系统工程_03城市系统与系统工程

1、第三讲第三讲 城市系统与系统工程城市系统与系统工程章节内容章节内容城市的系统性城市的系统性城市系统规划城市系统规划城市系统建模城市系统建模 城市是自然与人造系统相复合，硬系统与城市是自然与人造系统相复合，硬系统与软系统相复合的灰色系统，是开放的，是动态软系统相复合的灰色系统，是开放的，是动态的大规模复杂系统。的大规模复杂系统。一、城市的系统性一、城市的系统性 城市系统城市系统大规模复杂大规模复杂环境复杂环境复杂环境影响因素有自然资源、经环境影响因素有自然资源、经济技术资源、人口资源和社会济技术资源、人口资源和社会历史背景。环境对城市系统作历史背景。环境对城市系统作用的影响、作用越来越大，方用的

2、影响、作用越来越大，方式越来越多，内容越来越复杂式越来越多，内容越来越复杂要素众多要素众多聚集着数百万甚至几千万人，聚集着数百万甚至几千万人，几乎每时每刻都在进行着政治几乎每时每刻都在进行着政治、经济、文化的各种活动。城、经济、文化的各种活动。城市系统的元素的数量级在市系统的元素的数量级在108功能多样功能多样共同功能主要是居住、工作、共同功能主要是居住、工作、游憩、交通游憩、交通4个方面；经济功个方面；经济功能、政治功能和文化功能，以能、政治功能和文化功能，以及科技与教育功能及科技与教育功能结构复杂结构复杂要素结构表现出一种复杂的网要素结构表现出一种复杂的网络状，各系统的要素之间相互络状，各

3、系统的要素之间相互联系，互相依存，互相制约，联系，互相依存，互相制约，纵横交错地交织，系统内部、纵横交错地交织，系统内部、系统之间出现十分复杂的关系系统之间出现十分复杂的关系一、城市的系统性一、城市的系统性思考题思考题认识城市系统的复杂性，对于我们做城市规认识城市系统的复杂性，对于我们做城市规划提出了什么样的要求？划提出了什么样的要求？从系统工程的角度，如何看待城市的可持续从系统工程的角度，如何看待城市的可持续发展？发展？整体观整体观：经济效益、社会效益、环境效益经济效益、社会效益、环境效益动态观动态观：让系统沿着总处于最优化状态的轨迹前进让系统沿着总处于最优化状态的轨迹前进协同观协同观：从时

4、空上有效地协调人口变化、经济发展、从时空上有效地协调人口变化、经济发展、资源消耗和环境污染资源消耗和环境污染二、城市系统规划二、城市系统规划 系统规划系统规划 过程规划过程规划1 1、规划的系统性、规划的系统性规划对象是系统规划对象是系统规划过程是系统规划过程是系统二、城市系统规划二、城市系统规划规划对象是系统规划对象是系统 任何规划都将涉及到物质空间和社会经任何规划都将涉及到物质空间和社会经济系统，必然把规划对象看称谓一个复杂的济系统，必然把规划对象看称谓一个复杂的综合系统综合系统二、城市系统规划二、城市系统规划规划过程是系统规划过程是系统城市规划需要各方面的协调，一方面表现为不同工城市规划

5、需要各方面的协调，一方面表现为不同工作环节间数据与信息的流动，另一方面还表现为规作环节间数据与信息的流动，另一方面还表现为规划过程中相互部门与人员的分配与协调。划过程中相互部门与人员的分配与协调。城市规划的系统性还体现在它的层次结构上（城市城市规划的系统性还体现在它的层次结构上（城市规划的子系统和分系统分析）。规划的子系统和分系统分析）。二、城市系统规划二、城市系统规划2 2、城市规划的一般过程、城市规划的一般过程二、城市系统规划二、城市系统规划2 2、城市规划的一般过程、城市规划的一般过程目标、任务、对象目标、任务、对象预测模型的建立预测模型的建立规划方案的设计和评价规划方案的设计和评价规划

6、方案的决策和实施规划方案的决策和实施二、城市系统规划二、城市系统规划3 3、城市系统总体规划、城市系统总体规划的流程的流程准备阶段调查历史与现状资料阶段发展战略研究阶段建设规划方案设计阶段评审与报批阶段实施管理阶段二、城市系统规划二、城市系统规划3 3、城市系统总体规划的流程、城市系统总体规划的流程有多个反馈回路，表明过程的反复性强调城市发展战略规划，使方案设计有宏观社会经济发展依据在方案设计阶段强调多方案优化要求做出城镇体系规划和城市远景设想，扩大了城市规划的时空跨度特点特点二、城市系统规划二、城市系统规划3 3、城市系统总体规划的流程、城市系统总体规划的流程三、城市系统建模三、城市系统建模

7、1 1、模型、模型定义与分类定义与分类模型是对现实原型的一种抽象或模拟。模型是对现实原型的一种抽象或模拟。三、城市系统建模三、城市系统建模1 1、模型、模型定义与分类定义与分类物理模型与抽象模型物理模型与抽象模型概念模型概念模型( (结构模型结构模型) )、数学模型及仿真模型、数学模型及仿真模型三、城市系统建模三、城市系统建模1 1、模型、模型数学模型数学模型按变量性质分：按变量性质分： 确定性模型、随机性模型、灰色模型和模糊数学模型、确定性模型、随机性模型、灰色模型和模糊数学模型、突变数学模型以及混沌数学模型等。突变数学模型以及混沌数学模型等。 单变量与多变量模型单变量与多变量模型 离散模型

8、、连续模型、混合模型离散模型、连续模型、混合模型按运动特征与时间的依存关系：按运动特征与时间的依存关系： 动态模型、静态模型动态模型、静态模型 参数定常模型与参数时变模型参数定常模型与参数时变模型三、城市系统建模三、城市系统建模1 1、模型、模型数学模型数学模型按描述变量的方程是否线性分：按描述变量的方程是否线性分： 线性模型、非线性模型线性模型、非线性模型按描述方式和问题要求的精度分：按描述方式和问题要求的精度分： 定性模型、定量模型，定性与定量相结合的模型定性模型、定量模型，定性与定量相结合的模型按研究方法和对象的数学特征分：按研究方法和对象的数学特征分： 初等模型、优化模型、微分仿真模型

9、、概率模型、逻辑模型初等模型、优化模型、微分仿真模型、概率模型、逻辑模型按对研究对象的了解程度分：按对研究对象的了解程度分： 白箱模型、灰箱模型，黑箱模型白箱模型、灰箱模型，黑箱模型三、城市系统建模三、城市系统建模1 1、模型、模型城市系统专题模型城市系统专题模型人口动态地推模型、Malthus人口指数模型、Logistic人口模型、Leslie人口模型交通流模型、交通量生成模型、交通量分布模型、交通量分配模型以及交通网络的控制、优化模型等污染物的衰变模型，河流、湖泊的水质污染模型、地下水污染模型、大气污染扩散模型以及水污染控制、优化模型人口人口系统系统交通交通系统系统环境环境系统系统2.2.建模过程建模过程（1）明确建模目的和要求；）明确建模目的和要求； （2）弄清系统或子系统中的主要因素及其相互关系）弄清系统或子系统中的主要因素及其相互关系 ； （3）选择模型方法；）选择模型方法； （4）确定模型结构；）确定模型结构； （5）估计模型参数；）