预测城市发展的数学模型 - 中国

未来的城市将建在哪里？博洛尼亚大学和威尼斯卡福斯卡里大学的研究人员根据从太空观测到的城市照明历史数据，建立了一个预测未来城市发展的数学模型，试图提供一个答案。研究分析了北京周边的大片区域，结果表明，城市地区更倾向于向平坦地区和有水资源的地方发展。这项研究发表在科学杂志《地球的未来》上。城市化是指城市地区通过新建建筑和基础设施进行物理扩张，是一个日益增长的全球现象：到2050年，全球66%的人口将居住在城市地区。本研究提出了一种概率模型，从空间上反映城市扩张的动态，具体应用于中国东北地区边长为 1000 公里的正方形区域。城市化数据来自 1992 年至 2013 年间以 1 公里空间分辨率获取的夜间灯光卫星图像。然后，根据夜间灯光强度将该地区的每平方公里划分为城市和非城市。该模型预测，在随后的几年中，每个小区可能会从非城市状态过渡到城市状态，其概率由地貌（海拔、地形坡度、与河流和海洋的距离）和气候（平均气温和降水量）变量决定。该模型还考虑了城市扩张向靠近城市外围的已城市化地区延伸的概率。数学模型准确地再现了城市化地区的实际分布情况，忠实地呈现了 1992 年后发展起来的新城市群的形状和规模。影响城市扩张的主要因素是地貌因素，尤其是海拔高度、土地坡度以及靠近水道和海岸的程度。这一结果与历史证据相吻合：人类居住区历来集中在低地和水资源附近。卡福斯卡利大学水文学教授恩里科-贝尔图佐说："我们这种方法的优势在于，它能够对推动城市扩张的主要因素进行正式评估，而且具有灵活性，适合在全球不同地区应用。由于该模型能够确定城市优先发展的区域，因此可以成为支持可持续城市规划和水文地质风险管理的有用工具，尤其是--他总结道--在与气候变化相关的极端事件日益频繁的情况下"。