论文名称：Understanding regional structure through spatial networks: A simulation optimization framework for exploring balanced development（通过空间网络理解区域结构：探索均衡发展的模拟优化框架）
第一作者及单位：Yaxing Li（深圳大学建筑与城市规划学院）
通讯作者及单位：郭仁忠（院士|深圳大学建筑与城市规划学院）
文章发表期刊：《Habitat International》（中科院1区Top期刊|最新影响因子：6.5）
空间结构本质上反映了一个区域的模式和发展过程，理解这种结构背后的合理性并确定优化方向，对于区域发展的宏观调控和协同努力至关重要。该研究首先探讨了空间结构内在的组成和优化机制，采用空间网络的视角，将区域形态结构内的互动动态解释为通过流动消耗资源的过程。该研究将结构优化转化为资源的平衡匹配过程，并建立了一个整合网络建模、结构问题识别和优化策略的定量研究框架（图1）。
然后，该研究选择粤港澳大湾区作为实证研究对象（图2），得到了三项重要结果：
（1）在优化前，该研究识别出了结构性空间不平衡特征（图3）。通过标准化的MI（匹配指数）量化和可视化了区域形态结构和流动结构的兼容性。在节点维度上，匹配关系分为“超负荷”、“过剩”和“相对平衡”三类，超负荷和过剩状态又根据自然断裂法分为五个等级，第五等级为相对平衡状态；在链接维度上，引入了三个分类等级来区分“主要”和“次要”状态。研究发现，大湾区内圈区域的超负荷和过剩节点集中，深圳在交通枢纽和经济中心区域存在显著的超负荷和过剩现象，东莞和深圳交界处的资源转移表现为深圳的过剩或轻微超负荷，东莞则主要表现为超负荷，广州和佛山的市区超负荷与邻近地区的过剩或平衡状态形成对比。
图3. 网络的空间匹配关系
（2）该研究探讨了优化的演变趋势（图4），并划分了四个主要的优化阶段，优化过程被分为四个阶段：阶段1（t在0到25之间）是最显著的优化阶段，节点间寻求紧密联系；阶段2（t在26到50之间）节点间的不平衡减少，优化范围逐渐向外扩展；阶段3（t在51到100之间）异质点集之间的过剩链接减少；阶段4（t在101到142之间）区域结构稳定，仅少数节点需要动态调整。
图4. 不同时间点的空间优化方向
（3）区域的空间结构得到了改善，并在平衡性和资源利用方面取得了显著效益（图5）。研究通过可视化MI从初始状态到t = 142的变化，可以进一步识别主要的优化区域，过载节点的MI减少，表明平衡改善，而过剩节点的MI增加，表明平衡改善幅度较大。优化主要依赖于空间关系驱动的局部优化，形成了多个局部优化节点集，具体优化表现包括香港-深圳-东莞集群、广州和佛山、珠海和澳门等区域的优化，显示了优化过程在区域内的显著效果。未来还需进一步促进边缘城市的融入和发展。
图5. MI的变化(MI（Matching Index）代表匹配指数，是用于衡量网络中不同节点或链接之间匹配程度的指)
最后，该研究讨论了该框架的可行性以及整合政策网络的必要性（图6），希望能为区域管理者提供宏观治理的支持，并提升区域规划和协调的合理性。
郭仁忠院士，博士、教授、博士生导师，地理信息工程专家，中国工程院院士，国际欧亚科学院院士。1984年硕士毕业于武汉测绘科技大学地图制图专业，1990年获法国Franche-Comté大学地理学博士学位。现任深圳大学教授，曾任深圳市规划和国土资源委员会（市海洋局）巡视员，兼任国土资源部城市土地资源监测与仿真重点实验室主任、国土资源部科技专家咨询委员会委员、国家测绘地理信息局科技委员会委员。
郭仁忠长期从事地理信息技术理论研究和工程应用，19次获国内外各级各类科技奖励，其中，国家科技进步奖二等奖2项（均为第一完成人），省部级科技进步一等奖5项，国际奖2项。90年代初在国内最早进行地理信息空间分析研究，出版了该领域国内最早的理论专著《空间分析》，90年代后期在深圳主持建成我国最早的基于GIS技术的大型分布式国土资源管理信息系统，引领了我国国土资源管理的信息化进程。本世纪初带领团队进行地图自动综合技术攻关，成果跻身国际先进行列，也是国内第一个投入工程化应用的地图自动综合技术。2003年提出开放式空间信息平台的建设思想，推进了地理信息服务从离线到在线的转变，相应的工程应用成果获得2013年世界地理空间论坛最佳应用奖。2006年起，针对城市土地资源紧缺，立体化利用渐成趋势，传统的二维地籍难以满足不动产产权管理需求的情况，建立团队启动三维地籍技术研究，成功解决三维拓扑关系自动构建等核心技术难题，在国际上率先研发成功三维地籍实用系统，确立了我国在三维地籍研究领域的国际前沿地位。
近年来，郭仁忠带领团队聚焦基于虚拟城市环境的智慧城市大数据平台技术研发，是地理信息技术支撑城市发展的最新前沿领域。
文章信息：Yaxing Li, Chuangchang Liao, Xiaoming Li, Renzhong Guo,Understanding regional structure through spatial networks: A simulation optimization framework for exploring balanced development,Habitat International,Volume 152,2024,103155,ISSN 0197-3975,
https://doi.org/10.1016/j.habitatint.2024.103155.
编 辑：肖智雄
审 核：涂 伟
