东营市城镇用地和湿地的分形特征分析

Urbanization and Land Use 城镇化与集约用地, 2020, 8(1), 1-9

Published Online March 2020 in Hans. /journal/ulu

https:///10.12677/ulu.2020.81001

Analysis of Fractal Features of Urban Land

and Wetland in Dongying City

Yuan Sun

College of Resources and Environment, Qingdao Agricultural University, Qingdao Shandong

Received: Jan. 7th, 2020; accepted: Jan. 30th, 2020; published: Feb. 6th, 2020

Abstract

Based on predecessors’ analysis of the spatial structure of the urban system, the capacity and infor-mation dimensions in the fractal theory were selected to calculate the spatial form of the urban sys-tem and wetlands in Dongying. The main results are as follows: 1) Both urban land and wetlands in Dongying have fractal features, but the fractal features of wetlands are not as obvious as those of towns. 2) Urban land is a bifractal structure characterized by a dominant double scale, that is, a self-affine structure; wetlands are a single fractal structure characterized by self-similarity. 3) The spatial structure and hierarchical structure of urban land and wetlands are inconsistent, but there are laws that evolve towards integration. 4) The fractal dimension of wetland is larger than that of urban land. In general, the scale and wetland form of Dongying City are relatively balanced, but the functions of the urban system and wetland have not been fully exerted.

Keywords

Fractal Characteristics of Urban Land, Fractal Feature, Capacity Dimension, Information Dimension, Wetland Fractal Features

东营市城镇用地和湿地的分形特征分析

孙园

青岛农业大学资源与环境学院，山东青岛

收稿日期：2020年1月7日；录用日期：2020年1月30日；发布日期：2020年2月6日

摘要

基于前人对城镇体系空间结构的分析，选取分形理论中的容量维和信息维测算东营市城镇体系和湿地的空间形态。主要结果如下：1) 东营市城镇用地和湿地都存在分形特征，但湿地的分形特征不如城镇的分

孙园

形特征明显。2) 城镇用地属于以显性双标度为特征的双分形结构，即自仿射结构；湿地属于以自相似为特征的单分形结构。3) 城镇用地和湿地的空间结构和等级结构存在不协调的现象，但都有向一体化演化的规律。4) 湿地的分形维数是大于城镇用地的分形维数的。总体来说，东营市城镇规模和湿地形态较为均衡，但城镇体系和湿地的功能尚未充分发挥。

关键词

城镇用地分形特征，分形特征，容量维，信息维，湿地分形特征

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1. 引言

分形理论是美国科学家B. B. Mandelbort提出的一门自组织理论，其数学基础是分形几何学，分形理论是解决欧氏几何难以描述复杂问题的一种十分奏效的理论方法，无标度、自相似性是分形的两个基本特征[1]。对于简单的分形体，由于要素分布均匀，只有单一的标度，可以用一个维数表示，但对于复杂的系统，空间分布一般很不均匀，标度自然难以统一，单个维数无法刻画其总体的特征，因此就必须引用多分形测定[2]。目前主要有四种分形概念分别为单分形、双分形、多分形、自仿射分形。分析几何作为分形分析的有效工具之一，早就在城镇的空间形态研究中广泛应用。城镇体系是发育在地形、水系等分支上的多重分形，其空间结构与自然环境理应相关。从现已发现的理论规律看来，中心地和城市体系都与水系具有相同的数学模型[3]。本文将研究城镇体系的分形模型应用于湿地的分形分析中，借助分形理论思想，不仅可以探究黄河三角洲地区城镇体系空间结构特征，还可建立湿地与城镇用地空间结构特征关系，为黄河三角洲地区城镇和湿地体系空间结构优化及相关理论实证研究提供一定的参考。

建立城镇与湿地关系的理论和现实依据如下：第一、中国自古就有逐水而迁、泽水而居的习惯，因此城镇体系与湿地体系之间必定存在某种联系；第二、第三次全国土地调查将湿地独立划分为一个调查单元，湿地的概念已超过了水系的概念，足以见得湿地的重要性；第三、随着国土空间规划体系的完善，用途管制对象已从传统意义上的城镇和农业空间逐步向生态空间转变，不断强化山水林田湖草生命共同体系统思维，推进全域综合整治、系统治理。这也使得本文对湿地的空间形态的分析具有现实意义。第

四、早在学者研究表明水系构成与城市体系的等级结构具有完全相同的数学模型[2]。

2. 研究区域概况

黄河三角洲位于黄河入海口渤海湾和莱州湾沿岸，北靠京津唐经济区，南连山东半岛开放城市，属于国家制定的沿海开放地带。鉴于现代黄河三角洲中93%的行政区域属于东营市，因此本文以东营市为主要研究区域[4]，以东营区、牛庄区、河口区3个区，广饶县、利津县、垦利县3个县为基本调查单元开展研究。

东营市位于黄河三角洲的核心地带，城镇体系和湿地发育历史悠久，其空间分布蕴含大量的时空信息，揭示这些信息对东营市的城镇和湿地体系优化具有现实的实践价值。且东营市湿地资源丰富，有湿地之城的美誉。2018年10月成功入选全国首批“国际湿地城市”。为了加强湿地保护，《东营市湿地保护条例》已于2018年10月26日经东营市第八届人民代表大会常务委员会第14次会议通过，本条例