科学与工程数值算法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:周长发

出品人:

页数:301

译者:

出版时间:2002-11

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787302060109

丛书系列:

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• 数值分析
• 科学计算
• 工程计算
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• 数学
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• 数值模拟

现代城市规划与可持续发展：理论、工具与实践 本书导言： 在二十一世纪的全球化浪潮中，城市化进程以前所未有的速度重塑着人类的生存环境与社会结构。面对人口膨胀、资源短缺、环境恶化和气候变化等一系列复杂挑战，传统的城市规划范式已显露出其局限性。本书《现代城市规划与可持续发展：理论、工具与实践》旨在系统梳理和深入探讨当代城市规划领域的前沿理论、核心技术方法以及全球范围内的成功实践案例，为城市规划师、政策制定者、环境工程师以及相关研究人员提供一套全面、深入且具有前瞻性的知识框架。 本书的立足点在于“可持续性”这一核心价值，强调人居环境的生态健康、社会公平和经济可行性之间的动态平衡。我们摒弃了割裂式的规划思维，转而倡导一种系统性、集成化的方法论，以应对城市系统内部错综复杂的相互依赖关系。 第一部分：城市规划的理论基石与范式演进 本部分将追溯城市规划思想的发展脉络，从工业革命后的早期卫生运动，到现代主义的功能分区，再到后现代主义对地方性和复杂性的重新关注。 第一章：城市理论的演变与核心哲学。 探讨经典城市理论，如霍华德的田园城市、柯布西耶的放射状城市，以及简·雅各布斯对社区活力和街道尺度的辩护。重点分析这些理论如何塑造了二十世纪的城市形态，并审视其在当代语境下的适用性与局限。讨论城市作为复杂适应系统的基本特性，引入生态学、社会学和经济学对城市现象的解释模型。 第二章：可持续发展框架下的城市愿景。 深入剖析联合国《2030年可持续发展议程》及其17个可持续发展目标（SDGs）对城市规划的具体指导意义。构建一个多维度的可持续性评估框架，涵盖环境承载力、社会包容性、经济韧性以及文化传承四大支柱。探讨“紧凑城市”、“绿色基础设施”和“韧性城市”等关键概念的理论内涵及其规划路径。 第三章：社会公正与包容性规划。 聚焦城市规划中长期存在的公平性问题，包括住房歧视、交通不平等和环境灾害的脆弱性分布。介绍“参与式规划”的理论基础和实践技巧，强调社区赋权和利益相关者协商机制的构建。分析“反思性规划”对权力结构和知识体系的批判，推动规划决策过程的民主化。 第二部分：规划决策与分析工具 本部分着重介绍支撑现代城市规划实践的技术手段和量化分析方法，强调数据驱动决策的重要性。 第四章：地理信息系统（GIS）在城市分析中的应用。 详细阐述GIS的基本原理及其在土地利用分类、空间格局分析、区位选址优化中的核心作用。案例分析将聚焦于利用多源数据（如遥感影像、人口普查数据）进行城市扩张监测与热岛效应分析。介绍空间统计学方法，如空间自相关、热点分析在识别规划干预区域中的应用。 第五章：城市交通与流动性建模。 探讨基于活动的交通需求模型（ABM）的构建流程与校准方法，区别于传统的四步法。分析公共交通导向型开发（TOD）的规划要素，包括密度梯度、混合土地利用和步行友好性指标的量化评估。引入智能交通系统（ITS）在实时交通管理和需求响应式服务中的潜力。 第六章：环境容量评估与生态足迹分析。 介绍如何量化城市对自然资源的需求与消耗。详细讲解生态足迹（Ecological Footprint）和生命周期评估（LCA）在评估城市基础设施和建筑能耗方面的应用。探讨“蓝绿基础设施”的生态服务价值评估方法，如基于场景模拟的水文模型在暴雨管理中的应用。 第七章：数据驱动的规划决策支持系统。 考察大数据、人工智能（AI）和机器学习在城市模拟与预测中的新兴角色。讨论使用Agent-Based Modeling（ABM）模拟社会经济行为和空间扩散过程的方法。介绍规划决策支持系统（DSS）的构建框架，用于整合多目标优化和情景规划。 第三部分：可持续实践与案例研究 本部分将理论与工具转化为具体的规划和设计策略，通过分析全球领先的城市实践，展示如何应对特定的城市挑战。 第八章：韧性城市规划：应对风险与不确定性。 聚焦于气候变化适应和灾害风险管理。分析城市基础设施的冗余性设计、社区层面的应急响应预案，以及“基于自然的解决方案”（NbS）在海岸带防护和内陆防洪中的应用。深度剖析新加坡的“主动适应”策略和鹿特丹的“海绵城市”设计理念。 第九章：紧凑、混合与地方营造。 探讨如何通过精细化的土地利用政策实现职住平衡和社区活力。分析混合功能开发（Mixed-Use Development）的实践案例，重点关注街道剖面设计、公共空间质量标准和“15分钟生活圈”的构建路径。讨论历史街区的保护与再利用，强调文化遗产的活化而非僵化保存。 第十章：绿色基础设施与城市生态系统服务。 深入研究城市植被覆盖、屋顶绿化、透水铺装等绿色技术在调节微气候、净化空气和涵养水源方面的集成效益。展示如何通过建立城市生态网络图谱，系统性地提升生物多样性，并量化其对居民健康和福祉的贡献。 第十一章：城市更新与老旧社区的再生。 区分“重建”与“有机更新”的规划哲学差异。探讨在维护社会网络和社区认同的前提下，实施基础设施升级、能效改造和公共服务提升的策略。分析在快速城市化背景下，如何平衡拆迁安置与社会稳定之间的复杂关系。 结语：面向未来的城市规划师 本书最后总结了未来城市规划领域亟待解决的关键议题，包括跨尺度治理的挑战、技术伦理的考量，以及规划师在应对快速变化的技术和社会环境时所需具备的跨学科整合能力。本书鼓励读者超越传统的边界，以批判性思维和系统化的视角，共同构建一个更具适应性、公平性和生命力的城市未来。

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这本厚重的书，拿到手沉甸甸的，封面设计简洁大气，一看就是那种能让人静下心来啃读的专业著作。我本来对数值分析这个领域只是略有涉猎，希望能借此书系统梳理一下知识体系。最初翻阅时，那些密密麻麻的公式和符号确实让人有些望而生畏，感觉像是直接跳进了最深的水域。作者在开篇部分对于问题的数学建模和离散化处理讲得非常扎实，不像有些教材那样只是罗列公式，而是花了不少篇幅去解释背后的物理或几何直觉。比如，在介绍有限差分方法时，它不仅仅停留在泰勒展开式上，还结合了傅里叶分析来讨论误差的稳定性和收敛性，这对于我理解方法的适用范围至关重要。我尤其欣赏作者在理论推导后，总是能紧接着给出一些实际的算例，虽然书里没有直接展示代码实现，但那些详尽的步骤足以让人在脑海中构建起算法的执行流程。不过，坦白说，对于初学者来说，初期的章节需要反复阅读，那些关于误差分析和条件数的部分，确实需要花更多的时间去消化和领悟其精髓。总体而言，这是一部需要投入时间和精力的作品，但回报绝对是丰厚的。

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我是一名从事结构优化设计的研究生，手边已经有几本经典的数值计算教材，但总觉得它们在工程应用的深度上略显不足，要么过于偏重理论的严谨性，要么泛泛而谈，缺乏解决实际复杂问题的具体算法。因此，我满怀期待地入手了这本《科学与工程数值算法》。这本书最让我眼前一亮的地方，是它对那些“难啃”的算法的处理方式——直击痛点。书中对非线性方程组的求解，比如牛顿法及其各种改进方法，讨论得极为透彻，特别是在处理大规模稀疏系统时的迭代策略，分析得非常到位。我注意到书中没有过多地纠缠于线性代数基础的重复讲解，而是直接切入了那些在工程中频繁遇到的挑战，比如刚度矩阵的构建与求解。关于特征值问题的部分，它详尽地阐述了Lanczos算法和QR算法的内涵，这对于我进行模态分析至关重要。虽然书中的章节组织略显紧凑，信息密度极高，但对于有一定基础的读者来说，这正是一种高效的学习途径。它不是那种“喂到嘴边”的入门书，更像是一本高水平的参考手册，随时可以查阅并加深对某一特定数值方法的理解。

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我一直寻求一本能够桥接纯数学理论与实际工程计算的著作，市面上很多教材要么偏学术太过，要么偏应用太过，难以找到一个完美的平衡点。这本书在这方面做得相当出色。它在讲解迭代法的收敛速度时，总是能巧妙地联系到问题的病态性（Conditioning），这对于我处理实际数据时遇到的敏感性问题提供了理论指导。我记得我过去在处理一个大型流体力学模拟时，总是因为时间步长选取不当导致计算崩溃，而这本书中关于时间步进法的稳定边界分析，让我茅塞顿开，明白了问题出在哪里。书中对“预处理技术”的讨论，也显得非常与时俱进，详细介绍了各种预处理器的选择和构建策略，这在求解大规模线性系统时，是决定计算效率的关键。虽然全书的语言风格偏向于学术的严谨和客观，偶尔显得有些冷峻，但这种清晰、无冗余的表达方式，反而节省了读者去芜存菁的时间。对于那些希望提升自己数值计算内功的工程师而言，这本书无疑是一剂强心针。

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这本书的阅读体验，坦率地说，充满了一种“智力上的挑战感”。我从一个侧重于材料科学的背景来审视这本书的结构，发现它在处理偏微分方程的数值解法上，展现出了极高的专业水准。特别是对有限元方法的引入，并非只是草草提及单元刚度矩阵的形成，而是深入探讨了插值函数的选择对解的精度和光滑性的影响，以及如何处理非结构化网格下的求解难题。我发现书中关于时间离散化的讨论非常细致，无论是显式还是隐式格式，都给出了详尽的稳定性和精度分析，这对于模拟瞬态物理过程的用户来说，是不可或缺的宝贵信息。然而，这本书的排版和图示方面，似乎可以做得更友好一些。有些复杂的几何构型或算法流程图，如果能有更清晰的二维或三维示意图辅助理解，想必能帮助那些依赖视觉学习的读者更快地掌握要点。尽管如此，其内容的深度和广度，足以支撑起一个深入的研究课题。它教会我的，不仅仅是如何“算出”一个结果，更是如何“相信”这个结果背后的数学依据。

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拿到这本书后，我首先被它庞大的知识体系所震撼。它仿佛一本百科全书式的工具箱，涵盖了从基础的插值逼近到高级的蒙特卡洛方法等多个领域。我个人最感兴趣的部分是关于随机算法和不确定性量化的讨论。在现代工程决策中，如何处理输入参数的随机性和模型本身的误差，是一个日益突出的问题。这本书并没有将这部分内容作为附录一带而过，而是给予了专门且深入的论述，介绍了如何利用这些数值工具来量化和传播不确定性。书中关于优化算法的部分，也兼顾了有约束和无约束问题的求解，特别对KKT条件的推导和拉格朗日乘子法的应用，阐述得既严密又富有洞察力。我发现，这本书在很多关键算法的“效率”和“鲁棒性”之间做了详尽的权衡分析，这正是专业人士所看重的。它不仅仅告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“为什么这么做最合适”，这种对底层逻辑的深究，使得读者在面对新的、未曾遇到的计算难题时，能够具备举一反三的分析能力，而不是仅仅依赖于查阅现成的代码库。

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