基于分形理论的陕北黄土高原城镇空间形态及其规划方法研究

Fractal theory is one of the three forefronts of nonlinear science, it has an outstanding significance about understanding self-similarity of nature and human society. Its universal philosophical values have reached a broad consensus. Fractal theory about the rule of self-similar of complex system has been applied in many fields. The loess plateau which contains the gene of traditional culture is a complex landscape area with the fractal characteristics due to thousands of years of evolution. With the rapid development of the Industrialization and urbanization in northern Shannxi, the contradiction between loess gully landforms which is a regional and critical ecological factor and the factor of human settlement become shaper. And these problems make the research of human settlements in this region urgent and necessary. The soil erosion and the ecological problems are getting intensified. With the help of Fractal theory, this research focuses on the fractal urban form affected by the landscape environment. In this project the fractal mathematical models will be set up, and the essences of the fractal urban form will be explored. Then we will explore a realistic way of urban spatial development of northern shannxi adapted to landscape environment of loess plateau combining the need of new-type urbanization in order to provide genetic essence and guide the urban planning and construction. This research will enlarge the vision about scientific theories of living environment, and provide a reference for other research about urban spaces in ecologically sensitive areas.

分形理论是非线性科学三大前沿之一，对认知自然界及人类社会自相似现象有突出意义，其普适与哲学价值已得到广泛共识。分形理论作为研究复杂系统自相似规律的前沿理论，已在众多领域得到应用。蕴涵着深厚传统文化基因的陕北黄土高原，数千年来形成沟壑纵横、具有分形特征的复杂地貌区。随着工业化与城镇化的急速发展，黄土高原地区生态因子与人居环境因子之间的矛盾日益突出，产生的水土流失等生态问题不断加剧，对已有人地关系带来极大冲击，也使该地区的人居环境研究具有现实的紧迫性和必要性。本研究借助分形理论，对地貌环境影响下的分形城镇空间形态进行量化研究，通过分维数计算与图形比较分析，探求分形城镇空间的本质特征，结合现代生活需求与新型城镇化要求构建更加适应黄土高原自然地貌等生态本底的城镇空间生长模式及规划方法，保护原生文化基因精华，指导城乡规划建设，拓展人居环境科学理论研究视野，同时为其他生态敏感地区城镇空间研究提供借鉴。

课题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，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，以米脂为实践案例，借助分形理论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，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。.课题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。

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