一种基于双层进化的现代城市CBD演化仿真模型

一种基于双层进化的现代城市CBD演化仿真模型
作者：杨玉凤
来源：《电脑知识与技术》2013年第17期
摘要：针对当前CBD（Central Business District）经济现象难以演化的问题，基于演化和进化的思想，结合复杂适应性系统及计算机仿真技术，提出了一种基于双层进化的CBD演化仿真模型，并模拟了核心布局的CBD空间形态演化仿真实验，为探究未来中央商务区的演化规律、CBD规划建设及发展问题的研究提供新的思路和启迪。

关键词：CBD；演化；仿真；模型
中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）17-4098-04
随着经济全球化浪潮和全球产业转移升级，国内CBD（中心商务区或中央商务区）的建设与发展近年来方兴未艾。

CBD是现代城市核心功能的集聚区、城市空间结构的主体和城市经济最富活力的地区，也是一个城市发展水平的标志性地区。

因此构建CBD是各级政府的愿望和目标。

CBD的研究既涉及城市发展规律，也关系到城市的规划布局，CBD空间结构的模式是否合理，不仅影响城市内部各要素的配置效益，而且关系到城市内部的集聚效益和对城市腹地的吸引力和辐射力。

因此，CBD的发展一直受到国内外科学研究者的高度重视，也涌现了不少研究成果[1]。

CBD的研究由起初的与城市宏观结构的关系转向为对CBD具体问题的分析与对比研究[2] [3]，许多学者从不同立场和学术角度分析了CBD的形态结构、规模边界、交通组织等问题[4] [5] [6][7]。

但现阶段对城市CBD的研究大部分都停留在理论研究阶段，无法很好的给出CBD建设发展的建议与预测。

该文针对这些问题，结合复杂适应性系统[8]、多Agent（Multi-Agent System，MAS）理论[9][10]及计算机仿真技术[11][12]，提出了一种基于双层进化的CBD演化仿真模型。

1 基于双层进化的CBD演化仿真模型
CBD演化是一个复杂系统，其中包括采用多Agent模拟企业商业行为的“社会演化”子系统及采用原胞自动机仿真CBD外在环境的“空间演化”子系统，两个子系统同步演化、相互影响构成了整个复杂系统。

1.1 CBD社会（企业）演化系统模型
企业主体自身的发展及企业主体间的商业交互行为，形成了CBD社会演化子系统，并潜移默化的影响推动着CBD的演化、发展。

换言之，中央商务区CBD的形成是大量服务主体空
间集聚的结果，城市商业中心的形成和演化过程事实上是服务主体产生、迁移、驻留、盈利等一系列行为的综合。

如图2所示。

主体描述主要包括主体存在状态、感知范围、运营成本、迁移成本和迁移规则，以及新主体的产生规则等。

CBD中产业集聚导致的商业活动“不可分性”、“沉淀成本”，新区位的产业集聚极大的增加了“落脚成本”，导致商务机构在进行区位选择时存在很大的惯性。

因此企业在确定迁移时，在原有运营成本基础上会额外增加一部分迁移成本，花费的迁移成本与其所在位置的商业关系及产业集聚程度相关。

主体在经营过程中，根据其收入及支出的比较以一定的概率选择是否迁移。

无法得到企业Agent服务主体的市场空间，其消费能力将逐轮累加，当消费能力达到一定阈值时，将产生新的企业Agent服务主体。

1.2 CBD外在环境的“空间演化”系统模型
1.2.1环境描述
CBD外在环境描述主要包括区域商业氛围、区域消费能力、基础支撑、市场需求及企业聚集程度等。

服务主体聚集所形成的商业氛围既是对消费者消费行为的吸引因素，又可以成为服务主体的经营优势，这种优势可以反过来强化商业中心的凝聚力，同时在很多情况下，商业氛围会直接成为服务主体空间选择的依据。

消费能力属性用来表征现实中城市地域（瓦片）所具有的对商品和服务的需求，消费能力在模型运行的每一轮都会产生，然后通过企业Agent的盈利行为被消耗，模型假设初始状态下消费能力的分布是均匀的，如果消费能力不能得到消耗将会累积到模型运行下一轮。

3 结束语
CBD演化系统是一类典型的复杂适应系统，由于涉及众多主体的复杂行为，传统的供CBD研究方法（如数学方法）很难对此进行有效地描述和求解。

该文以复杂适应系统理论为基础，将自下而上的多主体建模方法与原胞自动机理论有机的融合，建立了主体与环境共同演化的双层进化模型，并进行了核心布局的CBD空间形态演化仿真实验，有效地探索了CBD的形成、发展演化过程。

对CBD演化的仿真，还可以从其他多方面进行仿真模拟实验，如轴线布局的CBD空间形态演化仿真，滨水布局的CBD空间形态演化仿真等，以期从更高的层面上宏观的分析其发展机理及影响因素，从而更好的应用于我们国家现代化城市的建设。

参考文献：
[1] 罗福源，罗寿枚.国内CBD研究回顾与展望[J].城市问题，2004（6）.
[2] 杨俊宴.中心商务区（CBD）发展量化研究[D].东南大学，2004.
[3] 杨俊宴.城市CBD空间形态量化研究—中国CBD发展量化研究之二[J].城市规划，2006（02）.
[4] 柴冠秋.试论现代城市CBD空间设计中的传统文化延异—以北京CBD东扩区设计研究为例[D].天津大学，2010.
[5] 刘珊珊.城市中心商务区（CBD）空间发展研究——以长春市为例[D].东北师范大学，2007.
[6] 吕传廷.快速发展时期广州城市空间结构性增长研究[D].中山大学，2004.
[7] 杨俊宴，吴明伟.中国特大城市CBD交通路网模式量化研究[J].规划师，2010（01）.
[8] 邵增珍，董树霞，王洪国，等.一种基于复杂适应系统的人工CBD系统构筑方法[J].信息技术与信息化，2009（10）.
[9] 刘海燕，王献昌，王兵山.多Agent系统的研究[J].计算机科学，1995（02）.
[10] 杨冠慰，杜友福，郭亮.多Agent系统的研究[J].电脑知识与技术，2008（4）.
[11] 刘晓平，唐益明，郑利平.复杂系统与复杂系统仿真研究综述[J].系统仿真学报，2008（12）.
[12] 余碧波.复杂动态仿真技术在城市规划研究中的应用[D].浙江大学，2005.
[13] 张廷海.CBD商业集聚研究述评[J].北京市经济管理干部学院学报，2009（06）.。