Inferring ghost cities on the globe in newly developed urban areas based on urban vitality with multi-source data
本研究提出基于城市活力理论和多源数据的统一框架，通过比较新老城区的路网密度、POIs和人口密度，首次量化全球鬼城指数，发现新城区活力仅为老城区的7.69%，为可持续城市化提供策略支持。
2024-08-27 physics.soc-ph stat.AP
Change in Artificial Land Use over time across European Cities: A rescaled radial perspective
从卫星上看，白天或晚上观察土地使用情况，大多数城市都是圆形的，围绕着市中心组织。人工土地利用增长的径向分析进行，以了解最近的变化在整个欧洲的城市化，以及它如何与城市规模。我们关注的是城市土地用途：是人为地用于人类用途（例如住宅或道路），还是自然的，或者至少是未开发的？利用欧盟哥白尼城市地图集的空间详细数据，计算并比较了2006年和2012年两年间的人工土地利用（ALU）概况。基于Lemoy和Caruso（2018）发现的城市形态的相似性，在控制人口规模后，使用简单的标度律来比较城市的内部结构。我们首先表明，当使用FUA定义的城市，一种Gibrat的法律土地利用似乎举行。然而，当我们在内部考察城市时，这一点就不再明确了，因为城市规模类别之间的平均差异。我们还研究了使用区域和地形的进一步城市分组，以表明欧洲城市的人工土地使用增长并不均匀。我们的研究结果对城市的可持续性具有重要意义，因为这一证据表明，各种规模的城市都在不断扩大城市扩张和城市中心的增长停滞。它也有理论上的影响，蔓延的性质，其规模与城市规模。
2020-10-16 physics.soc-ph
Estimating public transport congestion in UK urban areas with open transport models
可操作的城市交通模型需要收集异构的数据集，并经常集成不同的子模型。因此，它们的系统验证和可重复应用仍然存在问题。我们建议在这方面的贡献，建立运输模型，从自下而上使用科学的工作流程系统与开源组件和数据。这些开放式模型的目的是特别是在估计拥挤的公共交通在所有英国城市地区。这使我们能够在COVID-19危机的背景下建立与公共交通密度相关的健康指标，并测试相关政策。
2021-04-29 physics.soc-ph
Simulating the future urban growth in Xiongan New Area: a upcoming big city in China
中国于2017年4月1日宣布在河北建立雄安新区。这样，一个位于北京西南约110公里处的新城市将出现。雄安新区对于承接北京非首都功能具有重大的现实意义和历史意义。模拟雄安新区的城市动态可以帮助规划者决定在哪里建设新的城市，并进一步管理未来的城市增长。然而，对雄安新区未来城市发展的研究却很少。此外，以往的模型无法模拟雄安新区的城市动态。由于这些模型都没有原始的高密度Urbna来学习迁移规则，本文提出了一种C-FLUS模型来解决这类问题。该框架通过耦合一个改进的元胞自动机（CA）来实现。为了更好地模拟新城区的发生，CA模型采用了一种基于局部最大值的随机播种机制。通过对当前驱动力的分析，C-FLUS可以检测出潜在的启动区，并模拟雄安新区不同情景下的城市发展。我们的研究表明，新城最有可能出现在雄县西北部，并将迅速向荣成、安新延伸，直至几乎覆盖雄安新区北部。此外，该方法可以帮助规划师评估雄安新区城市扩展的影响。
2018-03-16 cs.AI cs.CY physics.soc-ph
Removing Population Size, World Cities Leave on Land a Footprint of Wealth
University of Rouen（鲁昂大学）
本研究针对全球1800多个城市建成区，揭示建成足迹与总人口成正比的空间标度定律，为城市科学及可持续发展提供重要依据，同时发现人均建成面积恒定，剩余差异与人均GDP高度相关，暗示经济发展与可持续性的权衡。
2026-08-20 physics.soc-ph
Urban Science Beyond Samples: Up-to-Date Street Network Models and Indicators for Every Urban Area in the World
University of Southern California（南加州大学）
本文提出全球每个城市区域的最新街道网络模型和指标，利用2025年全球人类聚居层的城市边界数据，整合1.8亿个OpenStreetMap节点和3.6亿条边，提供公开可重用的资源，推动全球城市街道网络科学和欠发达地区本地分析。
2026-04-30 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
People's Attitudes Toward Automated Vehicle and Transit Integration: Case Study of Small Urban Areas
以前对自动驾驶汽车（AV）和公交一体化的公众态度的调查主要发生在大城市地区。在小城市地区，AV-公交一体化也有很大的潜力。在美国威斯康星州的两个小城市地区进行了一项关于公共汽车与公共交通融合的态度的调查。共266完成的反应进行了分析，使用文本挖掘，因子分析和回归分析。结果显示，受访者了解自动驾驶汽车和驾驶辅助技术。受访者欢迎自动驾驶公交系统的整合，但不确定其潜在影响。精通技术的受访者更为积极，但对自动驾驶交通一体化的担忧比其他人更多。喜欢驾驶的受访者不一定反对公交，因为他们对自动驾驶公交一体化更积极，并且比那些不喜欢驾驶的人更愿意使用自动驾驶公交车。公交用户比非公交用户对AV公交整合更积极。
2021-06-02 physics.soc-ph
A Multi-Scale Analysis of 27,000 Urban Street Networks: Every US City, Town, Urbanized Area, and Zillow Neighborhood
OpenStreetMap为城市研究人员提供了一个有价值的全球地理空间数据源。这项研究使用OSMnx软件从OpenStreetMap中自动下载并分析了27，000个美国街道网络，包括大都市，市政和社区规模-即每个美国城市和城镇，人口普查城市化地区和Zillow定义的社区。它介绍了美国城市形态和街道网络特征的实证研究结果，强调与图论，交通，城市设计和形态学相关的措施，如结构，连通性，密度，中心性和弹性。在过去，街道网络数据采集和处理一直是具有挑战性的和临时的。这项研究说明了使用OSMnx和OpenStreetMap来持续进行街道网络分析，具有非常大的样本量，明确定义的网络定义和可重复性范围，并使用非平面有向图。这些街道网络和测量数据已在公共存储库中共享，供其他研究人员使用。
2018-08-02 cs.SI physics.soc-ph
Access to mass rapid transit in OECD urban areas
随着减少城市汽车交通已成为减轻气候变化影响的首要任务，促进城市公共交通似乎越来越有吸引力。实现这一目标的一个关键因素是方便使用大众快速交通系统。然而，到目前为止，我们对城市地区捷运覆盖率的经验估计很少，计算为居住在捷运集水区的人口比例，例如在步行距离内。在这项工作中，我们澄清了这样一个指标的普遍定义，“人附近的交通（PNT）”，并提出了在经合组织国家的85个城市地区，这样的数量到目前为止最大的数据集，这个数量的措施。通过提出一个标准化的协议，我们使我们的数据集健全和可扩展到世界上其他国家和城市，这使我们的工作成为交通，环境或经济研究中多次重复使用的坚实基础。
2020-09-08 physics.soc-ph
COVID-19 confines recreational gatherings in Seoul to familiar, less crowded, and neighboring urban areas
非法集会是传染病传播的源头。了解娱乐聚会的动态对于制定有效的公共卫生政策至关重要，但由于人与娱乐场所之间的相互作用是复杂的，因此具有挑战性。休闲活动集中在一系列城市地区，并建立了一个休闲等级。在这个层次结构中，较高级别的区域比较低级别的区域吸引更多的人用于娱乐目的。在这里，使用客户的汽车旅馆预订记录，这是高度相关的娱乐活动，在韩国，我们确定，娱乐层次结构，地理距离，和附件的位置是在韩国首尔的娱乐聚会的关键因素。我们的分析显示，在COVID-19爆发后，人们更有可能访问熟悉的娱乐场所，避免最高级别的娱乐等级，并进行近距离旅行。有趣的是，休闲旅游不仅在最高层，而且在低层地区都有所减少。处于低水平娱乐等级的城市地区受COVID-19的影响比处于高水平和中等水平娱乐等级的城市地区更严重。
2022-09-05 physics.soc-ph
Manifold Cities: Social variables of urban areas in the UK
在21世纪，持续快速的城市化突出了对城市社会结构进行更深入了解的必要性。虽然应对这一挑战的工作可以从丰富的数据源中获益，但这些数据本身的复杂性也是一个挑战。在本文中，我们使用扩散映射，流形学习方法，发现隐藏的流形在英国2011年人口普查数据集。人口普查关键统计数据和快速统计数据为每个人口普查输出区域报告1450个不同的统计特征。在这里，我们主要集中在布里斯托尔市和周围的农村，包括3490这些输出区。我们的分析发现，跨越人口普查的反应，强调大学生密度和贫困的主要变量是最重要的解释变量的变化，在人口普查的反应。
2019-01-07 physics.soc-ph
Decongestion of urban areas with hotspot-pricing
城市地区人口的迅速增长正在危及全世界的流动性和空气质量。其中一个最显著的问题是交通挤塞，而交通挤塞又影响空气污染。随着能够感知城市实时数据及其公共分布以进行分析的技术的出现，我们可以预测对改善和控制拥堵有价值的情景。在这里，我们分析了当地的拥挤定价计划，热点定价，附加费的车辆穿越拥挤的路口。建议的税收计算从估计的演变在地方一级的拥堵，和预期的用户响应的税收（弹性）。考虑到实际交通数据，城市道路网络的结果表明，拟议的热点定价方案将比目前的机制更有效地缓解城市地区的拥堵，并为城市地区的可持续拥堵铺平道路。
2018-04-26 cs.CY physics.soc-ph
Employment and Land Use in the United States: cross-sectional and short-term Trends reveal the Importance of the 96th Meridian
经济发展的普遍趋势是从农业经济转向制造业经济，最后转向服务业经济。由于与每个部门有关的就业类型影响自然资源的使用，这一全球趋势可能表现在可预测的土地使用过渡中。我们将这些与城市、农业和自然土地的变化联系起来。我们发现，经济转型是普遍存在于大多数国家和跨国家。农业用地扩展到自然区域，但最终被城市所取代。将部门与土地覆盖联系起来，我们看到服务业就业的增加与城市地区的增长之间存在着密切的关系。然而，我们发现，无论是大农业区和大自然区也发生高服务就业。最后，我们测试了第100子午线是否与土地覆被和经济部门之间的可预测关系有关，并发现了强有力的结果，表明东部和西部的不同发展模式。
2022-12-02 physics.soc-ph
A diffusion-based approach to obtaining the borders of urban areas
在现代世界中，信息的获取量不断增加，导致了全球城市地区的许多量化指标的发展。因此，越来越需要精确定义如何划定城市区域，以便能够适当地描述和建模。在这里，我们提出了一个简单的方法来自动检测一个单一的种子点周围的城市区域边界。该方法是基于一个扩散过程，街道交叉口和终端作为源点。我们通过描述从8个不同国家获得的21个城市区域的几何和拓扑结构来展示该方法的潜力。几何形状的研究，采用空隙度测量，这是与包含在一个模式中的孔的规则性。通过将街道的介数中心性与从数据库获得的它们各自的类（例如高速公路或住宅）相关联来分析拓扑。
2016-07-23 physics.soc-ph
Estimating hourly population distribution change at high spatiotemporal resolution in urban areas using geo-tagged tweets, land use data, and dasymetric maps
本文介绍了一个时空分析框架，估计每小时变化的人口分布在城市地区使用地理标记的推文（包含用户的物理位置的消息），土地利用数据和dasymetric地图。我们使用Twitter的流应用程序编程接口（API）在一年（2015年）内收集了圣地亚哥县内的地理标记社交媒体（推文）。一个用于数据清理的半手动Twitter内容验证程序首先应用于人类和非人类用户（机器人）创建的单独推文。下一步是使用两种不同的地理单位计算每小时唯一Twitter用户的数量：（1）人口普查区块，以及（2）LandScan的1km × 1km分辨率网格。最后一步是通过将每个人口普查区块或网格中唯一Twitter用户的数量转换为具有空间和时间变化因素的估计人口密度来估计实际动态人口。时间因素是基于每小时的频率变化的独特的Twitter用户在圣地亚哥县，加利福尼亚州。利用土地利用图和2010年人口普查数据，使用dasymetric方法估计了空间因素。建立了几个比较图，以可视化动态人口分布的时空格局变化。
2018-10-15 cs.SI physics.soc-ph
A New Agent-Based Methodology for the Seismic Vulnerability Assessment of Urban Areas
为了估计人口密集的城市地区的地震脆弱性，原则上有必要评估单个和集合建筑物的动态行为。然而，这些详细的地震分析是非常成本密集型的，需要大量的处理时间和专业判断。本研究的目的是提出一种新的方法，能够结合来自不同科学领域的信息和工具，以重现地震输入对具有已知地质特征的城市地区的影响，并估计对现有建筑物造成的损害的实体。特别是，我们提出了新的软件称为ABES（基于代理的地震模拟器），基于自组织临界性框架，它允许评估的影响，一系列的震波迹象在一定的大城市地区在给定的时间间隔。地理信息系统（GIS）数据集的整合，关于阿沃拉（意大利）领土的地质和城市信息，允许进行参数研究，这些影响的一个真实的背景下，作为一个案例研究。提出的新方法对于评估大城市地区的地震易损性和确定减少地震风险的规划策略非常有用
2019-06-13 physics.geo-ph physics.soc-ph
Alonso and the Scaling of Urban Profiles
Université catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；Université du Luxembourg（卢森堡大学）；Luxembourg Institute of Socio-Economic Research（卢森堡社会经济研究所）
本文基于阿尔onso模型引入幂律关系，探讨城市土地、收入和运输成本的尺度关系，揭示其与欧洲城市人口密度轮廓的兼容性，并挑战现有关于工资和运输成本弹性的经验理解。
2018-01-23 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
Renyi's spectra of urban form for different modalities of input data
城市格局的形态表现出多重分形尺度。然而，应该使用什么数据来表示城市模式及其规模？在这里，我们计算Renyi的广义尺寸（RGD）光谱使用对应于不同的城市形态，包括城市土地覆盖，城市不透水面，人口密度和街道交叉点的数据。所有数据都是大约2010年，我们计算了位于美国各地的六个城市化地区的RGD光谱。我们计算的RGD光谱使用希尔数，而不是统计矩，从而导致广义尺寸的一个明确的解释和空间可视化的图案的多重分形。结果表明，在一个特定的城市化地区，不同的城市形态模式的特征在于不同的RGD光谱，从而具有不同的形态。在我们的六个例子中，我们发现，形态的土地覆盖和不透水表面的模式往往是单分形，街道交叉点的模式往往是适度的多重分形，和人口密度的模式往往是强烈的多重分形。空间可视化支持这一数值发现。因此，在研究城市形态的多重分形时，选择一种适合于研究目标的形态是很重要的。城市地区可能在一种形态的基础上具有相似的形态，但在另一种形态的基础上则不同。我们发现，在我们的六个城市地区中，有两个地区在所有四种模式的基础上具有相似的形态。
2020-07-15 physics.soc-ph
A multi-layer agent-based model for the analysis of energy distribution networks in urban areas
重要的研究贡献和指令处理在城市领土上插入可再生能源系统的问题，以应对公民日益增长的能源需求。这种系统的引入提高了安装者的能源需求，并将最终的能源过剩分配给近邻。本文提出了一种基于Agent的多层计算模型，模拟发生在城市区域内的能源分配网络的多个事件。该模型运行在NetLogo平台上，旨在制定最合适的策略，当处理能源分配网络的设计。实验数据进行了讨论的基础上，两个主要的情况下，在24小时的操作期间。设想方案考虑到可再生能源系统安装者的百分比变化和能源交换发生的距离。
2017-05-27 physics.soc-ph
Street Network Models and Indicators for Every Urban Area in the World
世界各地的城市呈现出各种各样的街道网络模式和配置，这些模式和配置影响着人类流动、公平、健康和生计。本研究使用全球人类住区层的边界，对世界上每个城市地区的街道网络进行建模和分析。街道网络数据通过开源OSMnx软件从OpenStreetMap获取并建模。总的来说，这项研究模拟了178个国家的8，914个城市地区的超过1.6亿个OpenStreetMap街道网络节点和超过3.2亿条边，并附上了高程和坡度数据。本文介绍了这项研究的可重复计算工作流程，介绍了两个新的开放式数据存储库的随时可用的全球街道网络模型和计算指标，并讨论了总结调查结果的街道网络形式世界各地。它有四个贡献。首先，它报告了这种开源工作流程的方法进步。第二，它产生了一个开放的数据存储库，其中包含每个城市地区的街道网络模型。第三，分析这些模型，以产生一个开放的数据存储库，包含每个城市地区的街道网络形式指标。以前没有这样的全球城市街道网络指标数据集。第四，对城市街道网络形态进行了总结性分析，这在世界范围内尚属首次。
2021-03-09 math.GN physics.app-ph physics.soc-ph
Revealing urban area from mobile positioning data
研究指出隐藏观测区域不足以防止城市区域被识别，提出应在轨迹中添加噪声以保护隐私。
2024-07-25 cs.SI physics.soc-ph
Mathematize urbes by humanizing them: Cities as Isobenefit Landscapes. Psycho-Economical distances and Isobenefit Lines
城市阅读的提出是一种量化但又穿越主观主义的现代后现代城市主义方法。所示的isobenefit线将城市转化为有益的景观，根据个人情绪、需求、偏好和城市转型，这些景观是主观的、不断变化的。他们阅读吸引力和他们如何在整个城市流动。对每个城市点和每个城市景点进行计算，我们就得到了城市的等值面地形图，即城市景点及其流量的地图。这是一个液体表面，而不是固体，因为它随时间和人而变化。正是在这种流动性中，居住着城市的复杂性，他们自下而上的精神以及平衡和网络的动态性。人们不一定要去最容易到达的地方，而是去他们需要和想要去的地方，他们沿着他们需要或选择通过的路径流动。它还介绍了地方和路径的可爱性：除了目前使用的通常参数，这些参数在物理距离，成本，时间或心理容易表示方面对距离进行加权，在这里提出的isobenefit线中使用的心理经济距离，也考虑一个地方和一条路径如何取悦我们。根据地下享乐理论，这种穿过或停留在宜人地区的快乐也具有地下和惯性效应，有助于我们的生活。城市科学和城市设计的最终目的是了解城市，使它们高效和有吸引力，以满足我们的生活。
2015-09-19 physics.soc-ph
Changes in service distances of urban parks before and after the COVID-19 Pandemic: Applying a modified gravity model for Seoul Metropolitan Area
COVID-19显著改变了城市地区的生活方式。在严格的社交距离措施下，城市公园重新成为休闲活动和社交场所的救星。因此，城市公园服务距离的门槛发生了显著变化：人们越来越愿意前往更远的地区。本文旨在应用引力模型研究COVID-19大流行前后的差异。我们研究了城市公园服务区的变化，依赖于公园的可达性和设计组件，使用由公园游客的“起源（家）”和“目的地（公园）”组成的数据集。这个LBD（基于位置的大数据）提供了城市公园游客的家庭位置。该数据由SK Telecom构建，每天使用个人智能手机信号数据。调整后的系数由OLS（普通最小二乘法）估计，具有集群稳健标准误差，以比较2019年和2020年之间的差异。与普遍的看法相反，公园的交通可达性比每个公园的物理特征起着更重要的作用。可达性本身决定了很多公园参观的门槛距离。虽然先前的研究已确定了影响公园服务到达距离的因素，但本研究还试图确定这些因素的影响如何因COVID-19大流行而发生变化。正如这项研究所证明的那样，这些因素的边际效应在大流行之前和之后各不相同。通过确定决定城市公园参观距离的因素，可以看出在为附近居民规划小型公园或为整个地区的更多游客规划大型公园时应该更加关注哪些因素。
2023-03-04 physics.soc-ph
Describing urban evolution with the fractal parameters based on area-perimeter allometry
面积周长异速生长标度是研究分形城市的一种基本而重要的方法，已被研究了很长时间。然而，传统的城市边界维数计算公式往往在数值上高估了城市的边界维数。虽然已经导出了一个修正公式来修正过高估计的边界维数和估计形状维数，但整体分形参数和局部分形参数之间的联系尚不清楚。基于面积-周长测度关系，采用改进的分形参数对城市演化进行描述。以长江三角洲68个城镇体系为例进行了实证研究。发现城市局部分形参数的平均值与城市整体分形参数的平均值近似相等。这表明局部参数是全局参数的分解。该实证研究的创新之处在于：第一，将形态维度和边界维度结合起来表征城市的结构和肌理;第二，将全局和局部参数结合起来表征城市体系和单个城市。通过对低分辨率遥感图像进行面积-周长尺度分析，为城市分形系统的研究提供了一条新的途径。
2015-11-04 physics.soc-ph
A global take on congestion in urban areas
我们分析了全球近300个城市地区的GPS设备公司（TomTom）收集的拥堵数据。使用简单的缩放参数和数据拟合，我们表明，在大城市的高峰时段的拥堵增长基本上作为人口密度的平方根。这一结果，与以往的出版物表明，汽油消耗量随密度下降，证实了密度确实是一个重要的决定因素的拥堵，但我们也迫切需要一个更好的理论理解这一现象。这种在城市层面上的不完整观点导致了这样一种想法，即在拥挤研究中考虑密度本身可能会产生误导，而关注活动和住宅的空间重新分配可能更有用。
2016-05-04 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph
Multi-Dimensional Geometric Complexity in Urban Transportation Systems
交通网络是了解城市系统复杂世界的窗口。因此，通过正确描述道路网络，我们可以更好地了解其涵盖的城市系统。这项研究提供了一个几何方法来捕捉城市道路网络的固有属性。它提供了一个强大的和有效的方法来定义和提取道路网络的三个相关指标：面积，线和点阈值，通过其网格等效的措施。通过将该方法应用于美国50个城市系统，我们成功地观察到东部与西部、沿海与内陆、古老与年轻城市之间的差异。此外，我们发现，许多社会经济特征以及城市系统内的出行模式与其相应的区域，线和点阈值直接相关。
2015-07-13 physics.soc-ph
Urban spatial structures from human flow by Hodge-Kodaira decomposition
城市中的人口流动表明了社会活动，并可以揭示基于人类行为的城市空间结构，以供相关应用。标量势是一个数学概念，如果成功引入，它可以提供一个直观的视角。然而，定义这样的潜在的始发-目的地流量矩阵和确定其可扩展性仍然没有解决。在这里，我们应用Hodge-Kodaira分解，其中矩阵被唯一地分解为势驱动（梯度）流和旋度流。我们描绘了城市中的潜在景观，由于通勤流，并揭示了景观已被改变或不变的年或交通方式。然后，我们确定如何以及通勤流描述的潜力，通过评估在美国的大都市地区的梯度分量的百分比，并表明，梯度分量几乎是100%，在几个地区，但是，在其他地区，卷曲分量是占主导地位的，表明沿三角形的地方的循环流的重要性。潜在的景观提供了一个易于使用的可视化工具，以显示有吸引力的地方的人流量，并将有助于在商业，城市设计和传染病传播的各种应用。
2021-10-31 physics.soc-ph
Fractal Modeling and Fractal Dimension Description of Urban Morphology
传统的数学方法都是基于特征长度的，而城市形态在很多方面都没有特征长度。城市面积是一种尺度依赖性的度量，它反映了城市形态的无尺度分布。因此，基于特征长度的城市描述应该被基于尺度的城市表征所取代。分形几何是城市尺度分析的有力工具。分形参数可以由熵和关联函数定义。然而，如何理解城市分形仍然是一个悬而未决的问题。运用逻辑推理和分形理论的思想，对城市景观的分形和分维进行了探讨。本工作的要点如下。首先，城市形态可以看作是前分形而不是真正的分形，城市的分形性质只在一定的尺度范围内有效。第二，基于城市面积的城市分形的拓扑维数为0，因此分形城市的最小分维数值等于或大于0。第三，用城市形态的分维代替城市面积，并将城市分形定义在二维嵌入空间中，得到城市形态的最大分维值为2。可以得出这样的结论：城市形态可以作为一定尺度范围内的分形进行探索，分形几何可以应用于城市形态无尺度方面的空间分析。
2020-09-03 physics.soc-ph
Random Walks Estimate Land Value
预期的城市人口倍增需要一个令人信服的城市理论。在城市空间图上定义的随机游走和扩散，可以发现在城市景观中隐藏的地理隔离区域。第一，到达一个地方的时间与那里土地的评估价值相关。计算从不同起点到达城市任何特定地点的路口处随机转弯的平均数量的方法，可以用来识别大城市中具有复杂道路网络的孤立社区，人行道和公共交通系统。
2010-03-01 physics.data-an physics.soc-ph
General scores for accessibility and inequality measures in urban areas
在过去的几十年里，城市增长的加速导致了前所未有的城市互动和相互依存程度。这种情况要求科学界做出重大努力，提出有吸引力和有意义的可视化和可访问的场景模拟引擎。本文件提供了一个贡献，在这个方向上提供一般方法来评估城市的基础上，公共交通数据的可达性。通过等时线的概念，提出的可达性量衡量交通系统在连接城市系统中的地点和人的性能。然后，我们引入分数排名城市根据其整体可达性。我们强调了这些措施在人口中分布的显著不平等，这些措施在各种城市环境中惊人地相似。我们的结果通过互动平台发布：www.citychrone.org，旨在为广大社区提供一个有用的认识和决策工具。
2019-09-06 physics.pop-ph physics.soc-ph
Commuting network effect on urban wealth scaling
城市规模理论解释了城市财富指标的规模收益增加是由于城市内人均人际互动的增加。这种解释隐含地假设城市地区是孤立的实体，忽略了它们之间的相互作用。在这里，我们调查通勤网络对美国和巴西城市地区国内生产总值（GDP）的影响。我们将城市GDP描述为一个生产过程的输出，其中人口，外来通勤者以及这些量之间的相互作用是输入变量。这一方法大大改进了对城市GDP的描述，并表明外来通勤者有助于城市地区的财富创造。我们的研究表明，与人口和外来通勤者比例变化相关的城市GDP变化取决于这些数量的初始值，只有当人口和外来通勤者之间的乘积超过一个明确定义的阈值时，规模收益才可能增加。
2021-11-01 physics.data-an physics.soc-ph
A comparison of simple models for urban morphogenesis
城市地区内人口和活动的空间分布，或中观尺度的城市形态，是多重对抗过程的结果。我们建议在本文中基准不同的城市形态发生模型，系统地比较他们可以产生的城市形式。包括不同类型的方法，如反应扩散模型，基于重力的模型和相关渗流。应用多样性搜索算法，我们在城市形态指标空间内估计每个模型的可行空间，并与全球城市地区的经验值进行比较。我们发现不同类型的过程的互补性，倡导多元化的城市模式。
2020-08-30 cs.MA physics.soc-ph
Fractal-Based Exponential Distribution of Urban Density and Self-Affine Fractal Forms of Cities
城市人口密度服从指数分布，可用克拉克模型描述。因此，城市人口的空间分布常被认为是非分形的。然而，克拉克模型在数学上不同于指数函数，因为城市人口分布是在地形地貌和土地利用形式的分形支持下进行的。通过数学变换和经验证据，我们认为城市密度指数分布背后存在自仿射标度关系和局部幂律。克拉克模型中表征城市特征半径的尺度参数并不是一个常数，而是依赖于我们所定义的城市场。因此，指数模型反映了具有两种分形参数的局部分形结构。这些参数可以用来表征城市空间填充、空间相关性、自仿射性和自组织演化。以杭州市为例，验证了理论推论的正确性。在实证分析的基础上，提出了城市三环模型，将城市从核心到外围划分为三个层次。城市中尺度区和非尺度区交替出现。该模型可为今后的城市研究和城市规划提供参考。
2016-06-14 physics.soc-ph
The size distribution, scaling properties and spatial organization of urban clusters: a global and regional perspective
人类发展对地球表面有着深远的影响。自然土地覆被的变化以不同的形式发生，城市增长是最显著的变化过程之一。我们分析全球土地覆盖数据，并提取由最大连接的城市群定义的城市。对全球所有城市规模分布的分析证实了齐普夫定律。此外，通过调查的城市地区的集群的渗透性能，我们评估的接近临界为不同的国家。在临界点上，各国城市土地覆盖经历了从分散的集群向国家尺度上的巨大组成部分的转变。我们研究的Zipf指数作为一个函数的接近渗流，并发现一个系统的减少，随着规模的增加，这可能是文献中报道的偏离指数的原因。此外，我们调查的集群的平均大小作为一个函数的接近渗流，并找到国家的具体行为。通过将标准偏差和平均簇大小-类似于泰勒定律-我们提出了一种替代方法来确定渗滤过渡。我们计算城市土地覆盖的空间相关性，并找到长期的相关性。最后，通过将城市面积与人口数字联系起来，我们讨论了城市异速生长的全球方面，找到了一个指数$δ\approx 0.85$，即大城市的密度较低。
2014-03-31 cond-mat.stat-mech physics.data-an physics.soc-ph
Dissecting the Spatial Structure of Cities from Human Mobility Patterns to Define Functional Urban Boundaries
自工业革命以来，城市的加速增长已经超越了行政区划，将城市合并为大型建筑扩展，并模糊了城市和农村土地使用之间的界限。这些特点，目前在大多数当代大都市，复杂的城市定义，一个关键问题，考虑到客观和可比的指标是规划和设计可持续的城市环境所需的基本投入。在这方面，根据行政或政治标准作出的城市定义通常忽视了人的动态，而人的动态是一个关键因素，有助于使城市在各种社会、文化和经济现实的城市结构中具有可比性。使用一种基于复杂网络的频谱分析的技术，我们从高分辨率的人类流动数据集：官方出发地-目的地（OD）调查中对智利11个主要城市地区的地方进行了排名。我们提出了一种方法，进一步区分这些地区内的城市和农村土地利用，通过网络中心性措施，我们构建了一个幽灵的地理位置。这个幽灵，从位置的排名，其嵌入的人流量的近似数量来衡量，使我们能够探测几个城市的边界。从城市的比例指数的分析，在这些城市划定的人口出行，我们确定了两个明显不同的缩放制度发生在城市和农村地区。我们的研究结果与来自遥感的土地覆盖的比较表明，对于旅行的情况下，在城市地区的标度指数接近线性。最后，我们对智利城市系统中形态良好的城市进行了估计，根据我们的分析，这些城市可能来自于由至少捕获138次（超过预期）底层移动网络的地方组成的集群。
2017-09-20 cs.SI physics.soc-ph
Urban Scaling of Cities in the Netherlands
我们调查了荷兰所有人口超过5万的城市的社会经济规模行为，发现城市生产总值与人口规模之间存在显著的超线性关系。在这些城市中，22个大城市有荷兰中央统计局界定的城市群和城市地区。对于这些主要城市，我们研究了三种不同模式的超线性尺度：城市定义为直辖市，城市群和城市地区。我们发现超线性幂律指数约为1.15。但值得注意的是，如果我们将同样规模的人口聚集与城市作为直辖市进行比较，这两种类型的聚集都表现不佳。也就是说，作为一个正式市政当局的城市系统，与具有相同人口规模的城市群相比，表现得更好。这种影响对第二类聚集区，即城市地区来说更大。我们认为这一发现对城市政策，特别是市政重组具有重要意义。残差分析表明，最近和过去几十年进行市政重组的城市比没有进行市政重组的城市表现更好的可能性更高。
2015-08-16 nlin.AO physics.soc-ph
Mathematical modeling of urban sprawl
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Institut de Physique Théorique（理论物理研究所）；Centre d’Analyse et de Mathématique Sociales（社会分析与数学中心）；EHESS（高等社会科学研究院）；Fondazione Bruno Kessler（布鲁诺·凯斯勒基金会）；University of Trento（特伦托大学）
本文提出基于偏微分方程框架的动态模型，用于研究城市扩张的空间动态及其影响因素。
2026-03-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Immigrant Residential Segregation in Europe: A Comparative Study of Spatial Segregation Patterns in Urban Areas across 30 Countries
Social Research Institute, University College London（社会研究所，伦敦大学学院）；Nuffield College, University of Oxford（纽菲尔德学院，牛津大学）
本研究分析了欧洲30个国家城市区域的移民隔离模式，发现西欧和北欧隔离程度较高，且隔离主要由城市核心与郊区的空间动态驱动。
2025-12-18 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
Network Analysis of Urban Traffic with Big Bus Data
城市交通分析对于交通预测系统、城市规划以及最近的各种移动和网络应用至关重要。本文用网络方法和统计方法对城市交通进行了分析。我们的分析是基于一个大型巴士数据集，其中包含赫尔辛基4500万辆巴士到达样本。我们主要解决以下问题：1.我们怎样才能确定造成城市中大部分交通的区域？2.为什么会有城市交通？公共汽车交通是城市交通的主要原因吗？3.我们如何改善城市交通系统？为了回答这些问题，首先，介数是用来确定最重要的领域，导致最多的流量。其次，我们发现，公交交通不是一个重要的原因，城市交通使用统计方法。我们区分了城市交通和城市公交交通。我们用公交延误作为城市交通的标识，公交车数量作为公交交通的标识。第三，提出了通过路网交通仿真改善城市交通的解决方案。研究表明，在高峰时段增加公交车，并在火车站、地铁站、购物中心等热点区域提供更好的公交调度方案，将减少城市交通。
2016-06-21 cs.SI physics.soc-ph
Predictability of road traffic and congestion in urban areas
缓解城市道路交通拥堵对城市发展、减少能源消耗和空气污染至关重要，这取决于我们能否预见与驾驶员集体行为有关的道路使用和交通状况，这就提出了一个重要问题：城市地区的道路交通可预测程度如何？在这里，我们依靠安装在出租车上的GPS定位设备对日常车辆移动的精确记录，来揭示城市交通模式的潜在日常可预测性。使用从道路上的拥堵程度映射到一个时间序列的符号和测量其熵，我们发现一个相对较高的日常交通状况的可预测性，尽管没有任何先验知识的司机的起源和目的地和相当不同的出行模式之间的工作日和周末。此外，我们发现一个违反直觉的依赖性的可预测性的旅行速度：与中间平均旅行速度的路段是最难预测的。我们还探讨了恢复交通状况的一个不可访问的部分，从其相邻的部分有限的可观测性的可能性。尽管驾驶员行为的异质性以及其起点和目的地的可变性，但高度可预测的交通模式使得能够开发准确的预测模型，以最终设计出缓解城市道路拥堵的实用策略。
2014-07-04 physics.data-an physics.soc-ph
A Machine Learning Approach for Modelling Parking Duration in Urban Land-use
Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology (SVNIT)（萨达尔·瓦拉巴伊国家理工学院（SVNIT））；Maulana Azad National Institute of Technology（毛拉纳·阿扎德国家理工学院）；The Maharaja Sayajirao University of Baroda（巴罗达摩诃拉贾·萨亚吉拉奥大学）
本研究提出一种基于人工神经网络并融合Garson算法与LIME解释的机器学习模型，分析印度两种土地利用下驾驶员社会经济及出行特征对停车时长的影响，以支持停车政策制定。
2023-10-10 cs.LG physics.soc-ph stat.ML
Uncovering Urban Mobility and City Dynamics from Large-Scale Taxi Origin-Destination (O-D) Trips: Case Study in Washington DC Area
我们对大规模出租车出行数据进行了系统分析，以揭示多模式城市交通环境中的城市流动性和城市动力学。作为一个案例研究，我们使用的出租车始发地-目的地行程数据和一些额外的数据源在华盛顿特区地区。本文首先研究了出租车出行的基本特征，然后重点研究了五个重要方面。其中三个涉及城市流动性，分别是流动性和成本，包括交通拥堵的影响，出行安全，多式联运连接;其他两个涉及城市动力学，分别是交通弹性和出行模式与土地利用之间的关系。对于这些方面，我们使用适当的统计方法和地理技术从出租车出行数据中挖掘模式和特征，以更好地了解关键利益相关者的投入对城市交通和城市动态有效性的可用措施的定性和定量影响，其中关键利益相关者包括道路使用者，系统运营商和城市。最后，我们简要总结了我们的研究结果，并讨论了出租车系统和关键利益相关者之间的关系，揭示的模式和特征的一些关键作用和影响。研究结果可以通过提供出行成本、流动性、安全性、多式联运连通性和运输弹性等循证信息来支持道路使用者，可以帮助出租车司机和运营商以更高的流动性、安全性和运营效率提供更高质量的运输服务，还可以帮助城市规划者和政策制定者改造多式联运，以更有效和更好的方式管理城市资源。
2018-12-22 cs.DS physics.soc-ph stat.CO
Urban delineation through the lens of commute networks: Leveraging graph embeddings to distinguish socioeconomic groups in cities
本研究提出利用源自人口普查的通勤网络，通过图神经网络（GNN）架构提取城市区域节点的低维嵌入并进行聚类，以实现城市区域划分。实验表明该方法能有效捕捉社区间的社会经济差异，为城市社区检测提供了有力替代方案。
2025-07-15 cs.SI physics.soc-ph stat.ML
Resilient by Design: Simulating Street Network Disruptions across Every Urban Area in the World
本研究模拟全球8000多个城区的街道网络中断，发现高中心性节点受袭影响最大，而高连通性、少瓶颈和低绕行设计能显著提升网络韧性，为城市规划提供关键杠杆点。
2024-03-15 cs.SY econ.GN eess.SY
