城市的结构与功能.ppt
第四讲 城市的结构与功能,2023/10/11,城市学概论,2,第四讲 城市的结构与功能,城市是一个系统，是一个以人类为主体，具有人工化环境的生态系统，即人类生态系统。,2023/10/11,城市学概论,3,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,2023/10/11,城市学概论,4,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,一、“系统”的概念,系统是个有机的整体,构成系统的条件：由若干要素所组成要素之间要相互联系，相互作用，相互制约要素之间通过相互作用，产生跟各个组成成分不同的新功能，即整体功能。,由相互联系、相互作用的若干要素结合而成的具有一定功能的整体。,2023/10/11,城市学概论,5,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,一、“系统”的概念,系统是个有机的整体,系统可以分为:白然系统(Natural system)人工系统(Artificial system),城市属于人工系统。,2023/10/11,城市学概论,6,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,一、“系统”的概念,系统是个有机的整体,系统还可以分为:封闭系统(c1osed system)开放系统(Open system),城市是个巨大的开放系统。,2023/10/11,城市学概论,7,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,一、“系统”的概念,系统是个有机的整体,根据结构的复杂程度，还可以将系统分为：简单系统(Simple system)控制系统(Control system)。,城市是控制系统。,2023/10/11,城市学概论,8,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,一、“系统”的概念,系统是个有机的整体,因此，城市是个结构复杂的人工控制的巨大开放系统。,2023/10/11,城市学概论,9,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,二、“生态”的涵义,ECOLOGY,“Eco_”词源于希腊文OIKOS，其意为“住所”或“栖息地”。从字意上讲，生态学是关于居住环境的科学。,“生态学是研究生物及环境间相互关系的科学”,生物包括动物、植物、微生物及人类本身，即不同的生物系统,环境则指生物生活中的无机因素、生物因素和人类社会共同构成环境系统。,2023/10/11,城市学概论,10,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,二、“生态”的涵义,ECOLOGY,“Eco_”词源于希腊文OIKOS，其意为“住所”或“栖息地”。从字意上讲，生态学是关于居住环境的科学。,人类生态学(Human Ecology)人类与其环境关系,2023/10/11,城市学概论,11,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,三、生态系统Ecosystem,这些生物之间的关系是怎么样的？这些生物与环境之间的关系又是怎样的？,2023/10/11,城市学概论,12,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,三、生态系统Ecosystem,在一定空间范围内，各生物成分（包括人类在内）和非生物成分（环境中物理和化学因子）通过能量流动和物质循环而相互作用、相互依存所形成的一个功能单位。,2023/10/11,城市学概论,13,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,三、生态系统Ecosystem,2023/10/11,城市学概论,14,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,三、生态系统Ecosystem,2023/10/11,城市学概论,15,第四讲 城市的结构与功能,空气水无机盐,生产者,食草动物,食肉动物,分解者,热,热,热,热,热,Sun,第二级食肉动物,物质流,能量流,2023/10/11,城市学概论,16,第四讲 城市的结构与功能,兔的食物增加,兔数量减少,兔因饥饿死亡,兔吃少量植物,植物增加,兔数量增加,兔吃大量植物,植物减少,兔与植物种群之间的负反馈环,2023/10/11,城市学概论,17,第四讲 城市的结构与功能,兔的食物增加,兔数量减少,兔因饥饿死亡,兔吃少量植物,植物增加,兔数量增加,兔吃大量植物,植物减少,兔与植物种群之间的负反馈环,2023/10/11,城市学概论,18,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,四、城市生态系统,2023/10/11,城市学概论,19,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,四、城市生态系统,城市生态系统的结构包括:社会结构(人口、劳力、智力等)人工结构(房屋、道路、管线及其它设施)资源结构(土地、淡水、食物、能源及其它原料资源，包括矿物原料和生物原料资源)环境结构(大气、水域、绿地等)四个方面。,2023/10/11,城市学概论,20,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,四、城市生态系统,城市生态系统的功能表现为：人口流(出生、死亡、迁人、迁出、旅游、出差、过境)，劳力流(就业、退休、转业、调动)，智力流(入学、毕业、升学、分配工作)，物质流(粮食、副食、淡水、原料等的输入，产品和废物的输出)，能量流(燃料和电力的输入，余能和废热的输出)，信息流(通讯、广播、电视、报刊、图书、资料等的传送与交流)，价值流(货币、商品、劳务、技术等的流通与交换)。,2023/10/11,城市学概论,21,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,四、城市生态系统,由此可见，城市是以人类社会为主体，以地域空间和各种设施为环境的生态系统。这个生态系统是城市社会(人口、劳力、智力)与城市空间(地域环境、自然资源、人工设施)对立统一的系统。它的结构与功能要比生物生态系统复杂得多。,2023/10/11,城市学概论,22,第四讲 城市的结构与功能,第一节 城市：人类生态系统,四、城市生态系统,它的稳定和发展取决于：(1)人口与土地空间的平衡；(2)劳力数量与职业岗位的平衡；(3)各类产业之间的平衡，(4)生产设施与基础设施及生活服务设施的平衡；(5)城市规模与地区资源的平衡，(6)城市“三废”与环境容量的平衡。,2023/10/11,城市学概论,23,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,2023/10/11,城市学概论,24,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,一、城市是以人类为主体的生态系统,人口密集,2023/10/11,城市学概论,25,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,一、城市是以人类为主体的生态系统,人口密集,2023/10/11,城市学概论,26,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,一、城市是以人类为主体的生态系统,绿色植物的比例很小,2023/10/11,城市学概论,27,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,一、城市是以人类为主体的生态系统,动物的比例就更小,2023/10/11,城市学概论,28,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,一、城市是以人类为主体的生态系统,2023/10/11,城市学概论,29,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,二、城市是具有人工化环境的生态系统,人工化的气候(热岛),2023/10/11,城市学概论,30,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,二、城市是具有人工化环境的生态系统,人工化的地形,2023/10/11,城市学概论,31,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,二、城市是具有人工化环境的生态系统,人工化的“土壤”,2023/10/11,城市学概论,32,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,二、城市是具有人工化环境的生态系统,人工化的“水系”,2023/10/11,城市学概论,33,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,三、城市是流量大、容量大、密度高、运转快的大开放系统,2023/10/11,城市学概论,34,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,四、城市是依赖性很强，独立性很弱的生态系统,2023/10/11,城市学概论,35,第四讲 城市的结构与功能,第二节城市生态系统的特点,五、城市是人类自我驯化的系统,2023/10/11,城市学概论,36,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,2023/10/11,城市学概论,37,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,一、社会结构,1.人口,:基本人口、服务人口和被抚养人口,西安市人口年龄结构分布图(资料截止于1998年),2023/10/11,城市学概论,38,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,一、社会结构,1.人口,北京市人口年龄结构对比,2023/10/11,城市学概论,39,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,一、社会结构,1.人口,城市规划部门一般将人口比例控制在基本人口:30%40%服务人口:12%20%被抚养人口:45%50%,2023/10/11,城市学概论,40,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,一、社会结构,3.智力,:具有一定专业如识或一定技术水平的那部分劳力,2023/10/11,城市学概论,41,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,一、社会结构,3.智力,:具有一定专业如识或一定技术水平的那部分劳力,2023/10/11,城市学概论,42,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,二、人工结构,生产设施、基础设施和生活服务设施。,由人工建造的房屋和设施的组合,2023/10/11,城市学概论,43,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,二、人工结构,1.房屋,2023/10/11,城市学概论,44,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,二、人工结构,2.基础设施,西安市城区道路网示意图,2023/10/11,城市学概论,45,部分西方发达国家城市的道路面积率,2023/10/11,城市学概论,46,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,三、资源结构,1.土地,我国不同规模城市人均占地情况,2023/10/11,城市学概论,47,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,三、资源结构,1.土地,考虑到我国人口众多的特点,大城市的用地按 104人/km2或 1人/100m2的标准来规划,比较实际,也比较合理。据此,我国制定了城市发展的基本方针:控制大城市规模合理发展中等城市积极发展小城市,城市土地作为各项工程建设的基础,对其质量一般有以下几点要求:地形较平坦,一般情况下坡度应小于10;具有一定的承载力,通常不小于 1000g/cm2或100kg/m2;不易受洪水淹没,排水较畅通,地下水埋深应大于1m,2023/10/11,城市学概论,48,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,三、资源结构,2.淡水,2023/10/11,城市学概论,49,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,三、资源结构,2.淡水,淡水资源 淡水是城市居民生活和城市生产不可缺少的重要资源,水既是生活必需品,又是原材料,还是传递物质和能量的载体。如洗涤用水是污染物的载体,发电和冶金用冷却水是余热(能量)的载体。每发1000kWh电、炼1t钢、造1t纸,大约都需要200t水 一座百万人口的城市,仅就生活用水而言,若按人均用水300L/d计算,100万人每年需要至少1108t水,2023/10/11,城市学概论,50,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,三、资源结构,2.淡水,我国大城市人均用水明显低于世界发达国家,世界几个主要城市的居民生活用水量(1980s),2023/10/11,城市学概论,51,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,三、资源结构,2.淡水,解决城市水资源缺乏的关键药方是什么?合理制定水价,2023/10/11,城市学概论,52,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,三、资源结构,3.食物,2023/10/11,城市学概论,53,第四讲 城市的结构与功能,第三节 城市生态系统的结构,三、资源结构,4.能源,5.原料,2023/10/11,城市学概论,54,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,系统的结构是指这个系统内含有哪些部件或子系统，所谓系统的功能就是指这个系统及其中各个子系统具有什么样的作用。结构是从静态方面来分析系统，功能是从动态方面来分析系统的结构着重于空间因素，功能转重于时间因素。,2023/10/11,城市学概论,55,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,城市生态系统的功能组织社会生产,方便居民生活,2023/10/11,城市学概论,56,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,1 城市生态系统的能量流,2023/10/11,城市学概论,57,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,1 城市生态系统的能量流,能量流动的性质 1)遵循热力学第一、第二定律,在流动中不断有损耗,不能构成循环(单向性);2)能流的特点体现在物质流中:除部分热损耗由辐射传输外,其余的能量均由物质携带。但是能量在流过每一个能级时,并不服从所谓的“百分之十律”(10%law),2023/10/11,城市学概论,58,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,1 城市生态系统的能量流,城市能源的利用率和利用形式直接影响着城市的污染状况,但城市能源利用政策既不能走所谓“多多亦善”论的道路,也不必刻求“零增长”论的效果“多多亦善”论发展城乡经济必须相应增加体外能量投入,愈多愈好,形成所谓规模效应“零增长”论能量消耗的指数增长已造成严重生态破坏,决不能再持续下去,否则会导致人类的毁灭,故必须把能量消耗严格限制在现有水平,2023/10/11,城市学概论,59,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,1 城市生态系统的能量流,Comments:两者均过于极端化,其实在这两者之间有一条更合理的道路:加快能源结构改造,积极开发无污染和商业价值更大的新能源,开发并合理利用能够提高能效的新技术 这样,人类就有可能在不是无限增加人均能量消耗的情况下,仍然保持社会经济的持续增长,使人类的生活水平逐步得到提高,生活质量得到不断改善,2023/10/11,城市学概论,60,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,2 城市生态系统的物质流,可从资源货物流、人口流等方面分析:人口流:城市人口在时间与空间上的变化常住人口流:出生/死亡 迁入/迁出 规则或不规则的市内流动:合理的城市布局可以使居民的上下班时间缩短,也会使居民生活感到方便,2023/10/11,城市学概论,61,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,2 城市生态系统的物质流,流动人口流:旅游、探亲、过境、出差、经商、做生意,和“打工族”8000万(1993年)流动人口同样参与城市的物流与能流,消耗的物质与能量常常超过常住人口的水平,从而大大加剧城市环境污染和交通拥挤。据桂林市调查,外国游客比本市居民排放的生活污水多6.8倍,生活垃圾多9.8倍,废气多8倍。国内游客比本市居民排放的生活污水多2倍,生活垃圾多2.5倍,废气多2倍,2023/10/11,城市学概论,62,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,2 城市生态系统的物质流,资源货物流:包括资源流(如水流)和货物流等 资源货物流不仅仅是简单的输入与输出,还包括其中的开发、生产(形态与功能的转变)、交换、分配、消耗、累积、及废物排放等物质在系统中所经过的一切过程货物流程(见下页图),2023/10/11,城市学概论,63,第四讲 城市的结构与功能,2023/10/11,城市学概论,64,第四讲 城市的结构与功能,唐山市物质流动估算(19811983年平均),2023/10/11,城市学概论,65,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,2 城市生态系统的物质流,不同规模、不同性质的城市,其物质输入、输出的规模、性质、代谢水平不同:如工业城市输入以原材料、能源资源为主,输出以加工产品为主;风景旅游城市输入以消费品为主,输出以废弃物垃圾为主城市物质流的输入输出收支平衡非常重要:凡输入近等于或略大于输出的城市,其规模和内部积蓄量变动较小,维持着相对的动态平衡;输入比输出大得多的城市是发展型的城市;输入比输出小得多的城市,是整体已开始衰落的城市,2023/10/11,城市学概论,66,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,2 城市生态系统的物质流,城市的物流运转,消纳,输入与输出可看做城市的物质代谢。研究城市物质代谢的重点:物质的来源、利用、分配、管理废物的排放、扩散、处理、再生城市的负载能力、环境容量污染物质的流动规律及对人和物理环境的影响等问题,2023/10/11,城市学概论,67,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,3 城市生态系统的信息流:,信息(information,message)就是指消息,是对某一事物不确定性的度量,或者说指对某事物知道和了解的程度。一个事物越复杂,它其中所包含的信息就越多,要想了解该事物,就需要掌握更多的信息。信息虽无形,但却有价,2023/10/11,城市学概论,68,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,3 城市生态系统的信息流:,信息具有三个作用:传递知识:通过发布消息、宣传广播、输出数据、图象、指令、信号等,可以传递和散播知识,把知识变成生产力传递情报:战争时代的军事情报,和平时代的政治、经济和科技情报,都要依靠灵通的信息传递。掌握了情报,往往就会在竞争中居于有利地位节省时间提高效率:信息出时间,出效率。据国外资料报道,交通部门采用调度通讯,可使运输能力提高50%以上;基建部门利用电信指挥,可以提高劳动生产率15%以上。日本有人计算,靠电话及电报传真进行业务联系,可节约交通能源60%,2023/10/11,城市学概论,69,第四讲 城市的结构与功能,第四节 城市生态系统的功能,3 城市生态系统的信息流:,城市的信息功能(反映城市的现代化程度):具有完善的新闻传播网络系统,可在广阔范围内高速、高容、及时传播信息具有现代化的通信基础设施,能以信息系统连接生产、交换、分配和消费的各个领域和环节,高效组织社会生产和生活输入分散的无序信息,输出经加工浓缩的有序信息。对于政治、文化、科学、商业中心城市,这一功能尤其重要:输出精神产品,2023/10/11,城市学概论,70,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,1 城市生态系统的平衡,城市自然社会经济复合生态系统在动态发展过程中,自身保持相对稳定有序的一种状态:人类与自然环境间相互协调各个组成部分比例结构合理系统的输入与输出均衡,功能得到正常发挥各经济部门有计划按比例发展社会安定,人民安居乐业,2023/10/11,城市学概论,71,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,1 城市生态系统的平衡,从定义出发,可以想像,城市生态系统的平衡与自然生态系统的平衡间最大的不同点在于:前者是在人类有意识的参与和调控下才能达到。这是因为城市不能自给自足,需要周围腹地支持供养城市为高度开放系统,与自然有物能交流,资源来自自然,向自然排放污染物,发展最终决定于自然容量内部组分之间关系错综复杂,2023/10/11,城市学概论,72,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,1)城市生存发展的基础资源环境(水,土地),2)城市容量,城市容量在一定自然背景基础、生产力技术水平和生产条件下,城市所能供养的人口数量 对于一个未城市化的原始地区,其人口容量主要取决于自然条件,人口容量相对很小。随着人类社会和经济的发展,劳动生产率不断提高,人类改造自然的能力逐渐增强,人口容量随之增强,2023/10/11,城市学概论,73,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,1)城市生存发展的基础资源环境(水,土地),2)城市容量,一般认为,城市容量主要分成以下三个方面：城市生产发展人口容量:城市容纳劳动力人口的最大数量城市生活条件人口容量:住房、市内交通、供水、供电、商业网点、学校、医院、文化娱乐设施等综合起来能够容纳的人口数量城市生态环境的人口容量:城市提供物质、能量和消纳、处理生活及工业垃圾的能力,2023/10/11,城市学概论,74,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,1)城市生存发展的基础资源环境(水,土地),2)城市容量,3)城市生态平衡的标志,就是城市生态系统的高度有序:生态协调,经济发展,社会安定。表现为城市三个效益达到最佳,城市各子系统间协调有序,比例适当:居民消费需求、经济发展需求与自然环境自我补偿能力之间的平衡人口数量与城市基础设施的平衡生产发展与生活消费之间的平衡,2023/10/11,城市学概论,75,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,城市生活质量不断提高,城市生活质量不同于城市生活水平的概念,生活水平多以货币和实物的数量来反映。生活水平是生活质量的基础,但是单纯的、丰富的物质生活享受并不能全面反映生活质量的提高 生活质量还包括以心理上的满足与满意程度为准则的感觉评价,2023/10/11,城市学概论,76,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,城市生活质量不断提高,城市生活质量的(8字)目标:舒适:生活、居住、工作、休息的满足与满意方便:居民的各种生理和心理需要在时间和空间上得到合理分配的水平和质量和谐:物质、精神、社会政治生活之间的有序,人与人(社会)、人与物(自然)之间的融洽;城市结构与功能,自然与人文景观美之间的和谐康乐：居民心理和生理上的健康发展,涉及医疗保健、文化享受、旅游休憩和社会安全感等,2023/10/11,城市学概论,77,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,城市生活质量不断提高,衡量生活质量的指标可以参照如下表达式:Ii对某一生活领域i的满意指数 P因素的实际状态 S因素的期望状态 Wi权重生活质量的表达式可由下式得出:1,2,n为生活领域的维数,2023/10/11,城市学概论,78,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,城市生活质量不断提高,衡量生活质量也可以用生态环境适宜度来表示生态环境适宜度城市生态环境为人类的生存和延续所提供的各种条件与人类对这些条件需求之比的总合。这些条件包括人口密度指数、人类活动强度指数、物质生活指数、居住指数、教育服务指数、医疗服务指数、交通便利指数、环境污染指数、安全指数等 如这些单项因素的适宜度用S1(t),S2(t),Sn(t)表示,则有n维矢量,2023/10/11,城市学概论,79,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,城市生活质量不断提高,显然,各种因素对人类生存和延续所产生的影响是不同的,即权重不一样,由此定义适宜度指数为,2023/10/11,城市学概论,80,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,城市生活质量不断提高,式中,iSi(t)的权重,并有 李自珍和陈维东(1986)对全国18个百万以上人口大城市的适宜度指数进行调查,得出如下有意思的结果,2023/10/11,城市学概论,81,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,2 城市生态系统平衡的标志,城市生活质量不断提高,全国百万以上人口城市的适宜度指数,2023/10/11,城市学概论,82,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,3 城市生态系统的调控,1)调控的原则协调共生原则:节约和合理配置资源循环再生原则:废物利用,污染净化持续自生原则:保障供给,决策正确2)调控的途径生态工艺的设计与改造:能源,物质,景观等生态关系的规划与协调:发挥比较优势潜力生态意识的普及与提高:生态哲学与伦理学,2023/10/11,城市学概论,83,第四讲 城市的结构与功能,第五节 城市生态系统的平衡与调控,3 城市生态系统的调控,3)走向生态城,生态城(ecopolis)高效、和谐的理想人类居住环境:社会、经济协调发展,物质、能量高效利用,人与自然良性互动生态城标准:(天人合一)地尽其能生态环境改善,自然景观、历史文化、现代文明共存共荣 人尽其才由自发的人走向自为的人,创造力得到充分发挥,身心健康得到有力保障,2023/10/11,城市学概论,84,本章到此结束,谢谢!,
