摘 要

伴随着中国城市化进程的加快，由城市快速发展引发的一系列城市问题渐渐显现，给城市的发展带来了很大的困惑和挑战。对于区域面积大，结构复杂的武汉市来说，形势尤其严峻。资源分布的限制、产业的分散、经济政治文化等因素影响下的城市空间结构问题极大的限制了城市的发展。20世纪早期，武汉综合实力曾仅次于上海，位居亚洲前列，之后，城市各类用地的随意扩建导致了城市功能混乱、交通拥堵、生态环境恶化等一系列城市问题的产生。如今的武汉，正以“建设国家中心城市，复兴大武汉”为己任，人们开始对城市空间结构进行深刻的反思。

本文基于分形方法，运用分形维数和标度曲线，定量分析了武汉市空间结构及演化特征。结果表明：分形维数定量揭示城市各功能用地的空间分布和空间结构，标度曲线定量揭示不同空间尺度下各功能用地的标度行为，二者相互结合更好地反映了武汉市空间结构演变及其演化特征。

关键词：城市空间结构；分形；分维数；武汉

Abstract

With the speeding up of China's urbanization, a series of urban problems gradually appear because of the urban rapid development, brings to the urban development the great confusion and challenges. For an area of large, complex structure of Wuhan City, the situation is particularly grim. Resource distribution, industrial dispersion economic, political and cultural under the influence of factors such as the problem of urban form greatly limits the development of the city. Early 20th century, the comprehensive strength of Wuhan has been second only to Shanghai, ranked the forefront in Asia. After that, urban sprawl irregular caused a series of problems such as the mixed urban functions, traffic jams, ecological environment deterioration and so on. Today, Wuhan is aimed to "Build national central city, Revive Wuhan ", people begin to profound reflection on the problems of the city.

With the help of fractal methods as well as fractal dimensions, this paper quantitatively analyzed the evolutional pattern of urban spatial structure of Wuhan. The study showed fractal dimensions could be used to reveal the spatial distribution and organizational structure quantitatively, while scaling behavior curve revealed the evolution law of urban spatial structure better.

Key Words：Urban spatial structure; fractal; fractal dimension; Wuhan

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.2研究现状 1

1.2.1城市空间结构的研究现状 2

1.2.2城市空间结构分形的研究现状 2

1.3研究方法与技术路线 3

1.3.1研究方法 3

1.3.2技术路线 4

1.4论文结构 5

第2章 城市分形计算及演变分析方法 6

2.1理论基础 6

2.1.1分形 6

2.1.2城市空间结构 7

2.2演变方法 7

2.2.1相关分析法 8

2.2.2半径维数法 8

2.2.3边界维数法 9

第3章 城市空间结构分形分析—以武汉市为例 10

3.1研究区域概况 10

3.2数据处理 10

3.3分形计算 11

3.4结果分析 12

3.4.1相关维数分析 12

3.4.2半径维数分析 15

3.4.3边界维数分析 17

第4章 结论与展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致谢 22

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

城市空间结构的研究包括城市的形态特征及演变规律:

（1）城市空间结构为城市规划和建设提供了重要依据，城市空间结构反映了特定的城市物质和文化要素之间的关系。研究城市空间结构所得出的经验和设计方法，可以为城市建设规划提供参考意见。

城市空间结构为城市的规划和建设的提供重要理论依据，城市空间结构是否合理，直接影响到城市现今的发展、城市的地位、未来城市的发展方向等一系列问题，甚至可能使一个城市衰退。当前城市化进程的加快导致了城市各功能用地的迅速扩张，随机性的建设，平铺式的扩张，成为了现今城市发展的通病，城市各功能用地边界的迅速扩张，产生了很多的不良后果。因此，城市空间结构的研究与探讨成为了一项极具意义的工作。

（2）分形是城市空间结构定量研究的标准化方法。当下，城市空间结构的研究大多数是用定性的方法研究，研究的成果也相当丰富，但是，在定量研究方面却显露出短板。城市空间结构及其演化特征能通过定性的方法来准确地描述，但是也不可缺少用数据形式对城市空间结构进行定量的分析。因此，城市空间结构研究的重要内容是对城市空间结构及其演化特征的定量分析。

国内外分形研究表明城市空间结构具有明显的具有内在的自相似、自组织和分形生长的能力，这种现象体现了城市空间结构的分形特征，表明城市空间结构的演变可能隐含某种规律。因此，采用分形理论来研究城市空间结构是非常有意义的。

（3）由于不同城市空间结构的发展演变有不可估计的差异性，所以对不同个体城市空间结构的分形研究是必不可少。本文以武汉市为代表的中部城市作为研究对象，进行分形研究。武汉市近年来高速发展，原先规划好的城市空间容量接近饱和，也由此造成了交通拥堵等城市结构问题。因此，在原有空间结构基础之上进行扩张是城市发展的趋势。本文对以武汉市进行分形研究，揭示武汉市空间结构扩张特征和演变规律。本研究将分析预测武汉市空间结构发展的演变趋势，为城市空间结构优先提供理论参考。

1.2研究现状

1.2.1城市空间结构的研究现状

国外对城市空间结构的研究较为领先，在信息技术和全球化的推动下，西方城市向城市的边缘地区扩散，城市郊区化的现象进一步发展，这导致了许多新的城市空间结构形成，如银河大都市、边缘城市、无边缘的城市等。然而，快速的郊区化会带来土地浪费、主城区衰退等问题，有美国学者提出城市郊区的发展应该详细规划再建设的观点，也有的提出加强主城区集中化发展的观点，还有许多学者认为城市空间结构应该采取紧凑形态建设的观点。