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城市体系二倍数规律与位序-规模法则的等价性证明
  • ISSN号:0479-8023
  • 期刊名称:北京大学学报(自然科学版)
  • 时间:0
  • 页码:115-120
  • 语言:中文
  • 分类:K901[历史地理—人文地理学]
  • 作者机构:[1]北京大学城市与环境学院城市与经济地理学系,北京100871, [2]信阳师范学院数学系,信阳464000
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(40771061)
  • 相关项目:人文地理系统的对称性研究
中文摘要:

从城市规模分布的位序-规模法则出发,推导出城市等级体系的二倍数法则。假定城市体系服从标准位序-规模法则(幂指数为1),则城市规模可以抽象为一个调和数列。按照二倍数的规则对这个调和数列自上而下分级,各级数值之和在极限条件下趋于常数ln2。由此证明如下问题:1)城市位序-规模法则在极限条件下和平均意义上与二倍数法则数学等价;2)服从位序-规模法则的等级结构在一定尺度范围内是无标度的,规模尺度最大的城市理论上不服从规律的约束。上述结论可以进行两个方面的推广:一是逻辑推广,从二倍数推广到多倍数情形;二是应用范围推广,从城市研究领域推广到经济学和自然科学领域。

英文摘要:

This paper demonstrates the equivalent relation between the 2^n rule of hierarchy of cities and the rank-size rule of city size distribution. According as the rank-size rule, if the largest city P1 = 1, then the size of the kth city by rank Pk will be 1/k. Thus city sizes can be abstracted as a harmonic sequences, { l/k} . Grouping the harmonic sequences into many classes in a top- down way according to the 2^n principle yields a hierarchy of fractions with cascade structure. In this instance, the interclass number ratio is rf = 2. The total population of the first class is 1, second class, 1/2 + 1/3 = 0. 8333, the third class, 1/4 + 1/5 + 1/6 + 1/7 = 0. 7595, and so on. If the sequence number of a class is large enough, it will have total population approaching to ltl2 =0.6931 in theory. By limit analysis, the mean size ratio of two immediate classes is close to rp = 2. Accordingly, the fractal dimension of the cascade structure is D = lnrf/lnrp→l. However, the first several classes depart from the scaling range to some extent theoretically. As for the empirical data, the last class always goes beyond the scaling range because of undergrowth of small cities and towns. Therefore, the exponential laws and the power laws of hierarchy of cities are always invalid at the extreme scales, i.e. the very large and small scales.

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期刊信息
  • 《北京大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:北京大学
  • 主编:赵光达
  • 地址:北京海淀区海淀路52号
  • 邮编:100871
  • 邮箱:xbna@pku.edu.cn
  • 电话:010-62756706
  • 国际标准刊号:ISSN:0479-8023
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2442/N
  • 邮发代号:2-89
  • 获奖情况:
  • 1997年第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,1999年教育部“优秀自然科学学报一等奖”,1999年获首届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,英国科学文摘数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:18270