陕北黄土高原是世界地貌系统中的一个重要组成部分,其因孕育着深厚的传统文化基因而成为中华文明重要的发源地之一。近年来,能源化工产业的兴盛极大地推动了陕北社会经济的发展与城市建设的步伐,但也因此使得陕北黄土高原人居环境建设面临巨大的挑战。城市发展伴随着大量的土地建设,而在陕北黄土高原丘陵沟壑区域,由于地形地貌的限制,适宜建设的土地极为稀缺,有限的河谷空间被大量开发建设填实占满,由此导致一系列有关生态、社会、文化等方面的问题。因此,对陕北黄土高原城镇空间发展模式的导控与优化十分紧迫。陕北深厚的黄土堆积和自然地貌具有世界层面的独特性,其错综复杂的河流水系与沟壑形态呈现出鲜明的分形自相似特征[1]1,这一典型地貌形态成为制约和引导陕北地区人居环境发展的关键生态因子之一[2]。陕北黄土高原地域环境的复杂性、交通条件的封闭性、建设活动的艰巨性和经济发展的滞后性,决定了陕北黄土高原人居环境建设的特殊性[3],尤其在空间层面与平原地区人居环境建设存在巨大差异。针对陕北黄土高原人居环境空间形态的特殊性及其所处地域环境的复杂性,本文提出借助分形理论从空间形态的维度对陕北地区城镇的特征、发展规律以及引导策略等问题进行深入探讨。本文主要从城镇总体用地形态、道路路径形态和开敞空间肌理等层面入手,借助分形数理模型,通过对不同城镇空间构型或不同城镇空间案例进行类型化研究、以及对城镇空间形态各要素分形特征及其影响因子的分析,揭示城镇空间形态的分形规律。在此基础上,综合分形效率和生态效益,以较低的生态代价获取较高的空间建设效益为原则,探索与自然环境相协调的城镇用地发展形态、道路系统组织以及空间要素的布局原则,尝试构建引入分形理论后城乡空间规划的新思路与新方法。首先,基于“分形维数”视角对陕北黄土高原丘陵沟壑区的若干城乡用地构型进行比较分析与绩效评判,从而揭示城乡用地空间形态与分维数等指标之间的对应关系,并由此提出构建高效分形的城乡用地形态的策略。其次,基于“分形网络”视角对陕北黄土高原传统城镇分形街巷系统与现代城镇非分形道路系统的特征进行比较分析,揭示两套道路路径系统的分形差异及其内在的影响因素,由此提出适宜于陕北地区现代城镇路网的构建模式。第三,基于“分形秩序”视角对陕北黄土高原传统城镇与现代城镇开敞空间体系在空间分布上的分形差异进行比较分析,揭示传统城镇空间肌理的分形规律、特征及其优点,结合现代城镇发展的需求提出陕北分形城镇空间要素的布局原则与组织策略。第四,基于上述各层面城镇空间形态分形特征的研究,总结陕北黄土高原分形城镇空间的发展模式,在此基础上探讨分形思维与方法在城市规划实践中的应用。通过疏理城乡规划设计相关工作程序与方法,结合分形思维与理论,探索与当前城镇空间形态规划框架相融合的分形规划设计方法。最后,以米脂总体用地形态发展路径规划为实践案例,借助分形理论与思想对米脂规划区不同的城乡发展路径方案进行比较分析与综合评判,由此探索该地域最适宜的城乡空间扩展思路,并为分形理论引入城乡规划决策进行了有益尝试。总之,陕北城镇空间形态的分形研究对城市地理、城乡规划等学科的理论研究提供了新的思路,具有重要的理论意义和实践价值。但目前以城乡规划学科为本体的分形研究较少,尤其是在城市个体与片区层面对空间形态的研究更为鲜见,因此本文通过城镇空间分形特征的研究以及分形规划方法的探讨建立分形理论与城乡规划之间的联系,为城乡空间分形形态的规划研究做更进一步的探索、并提供更多的依据。