在敏感的旅游景观中进行可持续交通规划的形态学与分形诊断方法

《Sustainable Cities and Society》:Morphological and Fractal Diagnostics for Sustainable Transport Planning in Sensitive Tourism Landscapes

【字体: 时间:2026年04月03日 来源:Sustainable Cities and Society 12

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  本研究通过整合分形分析与地形评估,揭示地形坡度对撒丁岛Nuoro和Baunei交通网络连通性的显著影响,提出地形连通性约束指数,为敏感旅游区可持续交通规划提供量化诊断方法。

  
Tazyeen Alam | Mana Dastoum | Reza Askarizad | Chiara Garau
意大利卡利亚里,Via Marengo 3号

摘要

在复杂的景观中,为自然遗产地提供可持续的交通通道的同时避免生态退化,是旅游驱动地区面临的关键规划挑战。本研究重点探讨了用于可持续交通规划的地形和分形诊断方法,以解决敏感旅游景观中的可达性问题。具体而言,通过开发一种新的诊断框架,将道路网络的分形分析与定量地形评估相结合,研究了意大利撒丁岛全球著名的Cala Mariolu海滩的严重可达性问题。利用基于GIS的空间分析方法,量化并比较了Nuoro和Baunei两个市镇的道路网络结构连通性和地形限制。研究结果表明,与城市中心Nuoro相比,沿海城市Baunei的道路网络更加破碎且连通性较差。这一差异主要由更陡的平均坡度而非整体地形崎岖度造成。这一关系被归纳为一个新的“地形连通性约束指数”(Ti),用于量化地形对网络发展的固有限制。研究结果为诊断交通不平等的根本原因提供了一种可靠且具有情境敏感性的方法。

引言

全球对城市可持续性的追求日益面临管理不断演变的城市系统与脆弱边缘景观之间关系的复杂挑战(Bibri & Krogstie, 2017)。随着城市功能区域的扩张,对可进入的休闲和自然遗产地的需求增加,给缺乏完善交通基础设施的生态敏感区域带来了巨大压力(Zhang et al., 2023)。在可持续旅游领域,这种矛盾尤为突出,因为必须谨慎平衡提供公平访问的紧迫性与环境保护的必要性(Rasoolimanesh et al., 2021; Tehseen et al., 2024)。联合国的可持续发展目标(SDGs),特别是SDG 11,强调使城市和人类居住区具有包容性、安全性、韧性和可持续性,这一目标本质上包括促进城市与自然空间之间的可持续连接。然而,传统的城市规划模型通常基于欧几里得几何学和自上而下的方法,难以在这些具有不规则、有机且地形复杂的边缘地区概念化和优化交通系统(Jeli?i? et al., 2021)。
地中海地区以其世界著名的海岸目的地而体现了这一冲突。像意大利撒丁岛这样的岛屿,季节性旅游活动十分频繁,导致沿海热点地区过度拥挤,而农村和生态原始地区则因公共交通不足而发展滞后、难以到达(Garau et al., 2022)。这种悖论在撒丁岛东海岸的Orosei湾尤为明显,那里的Cala Mariolu海滩以其惊人的美景而闻名,但却因难以到达而臭名昭著。该海湾与公共交通网络隔绝,只能通过私人车辆、徒步旅行或私人游船到达,而这些活动本身又加剧了海洋生态系统的退化(Wang et al., 2023)。这促使人们将关注点从关于访问性的规范讨论转向需要能够揭示地形如何影响交通网络结构的空间诊断方法。
当前可持续城市交通规划的先进技术已经结合了地理信息系统(GIS)和多标准决策分析来模拟交通路线及其环境影响(Singh et al., 2019; Emami et al., 2022; Song et al., 2021)。然而,在能够定量诊断现有交通网络的内在空间结构和连通性与特定地形约束特征的方法论方面仍存在显著差距。分形几何学提供了一个有前景但尚未得到充分利用的视角。分形是一种在不同尺度上表现出自相似性的数学集合,为分析自然和人造系统的复杂模式提供了坚实的框架。当应用于道路网络时,分形维数(D)可作为量化网络复杂性、连通性和空间效率的诊断指标(Batty & Longley, 1994; Frankhauser, 2021; Alam et al., 2025; Alam & Garau, 2025)。然而,分形分析的应用主要局限于理论城市形态学领域,在旅游驱动空间发展压力的实际可持续交通规划中应用有限。
本研究通过开发一种将道路网络的分形分析与地形指标相结合的空间诊断框架来填补这一空白,以指导可持续交通规划。研究有三个核心目标:首先,使用分形维数定量评估并比较Nuoro和Baunei的道路网络连通性;其次,利用坡度和崎岖度指数分析潜在的地形;第三,将这些发现关联起来,诊断可达性问题的根本原因,并提出基于证据的、具有情境敏感性的政策建议。这项工作的意义有三方面:方法论上,它将擅长处理城市复杂性的分形几何学与成熟的基于GIS的地形分析相结合,提供了一个新的综合诊断框架;实质上,它提供了关于地形约束如何导致敏感旅游景观中交通不平等的量化、基于证据的评估,直接为可持续发展和空间正义的政策辩论提供了依据;最后,它引入了一个新颖且可转移的工具——“地形连通性约束指数”(Ti),为规划者提供了一种直接实用的指标,以预先评估可达性约束并制定适应性基础设施。
为实现这些目标,本研究提出了三个可测试的研究问题:RQ1:城市中心(Nuoro)的道路网络的分形维数(D)是否显著高于沿海旅游区(Baunei)?RQ2:两个地区之间的网络连通性差异是否与平均局部坡度的相关性更强,而不是与整体地形崎岖度的相关性更强?RQ3:从分形维数和地形指标的综合中得出的新型“地形连通性约束指数”(Ti)是否能够准确量化地形对潜在交通网络发展的几何限制?
本研究的下一节将对相关文献进行全面回顾,整合可持续旅游、规划中的分形几何学和可持续城市交通的概念。第3节详细介绍了研究区域和分形及地形分析的方法论框架。第4节展示了研究结果及其对可持续交通规划的影响。第5节将这些发现转化为具体的、可操作的建议,并思考了更广泛的应用前景。最后,第6节总结了主要发现并提出了未来研究的方向。

章节摘录

敏感景观中的可持续交通与旅游困境

可持续旅游的范式与交通紧密相关,认为旅游发展必须平衡三个目标:经济可行性、环境保护和社会文化公平性(Taneja, 2025)。尽管这一三重目标得到广泛认可,但在实际的可达性与保护之间的交汇处常常面临最严峻的考验。其中,可达性是决定目的地空间公平性和包容性的关键因素(Garau et

研究区域

选择意大利中东部撒丁岛的Nuoro和Baunei两个相邻市镇作为研究地点具有战略意义,因为这两个地区代表了明显的城乡梯度,这是可持续城市系统研究中的核心问题。这种梯度体现了发达基础设施与原始但难以到达的自然资产之间的核心矛盾。采用这种比较方法的理由在于能够系统地研究地形的作用

分形维数作为网络连通性的指标

使用分形维数(D)对Nuoro和Baunei的道路网络的结构连通性和复杂性进行了定量评估。根据盒计数法得出的结果显示,这两个市镇的交通基础设施在空间组织上存在显著差异。如表1所示,城市中心Nuoro的道路网络的分形维数为D = 1.52,接近平面填充理论最大值2.0

讨论

本研究不仅识别了可达性问题,还通过定量精确度诊断了其根本原因。关键在于,主要约束因素并非整体地形崎岖度(TRI),而是陡坡的普遍存在,这对于有针对性的干预至关重要。表3中详细描述的这一框架允许对景观进行分类,并将这些类别与适当的交通策略联系起来。Baunei的情况证实了

结论

旅游驱动地区面临的根本挑战在于为自然遗产地提供可持续的交通通道,同时防止生态退化。本研究通过开发并展示了一种新的诊断框架来直接应对这一挑战,该框架结合了道路网络的分形分析和定量地形评估。将这一方法应用于撒丁岛Nuoro和Baunei的显著城乡梯度,取得了

作者贡献

本文是作者们共同努力的成果。“摘要”、“方法论框架”(含子段落)和“结果与分析”(含子段落)由所有作者共同撰写。“文献综述”由TA撰写(含所有子段落)。“引言”由RA撰写,“讨论”由CG撰写,“结论”由MD撰写。

未引用的参考文献

Ai, Tian, Chen and Arif, 2025, Geofabrik GmbH 2025, Li, Liu, Wu and Liu, 2025, NASA JPL 2014, Rasoolimanesh et al., 2020, Sánchez-Rivero et al., 2024, Alam, Shukla and Banerjee, 2025

CRediT作者贡献声明

Tazyeen Alam:撰写——初稿、可视化、验证、软件、资源、方法论、调查、形式分析、数据整理、概念化。Mana Dastoum:撰写——初稿、概念化。Reza Askarizad:撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、概念化。Chiara Garau:撰写——审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本研究得到了“From Ports to People: Reconfiguring Urban Access for Smart Cities in Porto and Cagliari (PORT2PEOPLE)”项目的支持,该项目由“Bando 2025 Mobilità Giovani Ricercatori (MGR)”计划资助,该计划由撒丁岛自治区(根据2007年8月7日的区域法律第7号“促进撒丁岛的科学研究和技术创新”)资助。本研究还得到了MUR通过“SMART3R-FLITS: SMART Transport for Travellers and
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