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空间充填原理(2)

时间:2010-01-29  归属:理论地理学

  (2)各种图形中,等面积的圆从经济上考虑,效益是最高的。由一般的数学解析得知,一个正多边形的边数无限增多,其极限即为一个圆。假如在作这种变换时,整个系列中每一次正多边形的面积均保持恒等,则毫无疑问与各正多边形等面积的圆的周长最短,因此从圆心到边上的距离也最短(对于圆来说,边上所有的点到达中心的距离均相等,因此无所谓最远点的问题)。计算表明,一个正四边形的“经济效应”仅仅是圆的经济效应的50%,扩大到一个正十边形时的经济效应则可达到圆的经济效应的90%。正多边形的边数越多,越接近于圆,其经济效益也就越高。

  (3)正多边形中,正六边形具特殊意义。这种特殊的正多边形,唯一地具有两重意义的职能。一方面,它可最大量地被完整而饱和地包容在一个区域中,为其他多于六边的正多边形所不如;另一方面,它又比正三边形、正四边形等符合完全充填的正多边形,具有最小的移动距离和最经济的边界成本。我们知道,圆是最经济的且具有最优的边界成本,但它在空间充填时却有一个致命的弱点,即当其被包容于一个区域之中时,不可能产生完全充填这种最基本的要求。如图13-3所示。

  由图13-3得知,在该平面上若不想重迭,则对于等面积的圆,必然有充填的孔隙存在(即真空带,如图上A和B),而正六边形则不然。因此正六边形既具有圆所不具备的空间充填特性,又比其它能完全充填的正多边形更接近于圆的优点。

  凯普勒(Kepler)几乎是第一个注意到此类问题的学者。他于17世纪初叶,独立地得到了类似的结论。因此我们强调指出:只有正三边形、正四边形及正六边形这3种图形的镶嵌,才能满足完全充填空间的条件,而其中对这3个正多边形所进行的对比,唯有正六边形最为接近圆的优点,能最大限度地保持圆的特性,并且具有80%的圆的经济效益,这与正四边形只具有50%的经济效益相比要优越得多。正因如此,正六边形自古希腊时代以来,一直为科学家们所瞩目,并逐步受到地理学家的特别重视。在长期的逻辑思维之后,通过适当的地理空间变换,创立了著名的中心地理论。该理论不仅从内容上丰富了地理学的空间研究,而且在应用中已获得了最大经济效益,受到全世界地理学家尤其是计划部门和行政部门的赞赏。经过近30年来国际地理学界的努力,尤其是计量革命的推动,这种以空间充填理论为基础的中心地学说,更加得到了发展和广泛的应用。反过来,也更加证明了空间充填理论的真确性。

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  • 关键词:充填多边地理经济面积原理空间边形公里一个
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