城市规划系统工程学

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五、系统工程学 系统工程学:
研究系统工程的学科叫做系统工程学。
系统工程:
系统工程是一门正处于发展阶段的新兴学科,是 一门复杂的跨学科的,带有普遍意义的工程技术,并 与其他学科相互渗透、相互影响。
自然科学
系统科学 (桥梁)
社会科学
.
六、系统工程学理论基础和方法
1、理论基础:
运筹学、控制论、信息论、管理科学、模糊数学、 统计数学、计算机科学技术。
B
D
直线距离
A
100
B
50
C
90
D
50
从直线距离来看:B、D优于C优于A (但A为 100、C为90,差别不远)
A 从公路里程来看:D优于B优于A优于C
50km 100km
从绕曲指数来看:D优于B、A优于C(A为 300、C为100,差别较大)
因此,从交通便利的程度上,我们判断这
C
四个城市的区位条件依次为:
.
二、点状分布的测度
► (一)找出某些点的中心位置
2、平均中心
又称分布重心,它是以任一坐标系,分别计算各点坐标x 及y值的平均值:
n
xi
x i1 , n
n
yi
y i1 n
通常,中项中心与平均中心的位置不完全一致,但比较接近。 中项中心精度较粗,适于轮廓分析。平均中心有利于计算机处理。
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(8,7) (5,6)
0.3-0.4 0.8-1.2 1.2-1.4
-
1.0-1.2 1.2-1.4
6-8
6-8
4-6
4-6
4-6
4-6
-
4
2-4
40-45 45-55 40-50
35-40 40-50 30-45
-
35-45 30-40
支路
30 30 30 3-4 3-4 3-4 3-4 2 2 15-30 15-20 15-20
方分 优
案析 选
6建 7
是议
满 意 否
方实 案施




使用系统工程学的方法思考. 和解决问题的步骤
六、系统工程学理论基础和方法 (1)摆问题
高层建筑影响因素系统
社会因素
儿 童 智 力 发 育
老 年 人 活 动
治 安 问 题
经济因素 修建费 土地费 管理费 容积率

基设 差安 电水

础备 地置 梯泵
.
二、系统的思想 系统思想的要点 ✓ 从整体把握系统,对系统作全面的分析; ✓ 充分了解各环节的相互关系; ✓ 体现整体最优的观点
.
三、系统科学的形成
古代
近代
认识处于总体 思维阶段
强调自然界整 体性统一性
细节的认识靠 臆造和猜测
古代朴素的系 统观
从总体到局部 细节的研究
实验、解剖和 观察的方法
孤立的研究与 科学发展相抵 触
.
q1 q2 q3 q4
Q=q1+q2+q3+q4 ; Di=qi/Q (i=1,2,3,4)
Di =1/4为均匀分布; Di ->0为最大集中; Di ->1为最大离散 .
本例中,东北方向商业网点最集中,而西南方向最为离散
三、线状分布的测度
项目
机动车设计 速度(km/h)
道路网密度 (km/km2)
统的行为。它是一系列输入与输出活动的集合。
输入
系统
环境 输出
.
3、对系统的描述
3)系统的行为 系统的各种活动以及周围的影响,称为系
统的行为。它是一系列输入与输出活动的集合。
输入
城市系统
区域环境 输出
.
3、对系统的描述 4)系统的功能 系统与外部环境相互作用的能力,功能是系 统对外部的影响。是系统对环境的作用和输出。
每个系统分解成若干个子系统,子系统可以 层层分解,分解为更小的子系统,最后层次是 元素。元素是完成系统功能的最小单元。
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3、对系统的描述 1)系统的结构 小区规划的规划对象系统
建筑物
活动场所
道路
绿化
其他 子系统
住 宅
下一级
公 建
子系统
老幼 年儿 人活 活动 动场 场所 所
多高 层层 住住 宅宅
低 层 住 宅
模型既反映原型,也不等于原型。
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七、建立模型
2、模型的分类 ✓ 实物模型:
✓ 非实物模型:数学模型 逻辑模型
自然科学中的一切公式、定理都是 某种原型的模型。 比如:F=ma
.
八、城市规划系统工程学
系统工程是一个总类的名称,还分门别 类:
有社会系统工程、经济系统工程、行政 系统工程、生态环境系统工程、农业系统工 程、交通运输系统工程等等。
形而上学的思 维方式
.
现代
更深入的了 解局部细节, 建立了事物整 体与构成整体 的各部门间的
桥梁 辩证唯物主义 (科学的系统
观)
四、系统工程学的形成
运筹学为系统优解提供了定量化方 法和理论。
计算机技术为定量化的系统分析提 供了强有力的运算工具和信息处理手段。
系统工程学第一部著作 《System engineering》
(8,6)
(10,8) (12,7) (14,6)
(9,4) (6,3)
(9,2)
(15,4)
(13,3) (12,1)
(0,0)
n
xi
x i1 , n
n
yi
y i1 n
=(5+8+8+9+6+9+10+12+12+13+14+15)/12=10.08 =(2+3+4+6+6+7+1+3+4+6+7+8)/12=4.75
.
► 思考:如图所示的点为区域内的居民点,我们要在 区域内选择一个地方作为一个商场的选址,要求周 围居民点到达商场整体上最方便。(即找到这些居 民点的中心)
.
二、点状分布的测度
► (一)找出某些点的中心位置
1、中项中心 当由两条互相垂直的线,分别将所有平面分布点以左
右、上下等数量均分,这两条线交叉点即为中项中心。
封闭系统:不与环境发生联系的系统 开放系统:与环境发生联系的系统 封闭与开放是一个相对的概念。
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4、系统的分类 4)静态系统、动态系统(按运动属性分) 动态系统是系统的状态变量是时间函数。 静态系统是表征系统运行规律的数学模型不 含有时间因素。 动态与静态也是相对而言的。
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4、系统的分类
5)简单系统、复杂系统(按复杂程度分) 简单系统:组成系统的子系统数量很少,因
道路中机动 车车道条数 (条)
道路宽度(m)
城市规模与人口(万 人)
大城市
>200 ≤200
中等城市
大城市
>200 ≤200
中等城市
大城市
>200 ≤200
中等城市
大城市
>200 ≤200
中等城市
快速路 主干路 次干路
80
60
40
60-80 40-60 40
-
40
40
0.4-0.5 0.8-1.2 1.2-1.4
城市规划系统工程学
.
一、系统、系统工程学、 城市规划系统工程学概论
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一、系统的基本概念
1、什么是系统?
“由相互依存、相互作用的若干元素构成并完成 某一特定功能的统一体”
太阳系 城市 居住区 建筑 班集体 制度 思想体系
.
2、三个基本点:
✓系统是由若干元素组成的;
✓这些元素相互作用、相互依赖;
✓具有特定的功能。
运用各种数学方法、计算机技术、模拟仿真技术 和控制理论来实现系统的模型化和最优化。
2、方法论 1)思想方法上的整体性(整体最优)
.
六、系统工程学理论基础和方法
2、方法论 2)方法和步骤的综合性
3 系 4建 5系
12
统立 统
界 定 问 题
确 定 目 标
设 计 , 提 出
模 型 , 系 统
综 合 评 价 ,
常用方法:利用中项中心来测度离散程度
在中项中心基础上,再分别在左右、上下四个半片作四 个1/4中项中心四条线,形成四个小矩形,每个小矩形面积和 总面积的比就反映了他们对中项中心的离散程度。
Di
qi Q
(i
1, 2, 3, 4)
Q
q1
q 2
q3
q4
其中,qi为四个小矩形面积 Di表达了不同方向的离散程度。 Di =1/4为均匀分布; Di ->0为最大集中; Di ->1为最大离散。
D IA A B 间 B 最 间 短 直 线 线 路 距 长 离 度 · 100(% )
A
B
3M
9M
4M
绕曲指数=(3+9+5)*100%/(9+4)=131%
.
(一)绕曲指数
区位分析
在某个中心特大城市周边,分布着4个小城市。这4个城市与中心城市之间的 交通均为高速公路,其直线距离以及公路里程距离如下所示,试分析这四个城市 的区位条件。
注意:中项中心操作简单,但不精确; 平均中心与中项中心的位置. 比较接近,但不完全一致,
平均中心较精确,但操作起来较麻烦
中项中心 平均中心
二、点状分布的测度
►(二)点状分布的离散程度或集中程度的测 度
1、点状空间分布有三种模式:
均等(离散) 随机 凝聚(集中)
.
随机
均等
.
凝聚
(二)点状分布的离散程度或集中程度的测度
商 业
幼 儿 园
农 贸其 市他 场
元素
小 组宅 区 团间 级 级级 道 道道 路 路路
.
小 区 级 绿 化
组 团 级 绿 化
宅 间 绿 化
元素
3、对系统的描述 2)系统的环境 系统外界事物及诸要素的集合。 系统与环境是相对而言的 更大系统中的元素,往往是下一级系统中
的环境。
.
3、对系统的描述
3)系统的行为 系统的各种活动以及周围的影响,称为系
虽然有关系统的定义有很多种,但大都包含了上述三个基 本特征。
.
3、对系统的描述
✓系统的结构 ✓系统的环境 ✓系统的行为 ✓系统的功能
.
3、对系统的描述
1)系统的结构 指的是组成系统的元素、元素间的相互关
系以及系统间的层次关系,是系统元素在时间 与空间有机联系与相互作用的方式,是系统内 部的描述。
复合系统:由自然和人工共同建造的复合系 .
统。
4、系统的分类 2)实物系统、概念系统(按物质属性分)
实物系统:凡是能看得见摸得着的,具体实体 元素所构成的系统,都叫实物系统,又叫硬系 统。 概念系统:一切概念、原理、方法、制度、程 序等概念性的元素所构成的系统称之为概念系 统,又称为软系统。
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4、系统的分类 3)封闭系统、开放系统(按系统与环境的关系 分)
城市规划系统工程学: 着重研究城市规划和建设中的系统问题。
.
二、空间分布的测度
.
一、城市组成要素的空间分布类型
(一)点状分布 要素在空间上分布成离散的点,如城市商业网点的分布、
郊区居民点的分布等。
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(一)点状分布
.
一、城市组成要素的空间分布类型
(二)线状分布 要素在空间上的分布成连续的线,如道路、各种管网等。
.
六、系统工程学理论基础和方法
(4)系统的分析
建立模型,把系统(方案)的评价
目标联系起来对系统的品质特征进行试
验分析,实现对系统的定量分析。
(5)系统的评价和优选
通过系统的分析,选择较优的系统
(方案)。
(6)决策
(7)实施
.
七、建立模型
1、什么是模型
所谓模型是对于系统本质,主要特 征的描述、模仿和抽象,用于某种特定 的用途(目的),以方便的形式向决策 人提供必要的知识。
Fra Baidu bibliotek
D优于B优于A优于C
公路里程
绕曲指数(%)
120
120
60
120
270
300
.


.
…… …… …… …… ……
…… ……
六、系统工程学理论基础和方法 (2)选择目标
确定目标时应注意以下原则: 1)要有长远的观点 2)要有总体的观点 3)注意明确性 4)多目标时应该区分主次、轻重、缓急
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六、系统工程学理论基础和方法 (3)系统设计
系统的设计就是按照系统的性质、 目的、功能、形成一组备选方案,以便 进行系统的分析和比较。
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三、线状分布的测度
(一)绕曲指数
绕曲指数是指AB两点间实际最短线路长度和AB两点间直线 距离的比值,一般以%表示。它反映了线路绕曲的程度。
D IA A B 间 B 最 间 短 直 线 线 路 距 长 离 度 · 100(% )
A 3M
9M
B 4M
.
三、线状分布的测度
(一)绕曲指数
绕曲指数是指AB两点间实际最短线路长度和AB两点间直线 距离的比值,一般以%表示。它反映了线路绕曲的程度。
同样,分析其空间分布时,可忽略其宽度而简化为线对象。
.
(二)线状分布
.
一、城市组成要素的空间分布类型
(三)离散的区域分布 如城市中的工业区、
居住区、城市建成区等。
.
一、城市组成要素的空间分布类型
(四)连续的区域分布
如地形、人口分布、空间污染分
布等。
.
二、点状分布的测度
► (一)找出某些点的中心位置
.
4、系统的分类
1)自然系统、人工系统(按自然属性分) 自然系统:由自然物,自然形成的系统,称
之为自然系统。海洋系统、生态系统,一座山、 一片森林等等。
人造系统:人工制造的系统称之为人造系统。 一般是按照人们特定的希望有目的地、有计划地 组织建造而成的系统。比如生产系统,一艘宇宙 飞船、一栋建筑。
此他们的关系很简单;或者子系统数量多,但之 间的关系比较简单。
复杂系统:子系统数量很大,种类很多,他 们之间的关系错综复杂。
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4、系统的分类
6)黑色系统、白色系统以及灰色系统(按认知 的程度分)。
白色系统:信息完全明确的系统,如学校。 黑色系统:信息完全不明确的系统,如遥远 的星球。 灰色系统:信息部分明确,部分不明确的系 统,如城市系统。
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