1 绪论 1
1.1 快速城市化进程中的城市形态特征 1
1.1.1 快速城市化进程中城市形态 1
1.1.2 城市形态的自组织与城市规划的他组织 2
1.1.3 传统城市规划的设计方法变革 4
1.1.4 城市形态演化的复杂性与适应性 6
1.1.5 中国城市化与国外城市化研究差异 7
1.2 研究目标与内容 7
1.2.1 研究目标 7
1.2.2 研究平台 8
1.2.3 研究内容 8
1.3 国内外相关理论研究综述 10
1.3.1 国外相关理论研究与实践 11
1.3.2 国内研究与发展 14
1.3.3 研究的问题与未来的发展 15
1.4 研究方法与框架 16
1.4.1 定性与定量结合的综合集成方法 16
1.4.2 研究框架 16
2 城市建模的概念与方法 18
2.1 城市模型与城市建模 18
2.1.1 模型与城市模型 18
2.1.2 城市建模的概念 19
2.1.3 城市模型的类型与发展 19
2.2 城市建模原理与理论 20
2.2.1 建模理论方法 20
2.2.2 抽象化的选择 24
2.2.3 数学模型 24
2.3 城市建模的检验与校正 25
2.4 城市模型的应用与实践 26
2.5 城市模型的新发展——自下而上思想为代表的地理模拟 27
2.5.1 地理计算 27
2.5.2 地理模拟 27
2.6 城市模型的局限性、问题与发展 29
2.6.1 城市模型的理论局限性 29
2.6.2 城市模型的发展 29
3 城市元胞自动机原理和应用 30
3.1 城市元胞自动机原理 30
3.1.1 城市元胞自动机模型研究的历史背景 30
3.1.2 城市元胞自动机的主要元素 31
3.1.3 城市元胞自动机的研究方向与应用分类 34
3.1.4 城市元胞自动机在城市应用研究中的历史和作用 35
3.2 城市元胞自动机模型与GIS的结合 37
3.2.1 城市元胞自动机的优势与缺陷 37
3.2.2 GIS的优势与缺陷 37
3.2.3 GIS与元胞自动机合成的构想与应用 37
3.3 几种城市元胞自动机模型 38
3.3.1 SLEUTH模型 38
3.3.2 Environment Explorer模型 38
3.3.3 DUEM模型 39
3.3.4 GeoSOS模型 40
3.4 元胞自动机模型未来发展框架——元胞自动机、多智能体建模与GIS的结合 41
4 基于多智能体技术的建模原理 43
4.1 多智能体在城市模型中的应用背景 43
4.2 基于多智能体建模 44
4.3 智能体建模在城市研究中的应用 45
4.4 智能体的定义、特征、规则与环境 46
4.4.1 智能体的定义 46
4.4.2 智能体的特征 47
4.4.3 智能体的行为规则、尺度、时间步与环境 47
4.4.4 智能体和环境的分类 48
4.5 智能体建模的模拟／建模系统 49
4.5.1 基于智能体建模系统 49
4.5.2 城市环境建模 52
4.6 几种与城市研究关联的智能体模型 52
4.6.1 谢林模型及城市居住区的社会分离研究 52
4.6.2 糖域模型的扩展研究——城镇体系的形成与结构网络研究 53
4.6.3 城市居住用地的扩展与蔓延模型 54
4.7 结语 54
5 城市元胞自动机和多智能体技术平台 56
5.1 SLEUTH模型平台 56
5.1.1 SLEUTH模型运行平台 56
5.1.2 模型增长环 56
5.1.3 模型增长规则 57
5.1.4 模型增长系数 58
5.1.5 模型数据 59
5.1.6 模型运行原理与数据校准 60
5.1.7 模型在城市增长研究中的应用潜力 62
5.2 多智能体技术平台 63
5.3 Repast技术平台 64
5.3.1 Repast程序的加载和运行 64
5.3.2 程序的参数设定 65
5.3.3 模型建构原理 65
5.3.4 GIS与Repast的结合 66
5.3.5 GIS与基于智能体的建模——Agent Analyst 67
5.3.6 邻域数据的获取 67
5.3.7 结语 68
6 基于智能体建模的西递村落空间自组织演变模拟 69
6.1 西递的历史价值与研究意义 69
6.1.1 自然条件与历史价值 69
6.1.2 历史空间演化分析 69
6.2 西递村空间发展的自组织机制 70
6.2.1 自然地理条件约束下的村落空间结构的形态依赖 70
6.2.2 宗族体系导致村落空间结构非均质性 71
6.2.3 风水、行为与文化推动的村落层级空间结构 71
6.3 村落空间增长可达性数据的因子权重分析 72
6.4 村落空间结构自组织动态演变建模 73
6.4.1 智能体的定义 73
6.4.2 村落土地增长转换规则的定义 76
6.5 建模平台——ABM与GIS的结合 77
6.5.1 Repast Simphony平台 77
6.5.2 数据准备与操作步骤 77
6.6 模拟结果 81
6.6.1 道路系统的演变 81
6.6.2 空间增长模拟与验证 82
6.7 结语 84
6.7.1 动态模拟方法与静态分析方法之间的差异 84
6.7.2 未来的发展与改进 85
6.7.3 小结 85
7 城市模型的可行性分析案例：淮安城市演化、管理及问题 88
7.1 淮安城市简介 88
7.1.1 淮安的城市区位 88
7.1.2 淮安城市形态的历史演变 88
7.1.3 淮阴城市形态的空间发展演变特征 92
7.2 基于SLEUTH模型的淮安城市建模 94
7.2.1 空间数据准备 94
7.2.2 城市空间生成数据分析 95
7.2.3 城市元胞空间敏感度分析与对比 97
7.3 淮安城市模型与城市规划管理、评估与预测 103
7.3.1 城市空间增长的自组织与他组织 103
7.3.2 多分辨率的空间差异问题 104
7.3.3 对城市空间非线性发展特征的模拟 106
7.3.4 2010—2040年淮安城市空间发展的情景预测 107
7.3.5 从城市模型看淮安城市的发展与问题 111
8 历史城市多时段城市空间变迁研究案例：南京城市演化、管理及问题 113
8.1 南京城市发展历程 113
8.1.1 南京的城市区位 113
8.1.2 南京的城市自然风貌特征 113
8.1.3 南京城市的发展历史 113
8.1.4 南京城市空间的结构特征 119
8.1.5 1910年后南京城市用地的形态变迁 119
8.2 南京城市建模 123
8.2.1 研究时段与空间范围 123
8.2.2 城市增长模式 123
8.2.3 数据准备 123
8.2.4 多时段的城市空间生长行为模拟 124
8.3 城市空间发展特征与城市形态预测 134
8.3.1 南京城市空间发展的多时段变化图谱 134
8.3.2 城市总体规划机制下2014—2034年南京都市区空间发展的情景预测 137
8.3.3 南京城市空间演化的个性基因 146
9 结语：大尺度城市建模与城市规划管理 148
9.1 城市规划方案的可行性分析与评估 148
9.2 城市模型与城市问题 149
9.3 城市模型技术新的发展趋势——个性化 149
主要参考文献 151
一、著作 151
二、中文期刊论文 153
三、英文期刊、会议论文 154
四、学位论文 159