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
Urban Spatial Order: Street Network Orientation, Configuration, and Entropy
街道网络可以根据明确的组织原则进行规划，也可以通过增长有机地发展，但它们的配置和方向有助于定义城市的空间逻辑和秩序。熵的测量揭示了一个城市街道的秩序和混乱。过去的研究探索了定向和熵的个别案例，但对全球范围内更广泛的模式和趋势知之甚少。本研究使用OpenStreetMap数据和OSMnx考察了全球100个城市的街道网络方向、配置和熵。它测量加权和非加权网络模型中街道方位的熵，以及每个城市的典型街道段长度，平均环路，平均节点度，以及网络中四路交叉口和死胡同的比例。它还开发了一个新的指标的方向秩序，量化城市的街道网络如何遵循一个单一的网格的几何排序逻辑。进行聚类分析，以探讨这些研究地点之间的多个维度的相似性和差异。城市方向秩序与其他空间秩序指标之间存在显著的统计关系，包括街道绕行性和连通性指标。平均而言，美国/加拿大的研究站点比其他地方的站点更像网格，表现出更少的熵和环路。这些指标，采取一致行动，有助于揭示网格的范围和细微差别。这些方法展示了自动的，可扩展的，可重复的工具，以经验方式测量和可视化城市空间秩序，说明了世界各地复杂的城市交通系统模式和配置。
2019-08-18 physics.soc-ph
On the Statistics of Urban Street Networks
我们调查城市街道网络作为一个整体的信息物理和统计物理的框架内。城市街道网络被认为是一个不断演化的社会系统，服从于一个热力学熵平衡。
2018-10-09 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Measuring Urban Sprawl Based on Massive Street Nodes and the Novel Concept of Natural Cities
在本文中，我们开发了一种新的方法来衡量城市蔓延的基础上，街道节点和自然定义的城市边界，都从大量的志愿地理信息OpenStreetMap数据库中提取通过一些数据密集型的计算过程。街道节点被定义为街道的交叉点和终点，而自然定义的城市边界构成了我们所说的自然城市。我们发现，街道节点是显着相关的城市人口。基于这一发现，我们设置街道节点作为人口的代理来衡量城市蔓延。我们进一步发现，街道节点承担一个显着的线性关系，城市面积范围。在x轴表示城市区域范围、y轴表示街道节点的图中，不断扩展的城市位于回归线下方。我们使用美国人口普查的城市面积和人口验证了该方法，然后将该方法应用于三个欧洲国家：法国，德国和英国，将自然城市分为三类：蔓延，紧凑和正常。这种分类为交叉比较整个国家的蔓延水平设定了统一标准。关键词：街道网络，openstreetmap，志愿地理信息，GIS
2010-12-08 physics.data-an physics.soc-ph
Urban street networks: a comparative analysis of ten European cities
我们比较了十个不同的欧洲城市的街道网络的结构特性，使用其原始表示。我们调查的网络和一组中心性措施突出的情况下的差异和相似之处的几何属性。特别是，我们发现，城市共享结构的相似性，由于其准平面性，但也有一些独特的几何特性。主成分分析还对中心的分布及其各自的矩进行了分析，用于找到我们可以将城市划分为家庭的独特特征。我们相信，除了改善街道网络特性的经验知识，我们的研究结果可以打开新的视角，在城市规划和复杂网络之间的科学关系，激发辩论的有效性的知识，统计物理学可以为城市规划和城市形态学研究。
2012-11-01 physics.soc-ph
Morphogenesis of street networks. A reaction-diffusion system for self-organized cities
城市形态发生是城市要素形成和郊区专业化的过程。街道网络是系统的结构部分。了解它们的形成揭示了有关城市转型及其运作背后的动力学的重要信息。在这项工作中，我们专注于街道网络的形态发生，我们研究它通过一个空间网络生成器模型。后者由三个层（反应扩散层，动态矢量场和空间网络）组成，周围是一个环境。新兴的网络反馈到其形态发生元素，驱动模型出现意想不到的行为。我们应用该模型在一个真正的城市背景下（Fécamp镇，诺曼底，法国），我们测量所获得的网络的属性。
2021-11-05 physics.soc-ph
Analysis on the urban street network of Korea: Connections between topology and meta-information
城市由基础设施组成，使交通成为可能，这可以被视为抽象的拓扑结构。一旦城市在基础设施方面进行了物理组织，人们就会相互作用，形成价值观，这些价值观可以被视为城市的元信息。随着城市的发展，拓扑结构和元信息共同演化。在这项研究中，我们研究了街道网络的拓扑结构和元信息之间的关系，它具有复杂网络和平面图的方面。街道结构的组织程度决定了城市的效率和生产力，因为它们充当了运送人员、货物和信息的血管。我们分析了一个街道网络的拓扑方面使用中心，包括介数，接近度，直线度和信息。我们将城市分为几个组，共享共同的元信息的基础上的中心性，表明街道结构的拓扑因素是密切相关的元信息，通过协同进化。利用这一规律，我们还得到了规划城市的协同演化。另一个足迹是街道段长度和人口之间的关系，这表明了次线性缩放。
2018-05-25 physics.soc-ph
A study on Urban Mobility in Northern Cities of Bangladesh
专门用于街道和公共空间的城市面积的百分比是城市空间规划的一个关键特征。到2050年，城市交通将成为全球城市面临的最大挑战之一。这项研究的目的是评估孟加拉国一些城市分配给街道的公共空间的比例。通过对城市核心区和郊区街道交叉口的长度、宽度、面积和数量的统计，可以看出城市街道布局的形式和格局。这项工作不考虑其他公共空间，如花园和一般公共空间的设施，包括体育。收集数据的方法是通过谷歌地球和地理信息系统软件。为了获得精确的结果，其他更复杂的软件是必不可少的。然而，即使在这些精确度水平上，也会出现非常有趣的城市模式。这项研究的结果表明，博格拉，朗布尔和迪纳杰普尔是更好的城市，街道的土地分配率更高，包括足够的过境点。Nilphamari和Thakurgaon的道路用地较少;往往连通性和生产力较低。其余城市的平均道路用地面积和平均街道交叉口数量。
2022-09-01 physics.soc-ph
Multifractal scaling analyses of urban street network structure: the cases of twelve megacities in China
交通网络已被证明是分形系统。然而，以往的研究主要集中在单分形网络上，而复杂系统具有多重分形结构。本文研究了中国12个城市街道网络中多重分形标度过程的一般规律。采用城市聚类算法识别城市边界，确定可比研究区域;采用计盒法和直接确定法提取空间数据;采用最小二乘法估计全局和局部多重分形参数。结果表明，城市街道网络具有多重分形结构。整体多重分形维数谱为反S型曲线，局部奇异谱为非对称单峰曲线。当矩阶数q趋于负无穷大时，广义关联维数将严重超过嵌入空间维数2，大多数城市的局部分维曲线出现异常下降。当q值过高时，局部分维的标度关系逐渐破裂，但网络的不同层次始终保持反映奇异性指数的标度。主要结论如下。首先，城市街道网络遵循多重分形标度律，且标度先于局部分形结构。第二，交通网络格局呈现出空间集中的特征，但也隐含着空间分散的趋势。三是中心区和网络密集区发展空间有限，边缘区和网络稀疏区呈现无序演化现象。本文的工作对于利用多重分形理论理解和研究复杂空间网络具有一定的启示意义。
2021-01-13 physics.soc-ph
On the Perturbation of Self-Organized Urban Street Networks
我们调查城市街道网络作为一个整体的信息物理和统计物理的框架内。城市街道网络被设想为不断发展的社会系统受到玻尔兹曼介观熵守恒。对于自组织的城市街道网络，我们的范式已经使我们能够恢复有效观察到的道路的无标度分布，并预测路口的分布。熵守恒被解释为城市居民对他们的城市街道网络的占有量的守恒。为了将我们的研究扩展到其他城市街道网络，我们考虑扰动我们的模型自组织的城市街道网络，通过添加一个外部的横向漂移。我们获得了轻微漂移的自组织城市街道网络的统计数据。除了实用和可管理之外，这种统计将宏观演化尺度参数与中观社会参数分开。这为观测研究演化尺度参数的普适性打开了大门。最后，我们认为，外部迁移的强度可能是一个指标，脱离他们的城市的城市居民。
2019-05-07 cond-mat.stat-mech nlin.AO 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
The Flow Dimension and Capacity for Structuring Urban Street Networks
从多维连通链（或流）的角度对城市街道网络（一种复杂网络）的效率进行度量。更具体地说，我们定义了两个量：流维和流量，来表征城市街道网络的结构。对于城市街道网络的拓扑结构，我们发现：（1）它们的流维范围比随机和规则的拓扑结构更宽;（2）它们的流维服从幂律分布;（3）它们的流容量比随机和规则的拓扑结构更大。研究结果证实：（1）更宽的流维数范围和更高的流容量可以作为小世界网络的特征;（2）流容量可以作为衡量网络效率或单个节点效率的替代量。使用三个城市街道网络（两个在欧洲和一个在美国）的结果进行说明。
2007-12-09 physics.data-an physics.soc-ph
On the Metropolis Algorithm for Urban Street Networks
城市街道网络的复杂性被广泛认为是存在于信息空间中的，其中道路映射到节点，交叉口映射到节点之间的链接。假设信息网络平均保持其吞吐量，这使得我们采用单翻转Metropolis算法来计算具有最小吞吐量的信息网络。
2019-12-04 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Street centrality vs. commerce and service locations in cities: a Kernel Density Correlation case study in Bologna, Italy
在以前的研究中，我们定义了一种方法来映射城市网络的中心性。这种方法被称为多中心性评估（MCA），它可以根据几种不同的中心性概念以及不同的“中心”尺度来确定每条街道在城市中的结构中心。在这项研究中，我们调查的情况下，博洛尼亚，意大利北部，有多少更高的街道中心统计“决定”的活动（商店和服务）的存在。我们的工作开发了一种方法，基于核密度评估，增强了地理信息系统（GIS）环境中可用的标准工具，以支持：1）中心性和活动分布的研究; 2）中心性和活动之间的线性和非线性统计相关性分析，在此命名为核密度相关性（KDC）。结果提供了基于证据的基础，一个强有力的相关性之间存在的中心性的街道，特别是介中心性，商店和服务的位置在邻里规模。这一问题是当前关于城市规划和设计的辩论的核心，旨在为未来建设更可持续的城市社区。我们的研究结果也支持MCA模型作为可持续城市设计工具的“预测”能力。
2007-01-09 physics.soc-ph
Parking search in urban street networks: Taming down the complexity of the search-time problem via a coarse-graining approach
本文针对城市停车搜索时间问题，提出在街道层面粗粒化停车位占用的方法，将原有涉及大规模矩阵的解析公式进一步简化，得到更高效的停车搜索时间解析表达式，便于交通工程师实际应用。
2023-04-11 physics.soc-ph
Topological Structure of Urban Street Networks from the Perspective of Degree Correlations
许多复杂网络表现出显著的度相关性现象，即，节点倾向于链接到具有相似（或不相似）度的其它节点。从度相关性的角度对城市街道网络的拓扑结构进行了刻画。我们采用了六个城市街道网络（三个欧洲和三个北美），并将它们转换为网络拓扑结构，其中节点和边缘分别代表单个街道和街道交叉口，并将网络拓扑结构与三个参考网络拓扑结构（生物，技术和社会）进行比较。城市街道网络拓扑结构（曼哈顿除外）显示出与三个参考网络明显不同的一致模式。城市街道网络的拓扑结构一般缺乏显著的度相关性。通过对网络拓扑结构进行重组，例如在保持初始度分布的同时，将网络拓扑结构调整为最大或最小度相关性，我们发现城市街道网络的所有替代拓扑结构以及参考拓扑结构都倾向于偏离小世界特性。这意味着初始度相关性对网络的性能或功能没有任何积极或消极的影响。关键词：无标度，小世界，重新布线，富俱乐部效应，重新洗牌，复杂网络
2013-08-07 cs.SI nlin.AO physics.soc-ph
On Equilibrium Metropolis Simulations on Self-Organized Urban Street Networks
无规划或自组织的城市街道网络通常表现出惊人的无标度模式。这种无标度性可以在最大熵形式主义（MaxEnt）中表现为波动系统的表现，平均保留了一些信息量。蒙特卡罗方法，可以进一步这一观点是残酷的失踪。在这里，我们适应自组织的城市街道网络的大都市算法。通过将无标度性作为先验假设以及能量守恒参数，使用MaxEnt建立了“达到平衡”的分布。平衡参数是尺度;假设我们缺乏知识，它伴随的广泛数量是大量的信息。为了设计一个遍历的动态，我们解开国家的最先进的街道生成范例的基础上不重叠的步行到布局在路口动态。我们的适应回忆单自旋翻转大都会算法的伊辛模型。因此，我们期望大都市模拟揭示，自组织的城市街道网络，除了维持在广泛的缩放范围内的无标度，经历了交叉的缩放变化-文学主张一个小世界交叉。伦敦市中心的模拟是一致的，对国家的最先进的输出在一个现实的范围内的标度指数。我们的说明性Watts-Strogatz相图与缩放作为重新布线参数演示了一个小世界的交叉曲线在现实的窗口2-3;它也表明，最先进的输出基础相对较大的世界。我们的大都市适应自组织的城市街道网络thusly出现作为Watts-Strogatz模型的缩放变体。这些见解可能最终使城市专业人员能够预测城市街道网络的自组织或无计划的演变。
2021-04-30 cond-mat.stat-mech 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
The Morphology and Circuity of Walkable and Drivable Street Networks
道路圈度是衡量城市道路网结构和交通效率的重要指标，它是道路网距离与直线距离的比值。环流是由环流网络的结构、规划和底层地形造成的。反过来，它也影响到人类如何利用城市空间进行定居和旅行。虽然过去的研究已经检查了整体的街道网络环路，研究人员还没有研究步行与驾驶循环网络的相对环路。本研究使用OpenStreetMap数据来探索相关的网络环路。我们使用OSMnx软件下载了40个美国城市的步行和驾驶网络，然后使用该软件模拟了400万条路线，并分析了环路以表征网络结构。我们发现，步行网络往往允许更直接的路线比驾驶网络在大多数城市：平均驾驶环路超过平均步行环路，但四个城市，表现出统计上显着的差异网络类型。我们讨论了这种现象的各种原因，并结合案例研究加以说明。不同类型的地方之间的网络电路也有很大差异。这些发现强调了在研究城市交通和访问时使用基于网络的距离和时间而不是直线的价值。他们还建议在建模和表征城市街道网络时区分步行和驾驶流通网络的重要性：尽管不同模式的网络在任何给定的城市中重叠，但它们的相对结构和性能在大多数城市中都有所不同。
2019-01-31 physics.soc-ph
Urban Street Network Analysis in a Computational Notebook
计算笔记本为研究人员、从业人员、学生和教育工作者提供了交互式分析和传播可复制工作流的能力，这些工作流将代码、视觉效果和叙述编织在一起。本文探讨了计算笔记本在城市分析和规划中的潜力，通过OSMnx及其教程存储库的案例研究展示了它们的实用性。OSMnx是一个Python包，用于处理OpenStreetMap数据，并对世界上任何地方的街道网络进行建模、分析和可视化。它的官方演示和教程在GitHub上作为开源的Applyter笔记本分发。本文通过记录存储库并通过一个改编自存储库的概要教程交互式地演示OSMnx来展示此资源。它说明了如何下载城市数据并为各种研究地点的街道网络建模，计算网络指标，可视化街道中心，计算路线，以及使用其他空间数据，如建筑物足迹和兴趣点。计算笔记本有助于向新用户介绍方法，并帮助研究人员接触到更广泛的受众，这些受众对学习、调整和重新混合他们的工作感兴趣。由于其实用性和多功能性，计算笔记本电脑在城市规划，分析和相关地理计算学科中的持续采用应该继续到未来。
2020-01-17 physics.soc-ph stat.CO
Modeling urban street patterns
城市街道模式形成平面网络，其经验性质不能用简单的模型（如规则网格或Voronoi镶嵌）来解释。最近的实证研究发现，不同城市的统计数据存在显著差异，这表明可能存在一种通用的、与细节无关的机制。我们提出了一个简单的模型的基础上，结合思想先前提出的研究叶斑图形成的局部优化过程。该模型的统计特性与观察到的经验模式吻合得很好。因此，我们的研究结果表明，在缺乏一个全球性的设计策略，许多不同的交通网络的演变确实遵循一个简单的通用机制。
2008-04-02 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Spatial Signal Analysis based on Wave-Spectral Fractal Scaling: A Case of Urban Street Networks
长期以来，人们发展了许多基于时间序列的时域信号分析方法。然而，对于地理系统，空间信号分析与时间信号分析同样重要。时空非平稳过程具有非线性特征，传统的分析方法无法有效地分析。分形理论为探索复杂性提供了有力的工具，有助于时空信号分析。本文利用波谱标度方法研究了地理系统的空间信号。以中国10个城市的交通网络为例进行了实证研究。采用快速傅里叶变换和最小二乘回归分析计算谱指数。结果表明，这些城市交通网络的波-谱密度分布均遵循标度律，其谱标度指数可以转化为分维值。利用分形参数可以对地理信号进行空间分析。分析过程可以推广到时间信号分析。波谱标度方法既适用于地理世界中的自相似分形信号，也适用于地理世界中的自仿射分形信号。
2020-11-21 physics.soc-ph
OSMnx: New Methods for Acquiring, Constructing, Analyzing, and Visualizing Complex Street Networks
城市学者以各种方式研究街道网络，但目前的城市规划/街道网络分析文献存在数据可用性和一致性限制。为了应对这些挑战，本文介绍了OSMnx，这是一种新的工具，可以从图论，交通和城市设计的角度简单，一致，自动化和合理地收集数据并创建和分析街道网络。OSMnx为研究人员和实践者提供了五个重要功能：第一，自动下载政治边界和建筑物足迹;第二，从OpenStreetMap定制和自动下载和构建街道网络数据;第三，网络拓扑的算法校正;第四，将街道网络保存为shapefile，GraphML或SVG文件的能力。第五，分析街道网络的能力，包括计算路线、投影和可视化网络以及计算度量和拓扑测量。这些措施包括城市设计和交通研究中常见的措施，以及网络结构和拓扑结构的高级措施。最后，本文介绍了一个简单的案例研究，使用OSMnx构建和分析俄勒冈州波特兰市的街道网络。
2017-07-10 cs.SI physics.soc-ph
Universal Model of Urban Street Networks
该研究提出一种基于生成树和迭代加边的两步机制、由单一参数控制的普适生成模型，用于准确再现城市街道网络的关键普适特性，弥合经验观测与生成模型之间的差距。
2025-09-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Critical density of urban traffic
修改后的版本的智能驾驶员模型被用来模拟交通在Afogados区，在累西腓市，巴西，目的是验证底层的街道网格的复杂性，多车道的街道，十字路口，和信号灯，是否能够表现出临界密度的效果：出现在车辆流量与密度曲线的最大值。数值模拟表明，这种效果确实是观察到个别途径，而途径之间的相位偏移的结果在阻尼的这种效果作为一个整体的区域。
2010-09-11 physics.soc-ph
Congestion and extreme events in urban street networks
本研究针对四座城市的真实街道网络与规则方格网，结合三种带现实交通特征的随机游走模型，分析拥堵相变与极端事件特性，发现交通感知路由无法完全消弭拥堵，且两类网络在相关特性上表现相似。
2025-05-21 cond-mat.dis-nn physics.data-an physics.soc-ph
Random planar graphs and the London street network
在本文中，我们分析了伦敦的街道网络在其主要和双重表示。为了理解它的性质，我们考虑三个理想化的模型的基础上的网格，一个静态的随机平面图和一个不断增长的随机平面图。比较模型和街道网络，我们发现，伦敦的街道形成了一个自组织的系统，其增长的特点是由一个严格的相互作用的度量和信息空间。特别是，最小努力原则似乎在城市导航所需的体力和脑力之间创造了一种平衡。
2009-03-31 physics.data-an physics.soc-ph
Urban Street Network Design and Transport-Related Greenhouse Gas Emissions around the World
本研究基于全球城市样本，发现更直、更连通且过度建设更少的街道网络与更低的交通CO2排放相关，且该关系因发展水平和设计范式而异，为全球南方等研究不足地区提供了经验基础。
2024-01-02 econ.GN physics.ao-ph physics.soc-ph
The Network Analysis of Urban Streets: A Primal Approach
网络隐喻在城市和地域案例分析中有着悠久的传统，特别是在交通/土地使用规划和经济地理学中。最近，城市设计通过“空间句法”方法做出了贡献。所有这些方法，虽然在不同的条件下，如可达性，邻近性，集成性，连通性，成本或努力，集中在一些地方（或街道）比其他地方更重要的想法，因为他们更中心。复杂系统的中心性研究，然而，起源于其他科学领域，即在结构社会学，在其用于城市研究之前，而且，作为一个系统的结构属性，中心性从来没有被广泛的研究度量在地理网络，因为它已经在拓扑学上在广泛的其他关系网络，如社会，生物或技术。在两个以前的作品的一些结构特性的对偶和原始图表示的城市街道网络（Porta等。cond-mat/0411241; Crucitti等。物理/0504163），在本文中，我们提供了一个深入的调查中心的原始方法相比，对偶的，特别关注的潜力，城市设计。
2005-06-01 cond-mat.other physics.comp-ph physics.soc-ph
Traffic optimization in transport networks based on local routing
交通网络中的拥塞问题是一个既有理论意义又有实际意义的研究课题。本文研究了城市道路网络中的车辆流动问题。特别是，我们使用一个元胞自动机模型来模拟沿街道的车辆的运动，再加上一个交通感知路由在街道交叉口。这种路由利用代理关于附近道路中的交通的知识，并允许车辆动态地更新朝向其目的地的路线。通过在不同城市的真实城市街道模式中实现该模型，我们表明，基于局部代理决策实现全局交通优化是可能的。
2009-01-08 physics.soc-ph
Structure Entropy, Self-Organization, and Power Laws in Urban Street Networks: Evidence for Alexander's Ideas
简单直观的导航性在城市中至关重要。城市街道网络在其拓扑空间中的实际无标度网络，导航信息是通过将道路映射到节点和将交叉点映射到节点之间的链接来编码的，仍然没有简单的解释。强调路口层次结构的整体性和系统性的方式，使我们设想城市街道网络不断发展的社会系统受到玻尔兹曼介观熵守恒。这种守恒，我们可以解释为无标度的守恒，确保了从道路交叉点的层次结构到无标度的一致性的过渡。也就是说，我们恢复了自组织城市中自然道路的实际无标度概率分布。我们通过调用Jaynes的最大熵原理（统计物理学）获得这段话，同时我们利用现代量化思想（信息物理学）和结构化（格理论）的众所周知的结果来测量信息网络熵。新兴的范式，适用于具有更复杂的等级制度的系统，如实际的城市，似乎很好地反映了城市学家克里斯托弗·亚历山大对城市的影响。
2019-10-02 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
A shape-based heuristic for the detection of urban block artifacts in street networks
本文提出一种基于形状紧凑度和面积频率分布的低成本启发式方法，用于识别街道网络中不代表城市街区的“面伪影”，在131个全球大城市中成功率达89%，为自动化网络简化奠定基础并揭示不同地区城市发展差异。
2024-02-12 cs.CY 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
From the betweenness centrality in street networks to structural invariants in random planar graphs
我们证明了介数中心性（BC）的分布，一个全球性的结构性度量的基础上的网络流量，是一个不变的数量在大多数平面图。我们通过对全球97个人口最多的城市的街道网络的实证分析证实了这一不变性，其规模明显大于以往的研究。我们还发现BC分布对网络中的重大变化具有鲁棒性，包括其拓扑结构和边权重结构的重大变化，这表明形成分布的唯一相关因素是节点和边的数量以及平面性的约束。通过模拟的随机平面图模型和分析计算凯莱树，这种不变性被证明是一个后果的双峰制度组成的底层树结构高BC节点，和低BC制度所产生的存在下提供本地路径的替代品的循环。此外，高BC节点显示出非平凡的空间依赖性，随着边缘数量的增加，空间相关性增加，导致它们以大密度聚集在重心周围。我们的研究结果表明，BC的空间分布是一个更准确的模式比较时，跨城市。此外，BC是一个静态预测的平面图中的拥塞，所观察到的不变性和空间依赖性的基础设施和生物网络具有实际意义。特别是，对于街道网络的情况下，只要平面性是保守的，瓶颈继续存在，并计划干预措施，以减轻结构性拥堵的效果将主要限于负荷重新分配，通过分析200年的数据证实了巴黎市中心的一个功能。
2018-07-02 physics.soc-ph
Spatial Information and the Legibility of Urban Form: Big Data in Urban Morphology
几个世纪以来，城市规划和形态学一直依赖于分析制图和视觉传达工具来说明空间模式，提出设计方案，比较替代方案并吸引公众。经典的城市形态可视化--从Giambattista Nolli的罗马平面图到Allan Jacobs的城市街道图形-地面图--已经将物理城市复杂性压缩成易于理解的信息人工制品。今天，我们可以通过智能城市范式来增强这些传统的工作流程，即通过用户生成的内容和在信息管理环境中收集的数据来理解城市。新的空间技术平台和大数据为理解、评估、监测和管理城市形态和演变提供了新的视角。本文基于城市规划和形态学中视觉文化的理论框架，介绍并验证了用于探索城市结构模式和空间秩序的计算数据科学过程。它使用OSMnx和OpenStreetMap（一个协作空间信息系统和地图平台）的数据演示了这些工作流程，以检查世界各地不同研究地点的街道网络模式，方向和配置，并考虑这些揭示了城市结构。无处不在的城市数据和计算工具的时代开辟了一个新的时代，从综合定量和定性的角度分析全球城市形态。
2019-09-30 physics.soc-ph
Limited Urban Growth: London's Street Network Dynamics since the 18th Century
我们调查的增长动态的大伦敦的行政边界的大伦敦管理局，其街道网络的演变在过去两个世纪的基础上定义。这是通过采用一个独特的数据集，包括大伦敦的道路网络跨越224年，从1786年到2010年的九个时间片的平面图表示。在这个时间框架内，我们解决的概念，大都市区或城市的物理条件，在城市的演变揭示了可观察到的过渡相关的几何属性的分布。鉴于伦敦有一个硬边界执行其长期的绿化带，我们表明，它的街道网络动态可以被描述为一个分形的空间填充现象的能力限制，从那里它的增长可以预测一个惊人的准确度。通过对平面图的关键拓扑性质的分析计算，如网络的拓扑增长及其平均连通性，证实了这一观察结果。因此，这项研究代表了一个严重违反Gibrat定律的例子。特别是，我们能够分析显示伦敦如何从一个更像环的结构，典型的规划城市，向一个更像树的结构，典型的自组织城市的演变。这些意见是相关的话语可持续城市规划方面的控制城市蔓延，在许多大城市，这是在绿化带和硬城市边界所施加的空间限制的条件下发展。
2013-06-12 physics.data-an physics.soc-ph
Planning for sustainable Open Streets in pandemic cities
在疫情爆发后，城市人行道不足以遵守社交距离的问题在学术界仍未得到解决。除了孤立的努力（从拓宽人行道到无车开放街道），城市还需要一个大规模的量化战略来应对COVID-19在公共空间使用方面带来的挑战。主要障碍是普遍缺乏关于世界范围内人行道基础设施的公开数据，因此城市政府尚未从将城市人行道视为网络的复杂系统方法中受益。在这里，我们利用三大洲十个城市的人行道几何形状，首先分析人行道和路基几何形状，发现城市通常呈现出傲慢的公共空间分布：对行人不平衡和不公平。然后，我们把这些几何图形连接起来，建立一个人行道网络--与道路网络相邻，但不能同化，这在城市科学中是如此的丰富。在无干预的情况下，我们应用渗透理论来研究城市的人行道基础设施是否能够承受强加在我们街道上的紧密的流行性社交距离。由此导致的人行道网络的崩溃，通常宽度低于三米，需要采取谨慎的策略，考虑到城市人行道和道路网络之间的相互依赖性，因为行人的任何改善都是以汽车运输为代价的。与显着的成功，我们提出了一个共享的努力启发式延迟人行道连接故障，同时保留道路网络的功能。
2020-09-26 physics.soc-ph
On the problem of boundaries and scaling for urban street networks
自18世纪欧拉首次探索著名的柯尼斯堡桥问题以来，城市形态就一直是数学家和物理学家面临的重大智力挑战。在城市研究中已经观察到许多重要的几何和尺度定律，包括齐普夫定律和吉卜拉特定律，使城市成为统计物理学中有吸引力的分析系统。然而，关于如何界定城市及其边界的广泛共识仍然缺乏。应用一个基本的聚类技术的街道交叉口空间，我们表明，在英国和加利福尼亚州的最大城市的最大集群规模的增长曲线崩溃到一个单一的曲线，即逻辑。随后，通过引入凝聚阈值的概念，我们表明，城市的自然边界可以很好地定义在一个普遍的方式。这使我们能够系统地研究和讨论城市中存在的一些问题。我们发现，一些缩放律在空间和时间上呈现一致的行为，从而表明城市系统演化的基础上存在共同的原则。
2015-10-27 nlin.AO physics.data-an physics.soc-ph
CoolWalks for active mobility in urban street networks
本文提出含避晒参数 α 的路径选择模型与 CoolWalkability 指标，基于合成及真实城市数据分析街道网络中的遮阴步行潜力及其几何影响。
2025-05-16 cs.CY physics.soc-ph
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
Spectral Fingerprints of Street-Network Morphology: A Size-Adjusted Graph-Laplacian Descriptor of Urban Fabric
University of the Arts: Poznań（波兹南艺术大学）
该研究提出尺度调整的图拉普拉斯描述符，通过光谱指纹编码街道网络形态，推导网格指数等读数，可区分形态类型并关联活动多样性，补充空间句法且适配图学习。
2026-08-18 cs.SI physics.soc-ph
The Harsh Truth: Segment-Level Analysis of Harsh Driving Events in Milan Using Large-Scale Telematics, Street Networks, and Google Street View
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究结合大规模远程信息处理、交通指标、街道网络属性和谷歌街景视觉特征，通过非参数检验和机器学习回归分析米兰城市道路网络中激烈驾驶事件的路段级特征，发现更宽的车道、交叉口和公交站以及更开阔的视野与更高激烈事件强度相关，而密集建筑正面与较低强度相关，并针对自行车基础设施案例揭示了不同设施类型间的强度梯度。
2026-05-29 cs.CV physics.soc-ph
Role of spatial embedding and planarity in shaping the topology of the Street Networks
本研究分析33个印度城市街道网络，发现空间嵌入和平面性共同塑造其拓扑，导致小世界特性、长度依赖性连接及高效性，且鲁棒性与网络规模无关。
2025-03-25 physics.comp-ph physics.data-an physics.soc-ph
Characterizing network circuity among heterogeneous urban amenities
城市设施的空间配置和连接它们的街道共同提供了城市的结构支柱，影响其可达性，活力，并最终影响其居民的福祉。大多数无障碍措施侧重于空间或交通网络沿线设施的接近程度，导致指标在很大程度上仅由城市密度决定。这些措施无法衡量街道网络在设施之间导航的效率，因为它们忽视了可达性的环路部分。现有的措施也往往需要特设的建模选择，使他们不太灵活的不同的应用程序和难以应用于横截面分析。在这里，我们开发了一个简单的，有原则的，灵活的措施来描述在一个城市中的异质设施之间的可访问性的环路，我们称之为成对环路（PC）。PC量化了使用街道网络在一对设施类型之间进行路由时所产生的额外旅行距离，总结了设施之间的空间和拓扑相关性。与适当的零模型相比，使用我们的框架开发的措施与各种城市繁荣和可达性指标表现出显着的统计关联，我们发现城市的PC值根据发展水平和地理区域有明显的分离。
2023-11-02 cs.SI physics.soc-ph
URBAN-SPIN: A street-level bikeability index to inform design implementations in historical city centres
Cambridge Cognitive Architecture, Department of Architecture, University of Cambridge, UK（剑桥认知架构，建筑系，剑桥大学，英国）；NeuroCivitas Lab for NeuroArchitecture, Centre for Research in the Arts, Social Sciences and Humanities (CRASSH), University of Cambridge, UK（神经文明架构实验室，艺术、社会科学与人文研究中心（CRASSH），剑桥大学，英国）
本研究提出一种基于类型学和数据整合的框架，通过分析街道类型和子分类，构建整合主观和感知维度的自行车适应性指数，以评估和改善历史城市中的骑行条件。
2026-10-01 cs.CV cs.CY physics.soc-ph
Off the Grid... and Back Again? The Recent Evolution of American Street Network Planning and Design
这种形态学研究确定和措施最近在美国街道网络设计的全国性趋势。从历史上看，正交的街道网格提供了互联性和密度，研究人员认为这是减少车辆行驶和排放以及增加道路安全和身体活动的重要因素。在20世纪，随着城市化对汽车的依赖，网格化在规划实践中下降，城市形式的紧凑性，密度和连通性下降。但人们对美国社区的综合经验趋势知之甚少，尤其是近年来。这项研究使用公开和开放的数据来研究整个美国的街道网络。它开发的理论和测量框架的街道网络的质量在这里定义为网格。它衡量了从1940年到20世纪90年代，网格化、方向顺序、直线度、4路交叉口和交叉口密度如何下降，而死胡同和街区长度如何增加。然而，自2000年以来，这些趋势有所反弹，重新转向历史设计模式。然而，尽管这种反弹，当控制地形和建筑环境因素时，1939年后的所有几十年都与1940年前的网格化程度较低有关。更高的网格化程度与更少的汽车拥有量相关-这本身与车辆行驶公里数和温室气体排放量有着良好的关系-同时控制密度，家庭和家庭规模，收入，工作距离，街道网络纹理和当地地形。相互连接的网格状街道网络为从业者提供了一个重要的工具，以遏制汽车依赖和排放。一旦建立，街道模式决定了几个世纪的城市空间结构，因此积极主动的规划至关重要。
2020-10-09 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
Decoding street network morphologies and their correlation to travel mode choice
School of Applied Sciences and Engineering, Universidad EAFIT（应用科学与工程学院，埃法伊特大学）；Department of Civil and Environmental Engineering, University of Idaho（土木与环境工程系，爱达荷大学）；Nature and Cities Research Group, Universidad EAFIT（自然与城市研究组，埃法伊特大学）；Math Applications in Science and Engineering Research Group, Universidad EAFIT（科学与工程数学应用研究组，埃法伊特大学）
该研究针对城市形态分类有限的问题，基于无监督学习对美国九个大都市区的建成环境进行系统分类，并关联其与出行方式的关系，发现不同城市形态与出行行为显著相关，为城市规划提供实证支持。
2025-11-12 cs.CY cs.LG physics.soc-ph
Topological Graph Simplification Solutions to the Street Intersection Miscount Problem
本文提出通过边简化和节点合并的拓扑图简化算法，解决城市街道网络中交叉口计数被高估的问题，提升网络度量准确性与分析效率。
2025-04-29 cs.DM cs.SY eess.SY
