基于CAS理论的生态城市系统模型研究

论文摘要

人类的发展历史,实际上是城市的发展史,城市已经成为人类发展、社会进步的重要载体。城市化是继工业化之后的又一次重要变革,城市建设起点的高低和形态的选择对区域乃至整个国家的未来发展起到至关重要的作用。然而我国城市建设过程中表现出来的问题,诸如城市盲目扩张、生态失衡、社会矛盾激化等等,已经严重影响了当前我国城市化发展的质量,影响到中华民族未来发展的动力和生存环境。因此,迫切需要探寻适合我国国情的城市发展方向和城市建设形态,抓住城市化进程下中国构架世界一流城市这一重大机遇。从国内外关于城市规划建设研究以及实践成果来看,相较于田园城市、绿色城市等其他城市形态,“生态城市”是备受关注和得到普遍认可的。“生态城市”是以人为本,拥有合理结构、完善功能,并能进行自我修复、维持发展的人工复合生态系统,它是符合城市可持续发展建设理念、有助于城市化发展的理想城市形态,是城市未来发展潮流和趋势。在此研究背景下,本文提出基于复杂适应系统理论(complex adaptive system,简称CAS)的生态城市系统建设问题。首先从生态系统角度定义生态城市系统概念,引入城市代谢理论,运用动态演化的观点和白箱研究思路明确生态城市系统的内部机理,结合城市生态系统的相关理论和成果,建立生态城市系统示意图,便于提高人们对生态城市的认识。其次是复杂适应系统理论在生态城市系统研究中的应用。通过对生态城市系统复杂适应性的论证,应用CAS建模的方法和程序建立基于多Agent的生态城市复杂适应系统模型框架,并介绍该模型实现计算机仿真的方法要求。该模型能够模拟生态城市系统的演化过程,实现对生态城市全寿命周期的动态调控,将有助于系统的指导生态城市规划、建设和运营,避免城市建设盲目、片面追求短期效应等问题,实现城市可持续发展。最后以中新天津生态城为案例,评价其规划特色,按照本文中CAS建模方法设计出中新生态城CAS模型,为其建设和调控提出一些意见和建议,从而验证本文研究的意义及作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 城市化发展中的建设问题
• 1.1.2 可持续发展观的现实要求
• 1.1.3 生态化的城市发展方向
• 1.2 文献综述
• 1.3 研究目的与视角
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究视角
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文框架
• 2 ECO-CITY 的内涵及建设实践
• 2.1 何谓“生态城市”
• 2.2 国外生态城市建设与启示
• 2.3 我国生态城市建设问题分析
• 2.4 本章小结
• 3 ECO-CITY SYSTEM 的概念模型
• 3.1 生态城市系统的界定
• 3.1.1 生态城市系统的概念
• 3.1.2 生态城市系统的组成及结构
• 3.2 生态城市系统的运作方式
• 3.2.1 物质循环
• 3.2.2 新陈代谢
• 3.3 生态城市系统的概念模型
• 3.4 本章小结
• 4 ECO-CITY CAS 的提出
• 4.1 复杂适应系统理论
• 4.1.1 CAS 理论的核心思想
• 4.1.2 CAS 理论的基本特点
• 4.1.3 CAS 理论的应用及流程
• 4.2 生态城市系统的复杂性分析
• 4.2.1 生态城市系统的特征
• 4.2.2 生态城市系统的复杂性
• 4.3 生态城市复杂适应系统（ECO-CITY CAS）
• 4.4 本章小结
• 5 ECO-CITY CAS 模型构建
• 5.1 模型基础：CAS 理论的回声模型
• 5.1.1 个体的适应和学习
• 5.1.2 回声模型（Echo Model）
• 5.2 多AGENT 的生态城市CAS 模型框架
• 5.2.1 设计原则
• 5.2.2 主体设计
• 5.2.3 资源（流）设计
• 5.2.4 位置划分
• 5.3 生态城市CAS 模型框架的特点
• 5.4 生态城市CAS 模型仿真实现方法
• 5.5 本章小结
• 6 ECO-CITY CAS 模型的应用
• 6.1 ECO-CITY CAS 的基本原则
• 6.2 中新天津生态城概况
• 6.3 中新天津生态城CAS 模型设计
• 6.3.1 位置划分
• 6.3.2 主体设计
• 6.3.3 资源（流）设计
• 6.3.4 模块设计
• 6.3.5 效果预测
• 6.4 中新天津生态城建设建议
• 6.5 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 研究总结
• 7.1.1 研究发现
• 7.1.2 创新之处
• 7.1.3 研究不足
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录