基于系统动力学模型的城市发展生命周期研究

论文摘要

城市的发展是人类社会发展的基本条件,也是人类社会文明进步的重要标志。一个城市的健康、和谐、快速的发展不但有利于居民安居乐业,也有助于促进整体社会经济实现可持续发展。一个城市在自身发展过程中时,会经历不同的阶段,这如同一个有机的生命个体一样,从城市的产生、历经成长和成熟,逐渐步入城市的没落和衰退阶段,最终走向消亡。其中有的城市在衰退期后,对老城旧貌进行大规模的整改,在城市各个方面进行修建和更新,使城市焕然一新,不但没有走向消亡,而且还迎来了又一个发展的新局面;但有的城市在衰退期后,并没有意识到其所面临的发展瓶颈,仍然固步自封、不思进取,放任城市走向消亡没落。可以看出在一个城市的发展进程中,隐含着一个特殊规律,有一个生命周期的存在,而且在每一个生命周期内,一般地都会历经初生期、成长期、成熟期和衰退期,在衰退期后有的城市步入了下一个新的生命周期,又将经历和上一个周期相似的过程,但这个周期的发展起点更高,各个方面的发展都要比上个周期更优更深入;有的则走入消亡,结束城市发展的生命周期。因此研究城市发展的生命周期和所处的具体阶段,针对目前各个城市发展过程出现的各种突出问题,对城市的协调发展是有极大的理论意义和现实意义。本文通过理论研究与模型研究相结合的方法,以研究城市发展的相关理论、城市的老化衰退理论,城市竞争力理论和几种不同的生命周期理论为研究起点,提出了城市发展生命周期理论;介绍了有关系统动力学的相关理论知识和基本的建模方法、原则、流程、检验等概念,来说明系统动力学的适用条件和所建模型的优点及局限性;并利用系统动力学模型的可视软件—Powersim来建立一个参考模型:荷兰Urbania城的城市发展模型,通过建模的各个具体步骤和对模型模拟出来的运行结果的分析,来判断U城所处的具体的发展生命周期阶段,从实践上来运用城市发展生命周期理论;基于一定的前提条件,把Urbania城的城市发展模型迁移到中国深圳市的城市发展模型上来,根据深圳市的一些具体情况,对参考模型做出一些整改,建立深圳市自身的模型;并根据模型的运行结果,结合生命周期理论,分析深圳市目前所处生命周期的具体阶段,根据生命周期理论中各个阶段的相应特征,建议城市规划设计者在深圳发展过程中应注意的问题,为决策者提供决策依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究假设
• 1.3 研究背景、目的和意义
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 研究的意义和目的
• 1.4 国内外文献研究综述
• 1.4.1 城市发展阶段的历史
• 1.4.2 城市建模的历史
• 1.5 研究方法、研究思路和论文结构安排
• 1.5.1 研究的方法和技术路线
• 1.5.2 论文的结构安排
• 第2章 城市发展的理论分析
• 2.1 城市的概念与划分标准
• 2.1.1 城市的概念
• 2.1.2 城市的划分标准
• 2.2 城市竞争力理论
• 2.2.1 城市竞争力的基本概念
• 2.2.2 几种主要的城市竞争力模型
• 2.3 城市老化衰退理论
• 2.3.1 城市内部发展的不平衡
• 2.3.2 城市的老化衰退
• 2.4 城市发展函数理论
• 2.4.1 城市发展函数系统架构
• 2.4.2 城市发展函数组成部分的整体关系图
• 2.4.3 城市发展函数的输入变量（ExternalFactorsandInstruments）
• 2.4.4 城市发展函数的输出变量（Criteria）
• 2.5 城市生命周期理论
• 2.5.1 生命周期理论概述
• 2.5.2 城市生命周期理论
• 2.5.3 城市生命力指数模型
• 2.5.4 城市生命周期的推演
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统动力学模型
• 3.1 系统动力学概论
• 3.1.1 系统的概念
• 3.1.2 系统动力学的概念
• 3.2 动态连续时间系统的建模方法
• 3.2.1 微分方程模型
• 3.2.2 动态连续系统数值仿真算法
• 3.3 系统动力学的模拟软件和系统模型的基本组成
• 3.3.1 系统动力学建模时所用软件
• 3.3.2 动态连续时间系统模型的基本组成
• 3.4 系统的建模原则与一般流程
• 3.4.1 动态连续系统的建模原则
• 3.4.2 动态连续系统建模的一般流程
• 3.5 模型的验证与确认（V&V）
• 3.5.1 V&V简介
• 3.5.2 动态V&V测试
• 3.5.3 系统模型效度（Validation）的检验
• 3.5.4 效度检验流程
• 3.6 本章小结
• 第4章 Urbania 城的城市发展生命周期分析
• 4.1 城市发展模型的特点
• 4.1.1 随机性和确定性
• 4.1.2 对城市发展的控制
• 4.1.3 复杂的层次结构
• 4.1.4 信息不完全性
• 4.2 城市发展动态系统建模步骤的划分
• 4.2.1 准备工作（PreparationStage）
• 4.2.2 定性分析（Conceptualization）
• 4.2.3 定量分析（Specification）
• 4.2.4 模型的检验（VerificationandValidation）
• 4.2.5 结果分析（ModelAanalysis）
• 4.3 Urbania城模型的构建
• 4.3.1 Urbania城的城市概况
• 4.3.2 模型系统的划分
• 4.3.3 定性分析（Conceptualization）
• 4.3.4 定量分析（Specification）
• 4.3.5 模型的检验（VerificationandValidation）
• 4.3.6 对模型的分析（ModelAnalysis）
• 4.4 对Urbania城市发展模型分析所得结论
• 4.4.1 生命周期评判标准的确立
• 4.4.2 U城的城市发展函数
• 4.4.3 U城的发展生命周期
• 4.4.4 U城所处的发展生命周期具体阶段-衰退期
• 4.4.5 可行的政策和建议
• 4.5 本章小结
• 第5章 深圳市城市发展生命周期分析
• 5.1 从Urbania城模型到中国深圳特区模型的过渡
• 5.1.1 研究方法的可行性
• 5.1.2 两个城市的相似性
• 5.1.3 模型间的过渡及转化假设条件
• 5.2 中国深圳特区模型的构建
• 5.2.1 深圳市的城市概况
• 5.2.2 模型系统的划分
• 5.2.3 模型系统的定性分析（Conceptualization）
• 5.2.4 模型系统的量化（Specification）
• 5.2.5 模型系统的分析（ModelAnalysis）
• 5.3 对深圳特区城市发展模型分析所得结论（Conclusion）
• 5.3.1 确定评判标准（Criteria）
• 5.3.2 深圳市的城市发展函数
• 5.3.3 深圳市的发展生命周期
• 5.4 对策和建议
• 5.4.1 创新城市函数内部作用机制
• 5.4.2 改变城市发展函数的输入变量（Instruments）
• 5.4.3 调整城市发展系统与周围环境的交互关系
• 5.5 本章小结
• 结论
• 1. 研究结果概括
• 2. 研究的局限性和进一步研究的问题
• 2.1 研究的局限性
• 2.2 进一步研究的问题
• 参考文献
• 附录
• AppendixA Powersim DiagramsoftheUrbaniaSystem
• AppendixA1 Powersim Diagrams
• AppendixA2 Equations
• AppendixB DataTable
• AppendixC GraphFunctions
• AppendixD ExtremeConditiontest
• AppendixE SensitivityAnalysis
• AppendixF PolicyMeasures
• AppendixG 深圳的有关数据统计资料
• 致谢
• 个人简历