城镇化为我国城市的发展注入了勃勃生机,在城市发展的各个方面都印刻上了浓妆重彩的一笔。1988年以来,洛阳市逐渐步入快速城镇化阶段,市区人口迅速集聚、建成区用地急速扩张,高速发展的各项建设事业对市区开放空间系统的影响不容小视。本文以不同时期的洛阳市遥感影像、土地利用资料、社会经济统计数据为源数据,依托ERDAS8.6、ArcGIS9.3、Fragstats3.3等软件平台,借助Huff模型、空间句法等定量技术手段,以系统论为总原则,在城市生态系统调控理论、城市发展理论、开放空间系统理论的指导下,从城镇化进程中的市区用地变化特征、人口增长—用地扩展关系入手,通过对1988-2008年的21年间,洛阳市区开放空间系统、不同类型要素系统的组成结构分析、功能效应评价,剖析城镇化与开放空间变化之间的因果关系,总结开放空间的变化规律,探寻现存问题的症结所在,设计科学合理、易于操作的研究方案,指导洛阳市区开放空间系统的优化实践。全文分为基础研究、实证研究、研究结论等三个部分,包括绪论、城市开放空间的研究进展、城市开放空间系统优化的认识论、城镇化进程中的洛阳市区空间结构演变、洛阳市区开放空间系统的分析与优化、绿色开放空间系统的分析与优化、灰色开放空间系统的分析与优化、蓝色开放空间系统的分析与优化、结语等共九章。主要结论有以下几点:第一,城镇化是推动洛阳市区开放空间系统内部变革的最根本原因快速城镇化进程中,洛阳市区内部的空间结构发生了显著的变化,市区开放空间系统的总体格局随之产生了巨大的改变。以ArcGIS 9.3为技术支撑,运用Fragstats 3.3软件计算得到的多个景观格局指数在不同时期的指标数值变化,充分验证了城镇化对洛阳市区开放空间系统内部不同类型要素的影响。开放空间系统的内部结构在景观水平上的分布呈现突出的方向性和带状特征,是其对城镇化进程中各项城市发展政策导引的响应。第二,不同类型的开放空间要素系统对城镇化的响应各不相同城镇化主导了洛阳市区开放空间系统内部结构的变化,绿色、灰色、蓝色等不同类型的开放空间要素系统因其自身属性的差异,对城镇化也表现出了截然不同的响应过程。绿色开放空间系统的内里圈层绿地数量少、面积小,主体圈层的各种类型绿地在内里圈层无法贯通、延伸,外围圈层各类绿地的分布方向性特征明显、整体性较差,结构的失衡较大程度上制约了市区绿色开放空间系统生态服务功能的发挥。灰色开放空间系统中广场的自身建设、与周边建筑物的围合关系以及广场的周边环境等方面都有了长足的进步,但不同广场要素之间的发育情况却极不均衡;市区路网交通体系发展迅速,新区开发既促进了市区路网的结构调整,也加重了跨洛河、跨涧河截面的交通压力,总体来看,洛南城区路网的性能好于整个市区路网,市区路网优于洛北城区。蓝色开放空间系统中的水体要素在市区段内大量接纳沿途的工业排污和生活污水,水质受到了很大程度的影响,河流水质的严重下降,影响了市区水生态系统的功能发挥。第三,市区用地扩展研究是开放空间系统分析与优化的基础城镇化最显著的表现是市区人口的快速集聚、建成区用地的急速扩张。洛阳市建成区的快速、粗放扩张引发了市区开放空间系统的突变,洛南新区的建设更带来了开放空间系统内部的不均衡发展。采用多时相遥感图像叠加后的主成分分析法结合异速生长模型判定洛阳市区非农人口与建成区面积的相互关系,可以清晰地看出伴随人口增长的市区内部用地的演变过程,确定市区非农人口规模增加与建成区用地扩展之间的相互关系,为开放空间系统的分析与优化提供有益参考。研究表明:1988-2008年的21年间,洛阳市建成区的用地扩展速度过快,市区内部的绿色、蓝色开放空间大多被挤压、侵占,割裂了市域—市区—建成区生态环境的结构完整性,削弱了城市生态系统功能发挥的有效性;同时绿地、道路、水体等各类开放空间要素之间的协调性也遭到了严重破坏,建成区周围本已十分脆弱的生态环境质量进一步恶化。洛阳市建成区面积的扩展明显快于市区非农人口集聚的速度,市区的生长长期处于一种不合理的负异速生长状态。第四,开放空间系统的优化是实现城市空间布局合理调控的前提市区内部空间结构的调控优化要体现生态格局优于功能结构、生态模式重于城市形态的思想,就应该更加重视开放空间系统的生态功能发挥,以开放空间系统内部的布局结构优化作为城市空间布局结构调整的前提。本研究从洛阳市区开放空间系统的格局优化着眼,选择绿心组团模型作为开放空间系统的优化模型,进而确定洛阳市区内部空间的组成方式为“绿心+环形+放射”结构。从静态布局、动态扩展和功能定位等三个方面出发,理顺市区各功能地域分区的空间关系,设计未来城市的拓展方向和扩展形式,强化各行政分区、功能组团间的联系,进而实现洛阳市区空间布局结构的有序、合理调控。第五,圈层一体化是实现开放空间系统优化的关键圈层一体化是从不同圈层内部和圈层之间实施开放空间系统的优化调控措施。圈层内部的一体化在于通过调整同一圈层内的绿色、灰色、蓝色等不同类型的开放空间要素的构成比例和组成方式,完善较小空间尺度上的镶嵌式空间格局,提高内里圈层、主体圈层、外围圈层等不同圈层的整体功效。圈层之间一体化在于通过协调内里圈层、主体圈层、外围圈层等不同圈层之间开放空间要素的联接关系,改善较大空间尺度上的圈层式空间结构,增强开放空间系统对城市生态系统乃至市区空间结构的调控功能。研究表明:圈层一体化的作用在于完善开放空间系统内部复杂的纵横连接网络结构,是市区开放空间系统优化的关键环节。第六,要素系统优化是实现开放空间系统优化的核心开放空间的要素系统优化,着眼于调整绿色、灰色、蓝色等不同类型的要素系统内部不同圈层、不同等级的同类型要素斑块之间的构成比例、布局方式。从最基本、最底层的开放空间组成单元的调控处理入手,针对绿地、广场、道路、河流、滨水地带等每种类型的开放空间要素实施优化设计,从细枝到主干、从末节到中心,把握每一个细节,纵向调整开放空间系统的内部结构,提升开放空间系统功能,达到调控城市生态系统结构和功能的最终目标。不同类型要素系统的优化是构建开放空间系统内部网络化结构的必需、促进开放空间系统生态功能发挥的基石,是实现开放空间系统优化的核心。第七,优化城市开放空间系统是实现城市可持续发展的有效途径以系统论为总原则,在城市生态系统调控理论、城市发展理论、开放空间系统理论的指导下,从优化城市开放空间系统入手,通过调节开放空间要素系统的结构,强化开放空间系统的圈层一体化,可以实现城市空间结构的科学调控,达到完善城市生态系统结构,提升系统生态功能的效果。说明优化城市开放空间系统是城市实现生态化建设、可持续发展的有效途径。本研究从快速城镇化进程中洛阳市区的用地变化特征、人口规模—用地扩展关系入手,依托景观格局分析的数据结果,对1988-2008年的21年间洛阳市区开放空间系统进行了分析,并依据定量分析、评价的结果,设计了洛阳市区开放空间的优化实施方案。研究表明,通过优化市区开放空间系统的结构可以适度调控城市生态系统的整体功效,进而促进市区空间结构形态的更佳化、生态功能的更优化,逐步达到建设生态城市、城市可持续发展的目的。