一种城市空间格局合理性诊断的技术方法
【技术领域】
[0001] 本发明给出一种城市空间格局合理性诊断的技术方法，从城市体系的规模结构、 空间结构和职能结构等方面对国家、地区、省域和城市群等层面的城市发展格局合理性进 行综合诊断，能够为城市发展格局的综合评估提供全面、客观和科学的决策依据。
【背景技术】
[0002] 城市发展格局是指基于国家资源环境格局、经济社会发展格局和生态安全格局而 在国±空间上形成的等级规模有序、空间联动作用明显、职能分工合理的城市空间配置形 态及特定秩序。城市发展格局包括城市规模结构格局、城市空间结构格局和城市职能结构 格局，H者缺一不可。
[0003] 城市发展格局是描述城市化现象和过程的重要科学问题。城市发展格局的优化是 新型城镇化背景下城市体系空间配置的目标，也是城市和区域规划管理研究的核也内容。 城市发展格局的优化包括对城市体系等级规模的调控，对城市体系空间结构的配置，对城 市体系职能结构的准确定位，W及城市体系H大结构的协调发展，它是城市体系和城市经 济健康发展的必要条件。觉的十八大报告、十八大H中全会、中央经济工作会议和中央城镇 化工作会议均把城市发展格局作为优化国±空间开发格局的核也内容放在重要位置。可 见，城市发展格局优化必将成为中国城市化建设的根本目标。
[0004] 伴随城市化进程，城市空间格局是一个动态变化与不断发展的客观现象。因此，优 化的城市空间格局是在一定历史背景、经济社会基础和发展阶段下的产物，即城市体系在 特定空间、特定时间的相对合理程度。优化城市发展格局是优化国±空间开发格局的核也 内容之一。要实现合理的国±空间开发格局，必须要求W良性发展的城市发展格局为支撑， 通过城市体系规模结构调整、空间结构优化和职能结构调节，实现城市体系的健康可持续 发展。
[0005] 城市发展格局优化的前提和基础是要对城市发展格局发展的历史和现状进行科 学地诊断，而科学地诊断就必然需要一定的技术方法，诊断技术方法成为进行城市发展格 局优化的关键所在。然而，目前尚缺乏对城市格局优化进行综合诊断的技术方法。已有的 城市地理学理论如中也地理论、市场区位理、增长极理论、核也-外围理论、梯度发展理论、 圈层结构理论、点轴发展理论等从国家、区域角度掲示了城市体系发展的一般规律，为城市 发展格局优化提供了理论基础，但并没有为区域层面如何实现城市体系发展格局的优化提 供具体的、可操作的诊断技术方法。
[0006] 目前已有的若干针对城市格局的发明专利主要集中单个城市或城市群的用地、生 态和空间特征的评价与识别：如申请号为CN 201310286650的名为城市±地利用景观格 局本征观测尺度的获取方法的发明专利，通过计算不同空间尺度的±地利用景观指数得 到统一标度范围内的指数值。申请号为CN 201210539591的名为一种城乡一体化生态安 全格局构建的技术，应用景观格局分析方法、生态系统服务评价方法、景观生态功能网络 模拟方法等方法，进行城乡一体化生态安全格局构建技术集成及模式优化。申请号为CN 201310089518的名为基于定量评价的确定城市中也体系选址方法，W空间适宜性作为确定 城市中也体系选址的测定指标，确定城市中最适合进行中也体系建设的空间区位。申请号 为CN 201410064436的名为一种创新型城市建设的综合评估方法，能够实现对城市创新水 平的综合评估。申请号为CN 201310413859的名为一种城市群投入产出效率综合测度技术 方法，可定量测度城市群高密度集聚的效果。申请号为CN 201310413857的名为一种城市 空间功能识别的技术方法，重点解决城市空间主导功能辨识问题。
[0007] 由W上发明专利可知，目前在国家和区域层面，综合考虑城市规模结构、空间结构 和职能结构进行城市发展格局合理性评价的技术方法缺失。作为中国新型城镇化战略优化 国±空间开发格局的重点内容，全面优化城市发展格局迫在眉睫。城市发展格局合理性评 价方法的缺失制约了城市发展格局的进一步研究，不利于国±空间开发格局的开展进程。 因此构建一套能全面、综合地对城市空间格局优化进行诊断的技术方法体系具有重要的理 论意义和现实意义。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术方法的不足，本发明提供了一种城市发展格局合理性诊断技术方 法，该方法可更好地掲示城市发展格局的合理化程度W及城市体系在规模结构、空间结构 和职能结构等方面存在的不足，进而提出城市发展格局优化的方向，由此为城市体系结构 优化提供科学、理性的决策支持。
[0009] 本发明的总体思路是：首先从城市规模结构格局、城市职能结构格局、城市空间 结构格局H个方面建立合理性诊断指标体系；分别构建基于Zipf指数的城市规模结构格 局合理性USR诊断模型、基于核密度指数的城市空间结构格局合理性UKR诊断模型、基于 化annon-Wiener指数的城市职能结构格局合理性UFR诊断模型，分别诊断城市发展格局的 城市规模格局合理性程度、城市空间格局合理性程度和城市职能格局合理性程度；借助赌 技术支持下的层次分析法，融合W上H个诊断子模型集成为城市发展格局合理性综合诊断 HL模型，实现对中国城市发展格局合理性进行全面、科学、定量计算与定性分析综合集成地 诊断。
[0010] 本发明的技术方法包括W下步骤：
[0011] 1、城市发展格局合理性综合诊断指标体系的构建
[0012] 根据城市发展格局合理性的基本内涵和形成的动力机制，将城市发展格局合理性 诊断指标体系分为城市规模结构格局合理性诊断、城市职能结构格局合理性诊断、城市空 间结构格局合理性诊断H类，并由此构建包括总目标层、子目标层、因素层和因子层的指标 体系。指标的标准化采用极差标准化和标准差标准化方法，采用Delphi法和AHP法，根据 各个指标对评估目标的贡献率确定指标权系数（表1)。
[0013] 表1中国城市发展格局合理性综合诊断指标体系
[0014]
【主权项】
1. 一种城市空间格局合理性诊断的技术方法，其特征在于主要包括以下步骤： (1) 构建城市空间格局合理性诊断的指标体系，构建包括总目标层、子目标层、因素层 和因子层的指标体系； (2) 因子层的数据标准化处理及运用层次分析法和熵权法确定子目标层、因素层和因 子层的指标权重； (3) 构建城市发展格局合理性HL综合诊断模型，包括规模格局USR诊断模型、空间格局 UKR诊断模型和职能格局UFR诊断模型； (4) 采用模糊隶属度函数法和线性加权求和法计算各子模型的合理性指数； (5) 根据HL综合指数的大小将城市划分为高合理城市、较高合理城市、中等合理城市、 低合理城市和不合理城市。
2. 根据权利要求1所述的城市发展格局合理性的综合诊断方法，其特征在于：步骤（1) 中，因子层指标是评估城市某时间点的具体实测值，包括统计数据、空间数据和普查数据， 共12个；因素层是在因子层的基础上算计而成的诊断指数，共7个；分目标层是在因素层 基础上计算得到的更高一层的诊断指数，共3个，包括城市规模结构合理性指数、城市空间 结构合理性指数和城市职能结构合理性指数；总目标层有1个，即城市发展格局合理性指 数，依据分目标层的3个指标而得，也是对因子层12个指标的综合集成，是城市发展格局合 理性诊断的总终结果。
3. 根据权利要求1所述的城市发展格局合理性的综合诊断方法，其特征在于：步骤（3) 中，城市发展格局合理性综合诊断模型由基于Zipf指数的城市规模结构格局合理性USR诊 断模型、基于核密度指数的城市空间结构格局合理性UKR诊断模型、基于Shannon-Wiener 指数的城市职能结构格局合理性UFR诊断模型三部分通过加权构成，计算公式为： HL = yiUSR+y2UKR+y3UFR (1) 式（1)中，HL为城市发展格局合理性综合诊断指数，71是城市规模结构格局合理性指 数USR的权系数，y2是城市空间结构格局合理性指数UKR的权系数，y3是城市职能结构格 局合理性指数UFR的权系数，采用熵技术支持下的层次分析法计算得到 yi= 0. 3571，y2 = 0. 3286, y3= 0. 3143。 (1)基于Zipf指数的城市规模结构格局合理性USR诊断模型 以Zipf指数模型为依托，城市规模结构格局合理性指数USR诊断模型由区域城市体系 规模结构合理性指数Qi和单个城市规模效