交通网络β指数增长曲线的Boltzmann模型

从已被验证的城市化水平和交通网络的经验模型出发,提出交通网络β指数的数学模型。基于城市化水平的一次logistic函数,借助数学演绎法,推导出交通网络β指数增长曲线的Boltzmann方程;基于城市化水平的二次logistic函数,推导出交通网络β指数增长曲线的二次Boltzmann方程。前者适用于欧美国家和中国东南沿海地区,后者则适用于中国大陆地区,特别是中国北方地区。该模型具有两个主要功能:1)解释和预测交通网络的发展; 2)有助于交通网络增长过程的分段研究。     

环境剧变、文化断裂与伊克化

人类生存繁衍的过程,是一种环境适应和自身发展的过程.人与环境的相互作用产生了文化,文化是人地关系的一种结果和文明的最高表现形式.一个人群生存的地理环境剧变,传统文化骤断,可能导致该人群的心理孤独和精神蜕变,进而出现"伊克综合症".快速城市化过程则会加重伊克效应.中国在"文化大革命"前后和改革开放之后,先后经历了文化突变和地理环境的剧烈变迁,如今又进入了快速城市化阶段.大量社会现象表明,中国部分人群出现了伊克化的不良征兆.如果不能及早认识伊克化的严重后果并考虑应对策略,则伊克化过程将与城市化过程一起,诱发中国社会的畸形成长以及地理空间上的病态格局.     

淮河流域未发育完整城镇体系的历史和地理原因

中国的城镇体系与江河流域形成了较好的对应关系,但淮河流域是一个例外——淮河流域从古到今似乎从未形成完整的城镇体系.一个解释是,由于黄河与淮河水系的相互作用,破坏了淮河流域城镇体系发育的自然条件(天灾论点).作者通过历史资料分析,提出另外一种解释:对于农业社会而言,城镇体系的发展需要漫长的时间,但由于极权政治导致的体制固有缺陷,中国历史演化很难维持百年以上的和平.淮河流域之所以没有发育成完整的城镇体系,主要原因是战争的破坏作用(人祸论点),而不是黄河泛淮.淮河水系是中国南北的自然和人文地理分界线,在政治地理和军事地理方面都具有非常重要的战略地位.由于历史上各种政治势力的南征北伐常常扫荡淮河流域,城镇体系在此地无法平稳地发育成型.     

城镇等级体系的Beckmann模型与三参数Zipf定律的数理关系——Beckmann城镇等级 - 规模模型的分形与分维

从基于中心地体系的Beckmann城镇等级－－规模模型Pm=RKSm-1/(1-K)^m出发，通过序列的对称性分析，导出三参数Zipt模型P（N）＝C（N－α）^-dz，证明了参数dz的分维性质（dz=1/D)，以及Beckmann模型与Davis二倍数规律的等价性，进而借助基于Beckmann模型的城镇化水平公式Z＝KS／（K＋S－1）的单调增减性规律论证，中心地的“等级阶梯”必将向Zipt式位序0－规模分布自然演化。     

城市位序—规模问题的分形理论初探：Zipf定律的理论来源,异？…

从城市动力系统的一般模型出发，引出城市体系异速生长的Ｂｅｃｋｍａｎｎ方程并将其推广到一般形式，同时导出城市规模分布的Ｐａｒｅｔｏ公式，从而建立了Ｚｉｐｆ定律的理论基础；     

河南省城市化和城市体系等级结构优化的Zipf维数分析

和地理分形理论研究了河南省城市化过程中城市 系等级结构变化的基本特征。     

城市、分形与空间复杂性探索

首先阐明空间复杂性的来龙去脉，包括复杂系统与复杂性的关系，空间复杂性与自组织临界性的等价性等。其次论证分形是刻画空间复杂性的有效工具：由于城市系统是一种具有分形性质的复杂空间系统，而分雏则是联系复杂性度量的重要参量，借助分形思想探索城市地理系统的复杂性和奇异性顺理成章。最后阐述城市系统空间复杂性的临界判据和研究方法。3大判据(分形结构、1/f噪声和位序-规模分布)对应着城市系统的3类空间结构，空间复杂性和复杂化研究必须将数学模式、理论探讨和模拟实验乃至计算方法有效结合才能取得实质性的理论进展。     

基于Euler公式的无尺度分布Gini系数估计公式

为了解决集中化指数代替Gini系数度量规模和空间分布不平衡引发的偏差问题, 提出一个Gini系数的近似估计思路。针对社会经济系统中的无尺度分布现象, 借助Euler公式, 基于Zipf定律, 推导一个累积分布的对数函数, 据此构造一个Gini系数的近似估计公式。将此公式应用于京津冀城镇体系, 借助夜晚灯光数据计算22年的Gini系数。结果表明Gini系数与集中化指数存在显著差异。由此得出结论: 集中化指数适用于有尺度分布现象, 所提新方法则适用于无尺度分布现象。研究结果有助于认识不平衡测度的适用范围, 并可为进一步发展Gini系数的直接估计方法提供参考。     

城市人口-城区面积异速生长模型的理论基础、推广形式及其实证分析

从基于广义Beckmann Davis模型的关于城市人口规模分布的三参数Zipf模型P(r) =C(r-α) -dz 和城市人口 城区面积的异速生长定律A(r) =aP(r) b 出发 ,导出关于城区面积规模分布的三参数Zipf模型A(r) =K(r -α) -d,然后将它们还原为一组奇异对称序列 :Pm =P1λ1-m,Am=A1γ1-m,fm =f1δm -1,从这一组几何级数序列出发推导出城市人口 城区面积异速生长模型的一般形式 ,进而证明 :当令Ps =∑rP(r)、As =∑rA(r)时 ,下式成立 :As(t)∝Ps(t)bs,且当λ≤δ、γ≤δ ,即城市规模分布的分维D≥ 1时 ,标度因子bs =1;当λ >δ ,γ>δ ,即分维D <1时 ,有bs=(d - 1) / (dz- 1) ,从而将城市人口 城区面积异速生长关系推广到城市体系的总量分析领域 ,并且发现bs =(lnA1-lna) /lnP1,即城市体系总量的异速生长系数在理论上等于最大城市的异速生长系数 .以河南省的城市和城市体系为检验对象对本文的理论推导结果进行了实证分析 .     

异速生长定律与城市郊区化的分维刻画

从关于城市人口密度衰减的Smeed模型出发导出城市人口-城区面积异速生长关系式，然后导出刻画城市人口郊区化的Bradford—Kelejian模型；基于前述结果，从Beckmann城市体系异速生长方程出发导出反映城市郊区化的Mills模型，从而建立了Bradford—Kelejian模型、Mills模型与Smeed模型及其参数与分形维数的数理关系．文章证明．关于城市密度的Clark模型不能与Bradford—Kelejian模型及Mills模型有效沟通；进而揭示：Bradford—Kelejian模型和Mills模型的理论基础在于城市结构的自相似性质即分数维特征．城市人口的负指数分布最终会通过自组织机制向呈现幂指数分布的分形几何结构演化。