城市扩张度量中的重力-空间熵模型

A gravity-spatial entropy model for the measurement of urban sprawl

熵模型和理论为城市土地利用及人口空间分布定量描述提供了新的思路,被广泛应用于城市发展定量研究中.然而,最初的空间熵模型并未能体现出城市地理空间异质性,并且大多数相关模型并未将空间离散化,也即距离,这一基本地理要素考虑在内.基于此,本研究建立了一个综合重力和空间离散分布理论的熵模型,以体现距离及空间分布结构对于城市人口和土地利用熵值的影响.模型以相对人口密度空间分布为起点,定义其对总体熵的贡献随距城市中心距离增加而增加,从而使模型能够体现跳跃式土地利用对熵值的影响.此外,人口密度的引入也避免了原模型熵值为负的可能,从而使模型能够区分同样规模土地利用下不同利用模式对熵值的影响.模型分析验证表明改进的重力-空间熵模型较原模型更为合理.研究采用上海市城市建设用地及人口统计历史数据对模型进行验证.结果显示,上海市的土地利用和人口空间分布熵值在过去的30年稳步增长,这与上海市的人口和城市用地变化统计数据变化一致.此外,分区熵值贡献地图显示模型熵值计算结果与各区县城市发展政策及进程一致.