基于耗散结构“熵”机制的浙中城市群空间结构优化研究

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3.0 李佳 2024-09-25 4 4 1.07MB 61 页 150积分
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浙江财经学院硕士学位论文
I
摘要
城市空间结构演化是空间要素自组织和他组织耦合作用的结果，其实质是城
市空间功能组织空间要素的过程，城市可持续发展客观要求城市形成良好空间结
构以促进发育与完善。耗散结构理论是自组织理论的基础，广泛应用于自然科学
和社会学领域，用于研究远离平衡态的非线性系统由无序向时空、功能有序演化
的过程和机制。
城市空间是典型的耗散结构系统，主要表现在其满足耗散结构四个条件，即
开放性、动态非平衡性、多重非线性作用和涨落（冲击引起的参量对平衡态的偏
离）推动城市空间演变。前人虽然认识到城市空间的典型耗散性，认识到城市空
间需保持低熵状态以维持城市系统的动态平衡，并且向更加有序方向演化。但是，
对城市空间耗散结构演化特征和“熵”机制的分析并不完善，更没有指明城市空
间“熵”的意义与熵流如何衡量测度。
经过理论分析和推导，本文得出城市空间熵流与整体交易效率的直接关系表
达式。结合耗散结构“熵”理论，就可以阐明提高城市空间整体交易效率水平将
降低城市空间的总熵值，就可推动城市空间耗散结构向更加有序持续突变，也即：
城市空间低熵耗散结构演化由交易效率提升而导致。而城市空间低熵耗散结构的
高度静态有序和动态有序特征，实质分别为城市空间功能形成高度分工专业化的
形态，以及各功能之间通过动态城市流有机联系的动态平衡状态。本文选取义乌
作为实证城市，阐述义乌城市空间耗散结构的初始平衡态特征、功能集聚核心分
布，以及交易效率的提升与城市空间耗散结构有序演化的过程特征，证明城市空
间整体高的交易效率水平在城市空间低熵耗散结构演化过程中的重要作用。
浙中城市群在无显著资源优势和地理区位的条件下，经历三十年的快速发展
崛起为浙江第三大城市群，其城市群空间具有典型的耗散结构特征。本文将结合
分形工具判定浙中城市群当前发育状况，并结合文中研究结论对浙中城市群空间
结构进行系统优化。
关键词：耗散结构；空间结构；自组织；他组织
浙江财经学院硕士学位论文
IV
目录
第一章 绪论.................................................................................................................................... 1
第一节 选题的背景、意义.......................................................................................................... 1
第二节 研究内容和方法.............................................................................................................. 2
第三节 可能存在的创新点.......................................................................................................... 3
第二章 城市空间耗散结构演化特征.............................................................................................. 5
第一节 本文理论基础和相关概念辨析...................................................................................... 5
第二节 城市空间耗散结构演化的过程特征.............................................................................. 9
第三章 城市空间耗散结构演化“熵”机制分析........................................................................ 18
第一节 城市空间总熵值的度量................................................................................................ 18
第二节 城市空间耗散结构演化的有序性特征........................................................................ 23
第三节 城市空间耗散结构演化的“熵”机制........................................................................ 28
第四章 义乌城市空间低“熵”耗散结构演化的实证分析.........................................................30
第一节 义乌城市空间低“熵”耗散结构的演化过程............................................................ 30
第二节 义乌城市空间整体交易效率水平量度........................................................................ 37
第五章 浙中城市群空间低“熵”耗散结构的系统优化.............................................................41
第一节 浙中城市群空间结构现状分析.................................................................................... 41
第二节 浙中城市群空间低“熵”耗散结构的系统优化........................................................ 46
结语............................................................................................................................................ 57
参考文献............................................................................................................................................ 58
附录............................................................................................................................................ 60
致谢............................................................................................................................................ 61
浙江财经学院硕士学位论文
-1-
第一章 绪论
第一节 选题的背景、意义
一、研究背景
城市和城市群空间结构一直是城市地理学和城市经济学研究核心问题之一，目前
运用系统自组织理论对城市空间研究是前沿问题。本文结合自组织理论的基础-耗散
结构理论，系统探索城市空间耗散结构演化的过程特征，以及推动城市空间耗散结构
演化的“熵”机制,挖掘城市空间整体交易效率与城市空间结构有序演化的联系。本
论文研究是导师主持的浙江省科技计划项目——《基于产业集聚的浙江城市群空间结
构优化研究》（编号：2009C25024）的进一步扩展，也是作者主持的浙江省大学生科
技创新活动计划（新苗人才计划）课题《基于动态中心地理论视角的义乌城市空间结
构演变研究》（编号：2011R413030）的深化。本文把分析的视角扩展到城市空间结
构的耗散结构特征研究，重点放在城市空间耗散结构机制的解析和浙中城市群空间结
构优化。
二、理论意义
耗散结构理论常用来研究城市经济系统或城市单个子系统的自组织演化的条件，
部分文献研究认为城市空间低“熵”的结构有利于城市空间向更加有序方向演化，但
均不能较明确回答城市空间“熵”到底如何衡量，以及影响其最关键的因素是什么。
本文系统地解析城市或城市群空间低“熵”耗散结构演化的过程特征，及推动这一过
程的“熵”机制。并构建模型给出城市总“熵”的表达式。试图在城市空间研究上架
起经济学的交易效率和城市空间低“熵”耗散结构之间的桥梁，具有理论研究的原创
性。本文将有助于城市地理学、空间经济学、系统论科学学科的交叉融合，拓展了城
市空间结构和古典分工理论的研究视角。
三、现实意义
城市群逐步成为我国区域经济发展的主要载体，全国范围内中小城市群蓬勃发
展。浙中城市群经历改革开放三十多年的发展，已由整体相对落后发展成为浙江省第
四增长极，城市群各城市以特色产业为主导的发展格局，如义乌小商品、永康五金、
东阳建筑、浦江水晶、兰溪纺织远近闻名。如何利用区域经济学和系统科学理论来分
析义乌城市空间由初期无序状态发展为时空、功能高度有序的状态，是本文需要解决
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的问题之一。本文结合耗散结构理论，以义乌为例论证中小城市空间由无序向有序发
展的耗散结构演化的过程特征。并根据实证分析结论，结合浙中城市群发展现状，探
讨如何优化浙中城市群空间结构，具有现实的意义。同时，通过本文的研究，可以从
系统论的角度理解城市空间功能发育过程和机制，对当前我国目前众多中小城市群制
定总体规划，优化城市产业布局，增强核心竞争力都具有重要的参考价值和推广意义。
第二节 研究内容和方法
一、主要研究内容
论文将结合经济地理学和系统耗散结构理论等研究成果，系统阐述城市空间耗散
结构的演化过程特征和“熵”机制。将构建假说模型，推导出城市空间总熵与交易效
率的关系表达式；并论证城市空间总熵值降低与城市空间耗散结构演化的关系，以及
城市空间将随着整体交易效率提升而呈现出高度有序的状态特征。随后，结合义乌城
市空间耗散结构演化过程进行实证分析，证明本文模型和论述的正确性。并根据实证
结论对浙中城市群空间结构进行优化，提出相关的政策建议。
二、框架结构
论文共分五章，具体内容如下。
第一章，绪论。本章主要介绍本文的研究背景和研究意义，说明主要研究内容和
框架结构，并总体说明论文的研究方法、可能的创新之处。
第二章，结合前人研究成果，系统论述城市空间耗散结构的演化特征。
第三章，提出假说，建立模型，论证城市空间耗散结构演化的“熵”机制。首先，
构建假说模型，推理出城市空间总熵的逻辑表达式与整体交易效率之间逻辑关系。其
次，分析城市空间随总熵值降低体现出的有序演化特征。最后，论述城市空间耗散结
构演化的“熵”机制。
第四章，结合义乌城市空间耗散结构的演化过程，实证义乌城市空间有序性提升
和城市总熵值降低，再结合义乌城市整体交易效率来来实证第三章论述的“熵”机制
正确性。
第五章，浙中城市群空间结构的优化。本章首先介绍浙中城市群空间结构发展状
况和演变的阶段性。并结合本文第三章分析得出的结论，对浙中城市群空间结构进行
优化，并提出相应的政策建议。
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-3-
本文的研究框架如下：
三、研究方法
第一，多学科交叉的研究方法。本文的研究涉及到耗散结构理论、经济学、地理
学等学科理论，尝试运用上述学科理论阐述城市空间耗散结构演化特征和演化“熵”
机制。
第二，本文采用定性分析与定量分析相结合，以实证分析和定量分析为主。定性
用于分析义乌城市空间有序性的提升；定量用于分析义乌交易效率的提升。对浙中城
市群优化主要为定性分析。
第三，静态与动态分析相结合。城市空间耗散结构演化是一个动态时空有序和静
态功能有序演化的过程。城市空间静态功能有序是动态时空有序的投影，本文将同时
关注城市空间的静态和动态特征分析。
第三节 可能存在的创新点
本文论文从选题和研究内容方面来看，创新点可能体现在如下几方面。
第一，研究视角可能存在创新。尝试结合多学科的理论进行研究，将系统论与城
浙江财经学院硕士学位论文
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市空间结构演变理论，以及城市经济学相关理论结合研究城市空间结构演变过程特征
和机制。
第二，研究内容可能存在创新。利用系统论原理来解决实际城市空间发展的一般
过程。本文较为清晰地阐述了城市空间耗散结构演化的过程特征，给出了城市的总熵
的表达式，回答了城市空间熵流与交易效率之间的关系，分析推动城市空间耗散结构
演化的“熵”机制。且将研究结论应用于解决小尺度城市群的空间结构优化问题，对
我国当前众多小尺度城市群蓬勃发展，具有十分必要参考价值。
第三，研究方法可能存在创新。首先，通过提出假说，构建模型和逻辑推理的方
式得出城市空间的熵流表达式；其次，采用新兴古典经济学分析模型来说明城市空间
静态功能有序和动态时空有序的提升过程，来揭示城市空间随总熵值降低而呈现出的
演化规律。
摘要：

浙江财经学院硕士学位论文I摘要城市空间结构演化是空间要素自组织和他组织耦合作用的结果，其实质是城市空间功能组织空间要素的过程，城市可持续发展客观要求城市形成良好空间结构以促进发育与完善。耗散结构理论是自组织理论的基础，广泛应用于自然科学和社会学领域，用于研究远离平衡态的非线性系统由无序向时空、功能有序演化的过程和机制。城市空间是典型的耗散结构系统，主要表现在其满足耗散结构四个条件，即开放性、动态非平衡性、多重非线性作用和涨落（冲击引起的参量对平衡态的偏离）推动城市空间演变。前人虽然认识到城市空间的典型耗散性，认识到城市空间需保持低熵状态以维持城市系统的动态平衡，并且向更加有序方向演化。但是，对...

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