城市形态网络拓扑研究

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1、城市形态网络拓扑研究——以武汉为例城市形态的概念跨入新世纪，我国城市发展进入了一个崭新的阶段。城市的各项活动呈现出规模越来越大、变化越来越快、影响越来越广泛的趋势。城市建设以前所未有的速度展开，建设量为世界所嘱目，城市空间发展亦呈现出前所未冇的新机制和新特征。城市形态止是这种城市空间发展变化机制和特征的物化体现，因而如成为城市研究的重要领域。城市形态，指的是城市发展变化过程屮所表现出來的空间形式的构成特征，包括城市空间结构城市各个要素如物质设施、社会群体、经济活动和公共机构等的空间分布模式）、城市外部形状（城市外部的空间轮

2、廓）及其相互关系（要素之间的札I互作用和组织）所组成的空间系统（SpatialSystem），是城市自然环境、城市结构与功能、空间发展规律、规划管理以及城市的历史发展等多因素相互作用的结果。城市形态是城市建设和规划发展的重要依据,其特质直接地影响到城市内部各组成部分的总休布局，影响到城市发展的综合效果、城市与It周边腹地联系的便捷程度、交通组织和城市合理发展方向等一系列重大问题。因此，研究城市形态，讨论城市空间的发展规律，进一步对城市空间发展的合理性做出较为正确的估计，能为城市发展提供理论的诠释与实践的依据，有利于我们对城

3、市发展进行预测及控制，提高我们控制城市发展的主动性及能力。二、网络拓扑分析方法城市的发展伴随着网络的形成与发展。城市发展初期，空间结构简单，网络单一，随着空间交往的不断增加，相应的城市空间网络强化。交通网络是城市网络物化的重要形态之一，它是城市空间生长的骨架，支撑着城市内部各种功能性空间的分布，同时也反映着城市与外界区域的联系及城市空间整休的开放程度。我们可以通过城市交通网络的分析，认识和研究城市形态的整体特征。网络拓扑分析方法是前苏联学者S.A萨拉科夫捉出的一种城市分类方法。萨氏认为：城市形态的主要要索是地面交通线，以及

4、由它所构成的的网络，这个网络包括城市交通件道路（干道、分支和环路）和具有通行能力的河道、铁路等，城市形态和内部结构取决于这些约束条件，这样城市就可被简化为由线性交通耍素组成的网络。网络分析涉及的要索有：分支、冋路、干和岛，以网络形式表示结构形态的主要特征就是网络木身的复杂性、组成形式以及单中心或多中心等等。从网络分析的观点看城市交通网络完全可以分解为上述要素的组合（如下表1）,而城市形态的问题就可转变为网络分析的研究。网络分析要素与城市交通网络要素对应表网络分析要素分支回路干岛要素定义不闭合支线由支线构成，不可再分的闭合环

5、由分支和环路构成的网络骨架与T分离的，位于分支上的冋路或回路组合城市交通网络要素不闭合的城市交通支线不町再划分的交通坏线城市交通主体网络孤立于城市交通主体网络Z外的，由支线联系的交通环线表1萨氏根据城市交通网络将城市分为若干个拓扑等级（即一系列由交通网络骨架外缘1111路所构成的同心环带）和若干核心（即出最里层等级所构成的1111路集合），将城市形态的描述表述为网络骨架的等级数、核心数、岛的现状和分支的形态等等。90年代初期，南京人学人地海洋学系的武进博士就曾运用这种方法对国内124个城市（未包括武汉）进行了拓扑分类和相关

6、的研究，得出了下述结论：1、城市拓扑等级与城市规模有一定的关系，规模越大，城市拓扑等级越高。2、网络中的回路规模随距市中心的距离增加而增大。3、城市网络骨架最内等级的位置往往与实际市中心和位置相一致。4、城市结构网络的显隐核心数与城市规模成正比。5、网络骨架的等级越小，其分支部分就越发达。6、网络分叉度与城市发展趋势有关。基于以上认识，笔者运用萨氏的网络拓扑分析法对武汉城市形态进行了研究。三、武汉城市形态拓扑研究武汉作为湖北省的省会,长江小游特大城市，我国小部重耍的屮心城市，全国重耍的工业基地和交通、通讯枢纽，其城市建设和

7、经济、社会发展迈入一个崭新的时期。武汉的城市形态缘于其特殊的地理位置（位于长江、汉水交汇处），而呈现两江三镇的空间形态发展布局，武昌、汉口、汉阳三镇由于丿力史的原因及英口身的实情也呈现出不同的空间特色和发展态势。1、网络拓扑分析笔者选取了«1996-2020年武汉城市规划交通网络图》作为研究的具休对象，该图作为武汉城市未来发展的规划依据，在城市道路的现状的反映和未来发展的体现上具有一定的权威性。依照萨氏的研究步骤将道路网络简化为快速路、城市干道、城市次干道三个道路等级的网络（图1）,首先确定网络的外界并从网络骨架的任意点开

8、始对区外界回路（包括有顶点或有边与外界连接的回路）进行遍历，这些回路形成一个闭合的环带，即为第一拓扑等级；接着沿第一等级的内界对网络进行新的回路遍历，这些回路结合成第二等级的环带；依次沿着第N・1级的内界从外向内进行遍历，最后得到如图所示的网络拓扑分析图（图2）。图1图2从分析图上看，武汉城市分为七个拓