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城市群是城市发展到较高阶段的产物,是相邻城市构成的城市集合体。随着城市化的进程,城市群成为了城市地理学、区域经济学的研究热点。面对城市群发展的新态势和研究理论的不足,需要有新的视角来审视,突破原有的思维方式。本研究将群落生态学的概念、理论和方法应用到城市群落的形成、发展和演替研究中,从群落生态学角度对城市群落、生态位和竞争共生等几个相关的概念进行了界定,运用这些概念和群落生态学的理论和方法对城市群落生态环境以及群落内部的竞争关系和共生关系进行了分析,并在此基础上探讨了城市群落的城市种类划分、城市群落的结构特征以及城市群落的演替规律。本研究对于城市群研究理论的发展,具有重要的理论意义,尝试将群落生态学的分析方法用于开放、复杂的城市群落研究中,是研究方法上的创新,有利于生态学、地理学等相关学科的交叉与融合。主要内容和结论如下:
第一,提出城市群落的概念框架。将大都市区(都市圈)、城市密集区、都市连绵区(大都市带)等概念统一纳入城市群落概念框架中,并将城市群落与其所处的自然环境、社会经济、技术条件等看作一个完整的系统,注重城市群落与生态因子之间的相互作用。界定了城市生态位的概念。城市生态位的“态”和“势”的动态变化反映了城市群落中城市之间历史发展、现实作用与演化趋势。城市生态位的分异指数反映了城市群落发展的协调程度。长三角城市群落中上海生态空间最大。另外由分异指数的变化看出,长三角城市群落中人口与经济发展在空间上的不平衡得到逐步地改善。
第二,完成了城市种类的划分。采用统计分析、聚类分析和Hopfield人工神经网络模型完成了长三角城市群落的种类划分,并在此基础上计算了群落的优势度和综合优势指数,得出上海市是群落中经济社会实力最强的综合性巨型城市,是群落中的优势种;南京市和杭州市是群落中的亚优势种;其他类型的城市为群落中的伴生种。由于上海的优势度十分突出,该城市群落属于典型的“单优种群落”。
第三,在界定城市群落的种间关系概念的基础上,采用城市流的分析方法,计算了长三角城市群落的城市流强度,将其分为四类,并建立了城市流强度模型,由结果看出长三角城市群落城市流强度受第三产业的影响最为深刻,即第三产业在城市群落经济联系中的作用已经占据主导地位。
第四,界定了城市群落的空间结构的概念。运用Voronoi图划分了长三角城市群落中不同层次城市的影响范围,得出长三角城市群落的空间结构。采用空间趋势面建模方法生成了长三角城市群落的空间趋势面,由结果看出长三角城市群落空间形态呈现出“单极-扇面”的特征,属于极核网络化模式。
第五,界定了城市群落演替的概念。总结出影响演替的主要因素为城市个体的活动性、种内或种间关系的改变、群落内部环境的变化和外部环境条件的变化。城市群落演替在空间维上,可以划分为单核心城市阶段、组团阶段、城市群组扩展阶段和大都市带阶段。在时间维上,可以将其划分为五个阶段,分别是雏形阶段、快速发展阶段、成熟阶段、趋向鼎盛阶段和鼎盛阶段。选取我国有代表性的城市群落为研究对象,计算了群落发育程度指数,得出我国城市群落总体发育程度较低且差异很大,并呈现出一定的空间规律性特点。
第六,提出了基于“压力-状态-响应”概念框架下的城市群落可持续发展理念。城市群落的可持续发展,应遵循公平性、区域性、阶段性、协调性和共同性的原则,并且应从种类的丰富程度、群落的稳定程度、结构的优化程度和群落的演替阶段等几个方面来评定城市群落的可持续发展程度。