国家规划:SD模型与参数:城镇化与生态环境交互胁迫的动力学模型与阈值测算

本书从国家高质量发展规划入手，论述规划模型和参数需求，就国家层面城镇化与生态环境交互胁迫的系统动力学模型和参数等进行介绍。具有数量分析特色。适合区域研究、宏观规划和决策者阅读。

本书是国家自然科学基金重大项目课题四“特大城市群地区城镇化与生态环境交互胁迫——动力学模型与阈值测算”结题报告和国家发改委委托研究项目《面向高质量发展的基础设施空间布局研究》的部分成果，出版成书具有重要的学术价值和社会效应。从国家高质量发展规划入手，论述规划模型和参数需求，就国家层面城镇化与生态环境交互胁迫的系统动力学模型和参数等进行介绍。本书在规划类图书中具有数量分析特色。区域研究、宏观规划和决策者阅读。

顾朝林，男，1958年生，博士，清华大学长聘教授、博士生导师。主要从事城市与区域规划、城市地理学、区域经济研究。中国科协第九届委员，中国未来研究会副理事长，中国发展基金会学术委员会委员，中国城市科学研究会常务理事，中国土地学会土地规划咨询专家。曾获1989年中国科学院首届青年科学家、1999年教育部“跨世纪优秀人才”、2000年国家“千百万工程”第一二层次入选者、2000年国家杰出青年基金获得者等荣誉称号；获中国科学院自然科学三等奖一次（1994）、民政部科技进步一等奖一次（1997）、国家科技进步三等奖一次（1997），江苏省第六次哲学社会科学一等奖（1999），重量城市规划优秀设计奖三次，省级优秀工程勘察设计奖六次。出版专著26部，教材3部，译著5部，发表英文学术论文66篇，中文学术论文302篇。在国内外多个学术影响力榜单中位居前列。

V 目 录 第1章  高质量发展的新时代与规划转型 １.1 新时代国家发展大背景 1 1.1.1  高质量发展的基础和前提 1 1.1.2  国家高质量发展面临的问题 4 1.2  国家高质量发展及其发展特征与国家规划需求 7 1.2.1  高质量发展基本内涵 7 1.2.2  高质量发展的基础设施内涵 7 1.2.3  高质量发展的基础设施特征 8 1.3  国家高质量发展新需求 9 1.3.1  传统物质基础设施需求 9 1.3.2  人力资本提升需求 11 1.3.3  自然资本保育需求 11 1.3.4  新时代新消费需求 13 1.4  国家规划的转型与发展 15 1.4.1  增长与发展转型 15 1.4.2  生产与消费转型 18 1.4.3  规划对象的转移 19 1.4.4  走向定量规划 22 第2章  城市与区域定量研究进展 2.1  数理模型和模拟方法 25 2.1.1  早期的定量分析 25 2.1.2  时间序列回归分析 26 目录 VI 2.1.3  逻辑斯蒂方程 26 2.2  数量经济模型研究 27 2.2.1  可计算一般均衡模型 27 2.2.2  宏观经济模型 28 2.2.3  空间一般均衡模型 28 2.3  元胞自动机与智能体模型 29 2.3.1  基于自组织的分形城市模型 29 2.3.2  元胞自动机模型 29 2.3.3  智能体模型 31 2.3.4  多智能体系统模型 33 2.4  动力学模型和模拟研究 33 2.4.1  城市单要素研究 34 2.4.2  城市系统和土地扩张研究 34 2.4.3  城镇化与生态环境耦合研究 35 2.4.4  复杂大系统的动力学模型研究 36 2.5  多模型复合/集成系统研究 36 2.5.1  CA+SD复合模型系统 36 2.5.2  SD+GIS集成模型系统 37 第3章  城镇化与生态环境交互胁迫的系统功能模块设计 3.1  城镇化和全球化及其对生态环境的影响 40 3.2  城镇化与生态环境系统分析框架 41 3.2.1  城市作为特殊的生态系统分析框架 41 3.2.2  城市作为耦合的系统分析框架 42 3.2.3  城市作为连结系统及城市治理 44 3.3  城镇化与生态环境交互系统的指标 45 3.3.1  国外城市与区域发展要素研究 45 3.3.2  中国城市与区域发展要素 46 3.4  中国城镇化与生态环境交互胁迫功能模块 49 3.4.1  区域的城镇化与生态环境系统 49 3.4.2  中国城镇化与生态环境系统构建概念图 50 3.4.3  城镇化与生态环境系统内外交互作用 50 3.4.4  区域的城镇化与生态环境系统流程图 51 目录 第4章  城镇化生态环境效应与驱动力分析 4.1  城镇化的生态环境效应 53 4.1.1  城镇化的正效应 53 4.1.2  城镇化的负效应 55 4.2  城镇化过程 57 4.2.1  经济发展 57 4.2.2  人口变化 58 4.2.3  社会转型 60 4.2.4  城市空间的延伸和重塑 61 4.2.5  紧缩城市 63 4.3  城镇化驱动力 65 4.3.1  工业化 65 4.3.2  现代化 66 4.3.3  全球化 67 4.3.4  市场化 68 4.3.5  制度改革和创新 68 第5章  多要素—多尺度—多情景—多模块集成的城镇化与生态环境交互 胁迫的动力学模型 5.1  模型类型 71 5.1.1  系统动力学模型 71 5.1.2  数量经济模型 72 5.1.3  数理模型 73 5.1.4  元胞自动机与智能体模型 73 5.1.5  多模型复合/集成系统 74 5.2  城镇化SD模型 75 5.2.1  文献综述与相关研究进展 76 5.2.2  中国城镇化SD模型构建 77 5.2.3  中国城镇化SD模型系统验证 83 5.3  基于水资源约束的城镇化SD模型 87 5.3.1 水资源子系统构建 88 5.3.2  水资源约束下的城镇化SD模型 89 5.3.3  模型检验 93 目录 5.4  基于土地资源约束的城镇化SD模型 94 5.4.1  土地利用SD模型构建 96 5.4.2  土地资源约束下SD模型 96 5.4.3  模型检验 101 5.5  基于能源约束的城镇化SD模型 103 5.5.1  城镇化—能源SD模型 104 5.5.2  参数设定 110 5.5.3  SD模型有效验证和敏感性测试 112 第6章  城镇化与生态环境SD模型阈值及其计算实验 6.1  模型模拟中的阈值和数值研究 125 6.1.1  阈值研究 125 6.1.2  数值研究 126 6.2  SD模型阈值判断技术路线 126 6.2.1  弹性变量选择方法 127 6.2.2  阈值特征分析方法 128 6.2.3  阈值计算实验方法 128 6.3  SD模型的阈值判断过程 129 6.3.1  弹性变量选择 129 6.3.2  弹性变量阈值特征分析 131 6.3.3  弹性变量阈值获得 135 6.4  弹性变量阈值计算实验 135 6.4.1  计算实验模型构建 135 6.4.2  弹性变量阈值再获得 136 6.4.3  弹性变量阈值调整 138 6.5  SD模型模拟效果对照 139 6.5.1  城镇化水平 139 6.5.2  国内生产总值 141 6.5.3  能源供应量 141 6.5.4  需水总量 141 6.6  结论与讨论 141 第7章  城镇化—生态环境SD模型的冗余和弹性分析 7.1  冗余和弹性分析 143 7.1.1  冗余分析 143 目录 7.1.2  弹性研究 147 7.2  弹性城市及其研究框架 151 7.2.1  弹性城市概念 151 7.2.2  弹性城市研究框架 152 7.2.3  弹性城市的规划研究 153 7.2.4  弹性城市规划的概念框架 154 7.2.5  弹性城市建设响应 154 7.3  区域弹性及其研究 155 7.3.1  区域弹性的概念 155 7.3.2  区域弹性的构成 156 7.3.3  区域弹性的实践 158 7.3.4  弹性空间规划应用 159 7.4  弹性城镇化的思考 160 7.4.1  基于经济多元化和创新发展城市发展战略 160 7.4.2  基于资源环境承载力的城市发展规模 160 7.4.3  基于脆弱性研究城市建设用地选址 161 7.4.4  基于社会资本积累和管治网络培育的社区规划 161 7.4.5  基于冗余性和多样性的基础设施科学规划 162 7.4.6  重视城市防灾减灾规划 162 第8章  基于生态环境—能源约束的中国城镇化过程模拟 8.1  中国城镇化SD模型模拟 163 8.1.1  数据及其来源 163 8.1.2  模型系统参数设置 164 8.1.3  情景模拟 166 8.1.4  模拟结果 167 8.1.5  结论 168 8.2  基于水资源约束的中国城镇化SD模型模拟 169 8.2.1  数据及来源 169 8.2.2  情景与方案参数设定 170 8.2.3  中国城镇化水资源利用模拟 172 8.2.4  结论与讨论 173 8.3  基于土地资源约束的中国城镇化SD模型模拟 176 8.3.1  数据及其来源 176 8.3.2  系统参数设置 177 目录 8.3.3  情景设定 178 8.3.4  情景模拟 180 8.3.5  结论与讨论 188 8.4  基于能源约束的中国城镇化SD模型模拟 189 8.4.1  数据 189 8.4.2  情景设置 189 8.4.3  结果1 191 8.4.4  结果2 192 8.4.5  讨论与结论 196 第9章  资源环境—能源约束下城镇化SD模型软件系统 9.1  资源环境约束下城镇化SD模型软件及模型构建 201 9.1.1  资源环境约束下城镇化SD模型软件 201 9.1.2  资源环境约束下城镇化SD模型构建过程 202 9.2  资源环境约束下城镇化SD模型方程 204 9.2.1  模型方程类型 204 9.2.2  主要方程 205 参考文献 229 名词索引 257