基于城市设计的大尺度城市空间形态研究

在当今中国史无前例的城市化进程中,相当多的中国城市都不同程度地经历了城市规模的急剧扩张．伴随着城市规划的持续编制、修编和实施,城市的功能结构、空间环境、街廓肌理乃至社会等发生了显著的变化,而所有这些都直接发生在某一城市尺度、甚至是发生在某一城市的大尺度空间形态上．本文通过对城市空间形态构成、演进和外显表征的描述和分析,尝试建构城市形态影响要素模型,进而讨论与形态密切相关的城市用地属性及保护、调整和开发潜力．同时,基于城市设计参与良好城市空间形态塑造和建设管理的专业特征,提出针对大尺度城市空间形态的量化评析技术方法,从而为城市政府和规划建设管理部门提供技术支持．     

地理要素多尺度建模的本体分析方法

在利用多比例尺序列地图数据构建地理要素多尺度空间数据库的过程中,需要在多尺度数据模型的概念设计阶段定义客观的地理要素多尺度抽象表达方法、提取出要素及要素间的多尺度联系.鉴于目前对地理要素认知、抽象、定义、表达等各个环节上的多重概念和抽象表达模式的现状,提出基于本体的多尺度建模设计方法;设计多尺度数据模型的三层本体,构建本体驱动的要素多尺度通用建模框架,包括同一尺度模型中要素和要素间关系的抽象和描述方法、不同尺度模型要素间关系的抽象和描述方法等,保证模型不同层面上的通用性、可扩展性、专用性:以路网要素为例验证了该方法的可行性,为多尺度数据建模的研究提供了有益的借鉴思路和方法.     

城市设计干预下基于用地属性相似关系的开发强度决策模型

本文以用地属性及其相似关系评价为基础,揭示了用地开发强度之间相互作用的内在机制,从而结合计算机编程工具初步建立城市设计干预下的用地开发强度动态决策模型.在该模型中,首先根据可建设潜力对每一用地单元进行各项因子评价,如用地性质、可达性、历史地段控制、景观控制等;然后根据因子之间的相似性,建立起地块之间的类比参照关系,即用地条件相似的用地趋向于相似的开发强度.这种参照关系揭示了城市用地开发强度自发的生长规律.这样,通过已知地块的用地开发强度便可计算出未知地块的开发强度.而且,可根据城市设计或政策意图,通过调节系统参数或直接修改局部用地开发强度来积极干预系统状态,而系统的反应又为合理决策提供支持和参考,并启发和辅助城市设计构思.该系统兼顾形态、功能和环境效益的统一,体现了开发强度决策的客观、公平和灵活性.     

用于交通需求组合模型的可达性指标

对于中国许多高人口密度的城市,以可达性为导向的交通规划方法尤为重要.然而,已有的可达性指标只考虑了空间阻隔的影响,忽略了交通运行中出行者的选择行为对可达性的作用.此外,在交通规划中使用交通需求组合模型,其选择行为是基于随机效用理论,从而克服了四步模型存在的选择行为和结果不一致的问题.基于同样的随机效用理论,提出了可达性指标.该指标与交通需求组合模型能有效结合,并反映出行者在不同选择层次上的行为(出行选择、目的地选择、方式选择和路径选择).通过简单的算例,分析了所提出的可达性指标的性质.     

基于Hilbert分形的亚波长空间盘绕型声学超材料

声学超材料因其自然界不存在的奇特性能而展现良好的工程应用前景.本文借鉴自相似分形技术在仿生材料设计领域的成功经验,将Hilbert分形结构应用于亚波长空间盘绕型声学超材料设计.即采用Hilbert分形曲线设计卷曲的声波传播通道,以延长声波传播路径,获取超慢等效声速.能带结构及传递函数的分析结果表明,随着Hilbert分形阶数增加,第一阶带隙频率逐渐降低,且其标准频率远小于1.此外,随着Hilbert分形阶数增加,带隙数量逐渐增多,且总带隙宽度逐渐变大.因此,基于高阶Hilbert分形的空间盘绕型声学超材料为亚波长、多带隙声学滤波器的设计提供了新思路.     

基于用地开发强度决策支持系统的大尺度城市空间形态优化控制

以常州老城为例,介绍了基于用地属性相似关系所研制的2.0版用地开发强度决策支持系统,该系统通过引入体现随机性的相似关系算法,得到各用地开发强度的合理波动区间,该结果基本符合规划决策经验和实际情况,体现了容纳现实偶然性的决策理性.通过振幅调节、参照地块次数、差异度控制和开发强度总值等参数设定,规划设计人员可有效控制系统运行过程和结果,体现城市设计意图,适应不同城市特定情况.在此基础上,结合不同开发强度和用地性质的典型街区模式菜单,尝试建立了一套运用该系统进行大尺度城市空间形态优化控制的技术路线和方法,对于解决我国当前城市发展无序的问题具有重要的现实价值.     

无人机的自主与智能控制

分析研究了无人机的本质与内涵,系统阐述了无人机自主与智能控制的内涵与本质以及二者的关系,提出了无人机自主控制的设计理念和工程实施要素,合理规划了自主智能控制的等级,提出了无人机自主智能控制实现的工程方法与方案,构建了自主智能控制系统工程实现的架构.     

基于时刻表的城市地铁客流均衡分配模型及方法

运用网络扩展技术,结合城市地铁线网结构和列车时刻表信息,对空间网络的物理站点和区段在时间维度上进行扩展,同时,考虑了乘客在不同线路之间换乘的实际约束,构造了城市地铁的时空网络拓扑结构,并给出了针对地铁时空扩展网络的改进最短路搜索算法.在此基础上,分析和研究了地铁乘客路径选择行为的时效性,考虑了乘车时间、换乘因素以及车内拥挤因素,构建了基于地铁时空扩展网络的路径广义费用模型,提出了基于时刻表的地铁网络客流平衡分配模型,并给出了求解算法.最后,通过一个简单算例对模型及算法的可行性和有效性进行了分析和验证.     

城市有机更新的三个维度

中国城市发展正在经历从粗放式的增量扩张转向精致式的存量品质提升,这一重大转型需要应对新时期城市发展的新目标和新要求.具有小规模、渐进式、高品质特征的有机更新成为遵循空间形态发展和城市运行逻辑的有效途径.本文提出并阐释了城市有机更新的三个重要维度——类型维度、层次维度和过程维度,并认为这是理解有机城市更新处理新旧关系、尺度关系和持续过程的关键.唯有在尊重城市发展规律及加深对有机更新维度理解的基础上,通过常态化“细胞层面”和“针灸式”的更新模式,城市的生命力才会更加旺盛、城市空间才会更有活力.     

基于类别空间的基因选择

基因选择通常是在基因空间中进行的. 由于基因空间的维数(基因数目)比该空间中的样本数要多得多, 这种做法存在严重的维数发难(curse of dimensionality)问题, 其结果是在基因空间中所建立数据模型难于获得满意的精度, 基于所建立模型的基因选择结果可信度低. 如何对具有极少样本的极高维空间进行特征选择(基因选择)是一个极具挑战性的课题. 将基因空间变换为它的对偶空间, 称为类别空间, 从而空间的维数仅为基因空间中样本的类别数, 空间中的样本数则为基因空间的维数. 显然, 在类别空间中不存在任何维数发难现象; 提出了在类别空间中基于将不同的类尽可能分开的原则、并借助主分量分析的基于类别空间基因选择方法. 对真实基因数据的基因选择实验, 并通过Fisher指标、加权Fisher指标以及leave-one-out cross validation等可分性指标, 与其他两种基因选择方法进行了深入的比较, 结果表明该方法是十分有效的.     

供需动态平衡下资源环境承载力评价理论模型与方法

资源环境承载力是认知区域人地系统发展潜能、评估自然生态系统服务功能的重要判据。在系统梳理资源环境承载力相关研究的基础上,重新认知资源环境承载力：1）资源环境承载力是某一时空尺度下资源环境供给侧与区域发展需求侧的数理关系的弹性阈值,可表征为一个状态方程;2）资源利用上线、环境质量底线、生态保护红线等约束条件是资源环境承载力综合评价模型的关键主控要素;3）识别主控要素、建立供需清单、明确供需网络是资源环境承载力综合评价模型应用需要解决的关键环节;4）现代地学技术、系统结构模型化技术、地理探测器、系统动力学等技术方法的快速发展,为模型的实践应用提供了重要的技术支撑。在此基础上,构建基于供需动态平衡理念的资源环境承载力综合评价模型,并应用该模型对岷江上游典型流域进行实证研究,测算并动态评估了该流域土地资源承载力的弹性阈值及承载状态。基于供需动态平衡理念的资源环境承载力综合评价的理论和方法研究,可为区域资源环境承载力提供新的测算工具。     

基于搜索空间缩减策略的供水管网抗震设计参数优化

供水管网抗震优化设计模型以用户节点的抗震安全能力为设计目标,包含管网拓扑布局及管段结构抗震能力两个设计参数,寻找最优设计参数是离散变量组合优化问题.提出了一种基于两阶段搜索空间缩减策略的管网抗震优化设计模型求解方法,第一阶段利用度约束连通图生成初始种群,缩小优化初始搜索空间;第二阶段采用违约个体修补策略转换优化进行过程中不满足约束条件个体所处的搜索空间,实现了优化过程中搜索空间的动态缩减,提高了优化搜索的效率.此方法在供水管网抗震优化设计中有较高的效率,也可为其他有约束离散变量优化问题提供参考.     

基于10 kWe核反应堆电源的海王星探测任务研究

本文对比分析同位素电源和空间堆电源在空间应用优劣基础上,确定空间堆电源为海王星边际探测任务的能源方案,提出了海王星探测涉及的4类主要科学问题,介绍了任务的功能模块、飞行轨道、设计约束等初步方案设想,重点围绕反应堆、热电转换装置、技术路线、涉核安全与辐射防护等阐述了10 kWe级空间堆电源技术方案,形成包括测控通信、电推进、自主运行管理、高可靠长寿命设计、有效载荷与微小卫星初选等在内的探测器平台方案,可为我国海王星探测的论证与实施提供参考.     

从空间扩张到功能转型——上海城市的更新再造

从规划学科史的视角分析比较了上海四个重要历史时期的城市总体规划,无论是从城市性质、功能定位,还是区域空间组织结构的演进,都反映出上海从增量式的城市扩张向内涵式城市更新转变的历史演进规律.前三版总体规划指引完成了建设“重要的工业基地”“奠定城市复兴的基础”“建构国际化大都市的空间框架”的历史使命,“上海2035”,则突出强调了文化向量,打造“卓越的全球城市”,并确立了“存量更新”“有机更新”的未来发展方式.文章结合上海城市更新实践,指出为应对发展转型的挑战,我们应有的思考转变方向.     

四川省水土流失的人类活动响应及其防治策略

选取10个主要因子来评判人类活动干扰度对四川水土流失的影响和响应关系.关联分析表明载畜量、垦殖指数、人口密度、人均GDP、矿产模数和林地覆盖率是6个关联性最强的人类活动要素.干扰度分析表明人口压力、过度和不合理的资源开发活动、人为破坏行为是造成水土流失的主要原因.因此解决各类人为逆向活动、规范人类行为是水土保持的首要任务.为此,在新的历史时期,水土流失的防治是建立在一种生态系统方式基础之上的防治,是一种可持续发展的管理策略.这种方式的基础是水土流失防治的宗旨、观念、方法和领域方面予以系统创新和突破.从理论层次、政策层次、空间层次、技术层次和模式层次上同步跟步;从治理策略上进行系统整合.     

大都市区城市交通系统与铁路枢纽整合研究

大都市区的逐渐形成和发展是我国城市化进程中的一个重要特征,这与世界城市化发展的主导趋势是一致的。在新的城市空间形式下,交通运输系统作为其基本功能要素之一,从结构模式到运营管理都面临新的要求和挑战。本文分析了大都市区城市交通系统与铁路枢纽整合的缘由,以成都大都市区为对象,阐释了整合条件,给出了整合原则、整合流程,讨论了整合的适用方法,提出并分析了铁路参与大都市区城市交通运输的四种模式。最后还指出了实现系统整合的其他技术环节,为实现大都市区多方式交通运输系统整合提供了系统思想和技术途径。     

工业大数据驱动的核电装备智能设计-制造-服务技术与应用

针对核电大数据集成管理缺乏适应性和应用价值有限的问题,提出了一种基于工业大数据分析架构的核电装备智能设计制造服务体系.首先,基于核电大数据的领域特性设计了核电装备全生命周期数据空间,通过业务系统数据与主数据两个层次,实现海量多源异构数据分布式存储,并提出模型驱动的核电大数据应用模式.在此基础上,基于数据空间提出了核电装备智能设计制造服务体系框架和关键技术,包括基于模型数据知识联合学习的智能协同设计、多阶段数据融合驱动的质量管控与精准追溯、高维动态边缘数据驱动的运行服务智能诊断预测等技术,为生产决策和运作管理提供依据,促进核电装备安全性、可靠性和经济性指标持续优化.最后通过核电装备典型业务场景来验证所提框架和技术的有效性,并取得了良好的应用效果,为未来核电大数据协同管理和智能应用提供参考.     

即述即作:城市更新语境下上海建筑师的“城市建筑学”探索

在全球化的推动下,主要都市的城市化进程由增量向存量转变,基于创新利用和场景消费的城市更新成为突出的实践领域.然而,迄今为止的正统建筑学采取了本质主义和偏重“生产-扩张”的范式,难以应对新的领域.面对这一难题,上海建筑师群体转向建筑的使用端,针对普通城市建筑的日常更新展开研究实践,提出了“向城市学习”,发展一种新的“城市建筑学”的倡议.“SHP上海计划”“小菜场上的家”“虹口1617”“定海桥地区居住建筑空间调研”是其中四个有代表性的研究案例.总结成果,主要研究者进一步提出了12条面向城市更新的宣言式建议,对正统建筑学基本命题进行了批评性的更新.与研究同步,上海建筑师群体在大量更新实践中不断摸索,总结了一系列针对性的设计策略,如:对“潜在性”效能系统的更新利用;关注中性空间的“适应性”设计;面向使用的“直接有效性”设计;关注空间冗余的“包容性”设计;关注非识别体系的“并置、混合”设计手法等.“城市建筑学”不仅回应了20世纪中叶以来西方建筑学向城市寻求“另一种建筑学”的努力,也唤起了“即述即作”的中国传统创作思维的理论潜力,可被视为一种从日常生活和文化现实出发、在建筑学科内超越现代性的批评...     

基于函数调用路径的软件实现与设计一致性验证

软件系统开发完成后,验证其是否完成了软件设计说明书的所有功能并且与设计算法一致,是软件测试的一项重要工作.通过人工遍历分析源代码来完成实现与设计的一致性验证是复杂费力的,并且需要测试人员具备丰富的编程经验和较强的算法分析能力.论文提出了一种基于函数调用路径的软件实现自动验证方法.从设计文档和源代码两个方面出发,分别分析其函数调用关系,提取函数调用路径,生成功能簇模型.其中文档方面通过人工理解设计文档,确定函数调用关系,然后自动生成标准功能簇模型;源代码方面通过静态分析,自动获取函数调用关系,提取功能点特征,利用这些特征提取功能点的具体实现算法,自动生成软件的实际功能簇模型.对比两个功能簇模型,验证软件实现与设计的一致性.实验结果表明：算法能够准确获得软件系统的功能结构及实现算法特征,对软件实现与设计的一致性做出有效判定,为软件实现与设计的一致性自动化测试提出一种新的思路.     

港口-腹地关系研究前沿领域及其动向

港口-腹地研究是全球化进程中多个学科关注的热点之一。梳理国内外港口-腹地相关领域的研究动态发现:国内外学界关于港口-腹地领域的研究范式、研究视角经历了相似的转变,但部分领域存在一定差异性。(1)国外港口-腹地研究脉络演替的主线是港口区位、港口-城市或港口-腹地竞争关系、港口-腹地空间结构演化等;(2)国内学界关于港口-腹地范围的划分方法趋于复杂化、多样化,影响因素呈现多元化态势。港口-腹地研究范式由港口为中心转向腹地微观要素为主、港口-腹地空间演化研究对象由单一转向多重、经济关系机制研究由港口驱动向港口-腹地互动发展转变。最后,基于全球化-地方化治理体系视角指出港口-腹地关系研究应突破国别限制,与空间经济理论相结合,重点关注港口企业、陆向腹地空间管制、海向腹地与境内港口关系的研究。