基于系统动力学的城市工业生长综合模型构建及应用

基于系统动力学的城市工业生长综合模型构建及应用
建国以来,工业的快速生长使中国摆脱了贫困的同时也付出了沉重的生态环境代价。

目前,中国城市普遍的工业化、城市化和工业园区的泛滥化、聚合化造成了资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻现状,已限制了中国工业的继续发展。

工业燃煤量造成的大气污染和工业用地的快速扩张直接或间接导致了2012年以来全国范围的雾霾天气,引起了国内外对中国环境和景观生态问
题的一致关注。

与此同时,一次次的工业污染事件也对城市工业的不合理规划频繁敲响警钟。

当清新的空气、洁净的水源、安全的食物和蓝色的天空都成为民众的奢望之时,工业生长则呼唤一种全局化的、量化的科学模式控制其发展速度及规划布局以达到其与环境、生态、社会的可持续发展。

本研究旨在在城市及区域规划层面上应用系统动力学方法建立工业生长和环境、社会经济、景观生态等方面之间的联系的城市工业生长综合模型,进而为城市工业的发展速度和空间布局提供指导依据。

研究首先阐明了工业环境主观评价和客观景观构成的特征。

对国内外工业发展历程和工业生长相关理论进行了梳理,进而在对国内外的生态工业生长模式进行分析后,针对城市工业环境的实际情况,对我国北方的8个城市的工业环境
进行了主观评价和景观构成分析,其结果揭示了北方工业区环境情况及民众需求,同时也明确了评价因子、受访者属性和景观构成之间的交互关系。

通过调研数据的整理与初步解析,结合生态工业生长模式研究得出了构成城市工业生长系统的构成框架。

进而研究构建了城市工业生长系统动力学综合模型。

通过文献综述、主因子分析、成分分析等方法对工业、人口、城市经济、环境、景观生态五个系统部分进行因子遴选及因果关系梳理建立了子系统的流图,进而构建了城市工业生长系统动力学综合模型。

以工业城市哈尔滨的数据为基础训练模型,并对模型进行了运行拟合度、逻辑结构、预测精度和适用性四个方面的验证,证明了模型的有效性。

区别于传统的基于GIS的景观指数线性静态预测,本模型具有多维度非线性动态预测功能,决策者可以通过模型预知未来的系统所有因子的变化,达到控制
工业生长速度的目的。

模型适用性研究还发现了在同种外界条件下企业数量在一定范围内呈“S型增长模式”对景观生态的影响相对最小。

研究发现了工业生长
下分散型城市空间格局模式更适于景观生态保护。

为探讨相对较适合工业生长的城市空间格局模式,研究应用城市工业生长系统动力学综合模型,结合景观生态风险性评价方法对工业城市空间格局进行了假设性模拟研究。

在同种政策和工业发展速度下,比较同一个城市的集中型格局和三种分散型格局模式(绿色廊道模式、卫星城模式和资源分散模式)对其景观生态风险性的影响。

模拟结果显示分散型城市比集中型城市更有利于未来景观生态发展和环境的保护,并揭示了城市分散程度和环境污染因子及景观指数之间的关系。

研究提出了针对工业生长及布局的城市规划策略。

应用工业生长模型的量化关系,结合Grasshopper软件的参数可视化功能,对哈大齐工业走廊及其包含的哈尔滨、大庆等五个工业城市进行工业生长指数模拟。

将城市工业生长曲面对比现有政府规划构想,提出了基于生态环境保护的工业型城市的发展策略。

本研究通过工业生长与生态环境之间定性—定量—可视化的转化,达到了应用系统量化方法调节城市工业生长速度和规划布局的目的。