GDP总量达17265.15亿元，占2014年湖北GDP总量的63.06%，同年，在武汉城市群的常住人口总量占整个湖北省的53.11%，可见，虽然拥有的土地面积不到湖北土地面积的三分之一，但9个城市却集聚湖北省一半以上人口、创造了湖北省六成以上的GDP总量，整个武汉城市群因此在湖北的社会发展中占据着举足轻重的地位。
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