Взвешенное распространение городов

Взвешенное распространение городов ( WUP ) — это метод, используемый для измерения городского разрастания . Этот метод, впервые представленный Jaeger et al. (2010), ^[1] вычисляет и представляет степень городского разрастания в виде числового значения. Метод основан на предпосылке, что по мере увеличения площади застройки в данном ландшафте (количество застроенной площади), и чем более рассредоточенной становится эта застроенная площадь (пространственная конфигурация), и чем выше поглощение этой застроенной площади на одного жителя или рабочее место (интенсивность использования в застроенной площади), тем выше общая степень городского разрастания. ^[2]

Таким образом, метод WUP измеряет разрастание городов, объединяя эти три измерения в одну метрику. ^[2]

$${\displaystyle {\begin{aligned}{\text{WUP}}&={\text{UP}}\cdot w_{1}({\text{Dis}})\cdot w_{2}({\text{UD}})\\\\{\text{where}}~&{\begin{cases}{\text{UP}}={\text{Городская проницаемость}}\\w_{1}({\text{Dis}})={\text{Вес}}_{1}({\text{Дисперсия}})\\w_{2}({\text{UD}})={\text{Вес}}_{2}({\text{Плотность использования}})\end{cases}}\end{aligned}}}$$

Поскольку плотность использования и дисперсия взвешиваются с помощью весовых функций и , эта метрика разрастания городов называется взвешенным ростом городов (WUP).${\displaystyle w_{1}({\text{Dis}})}$${\displaystyle w_{2}({\text{UD}})}$

Первый компонент метода WUP — городская проницаемость (UP). UP измеряет размер застроенной территории, а также степень ее рассеивания по исследуемой территории (отчетной единице). Формула для UP:

${\displaystyle {\text{UP}}={\frac {\text{Размер застроенной территории}}{\text{Отчетная единица}}}\cdot {\text{Дисперсия}}}$

UP выражается в городских единицах проникновения на м ² земли (UPU/м ² ). В рамках метода WUP застроенные территории определяются как территории, на которых расположены здания. Поскольку дороги, железнодорожные линии и парковки не являются зданиями, они не учитываются в методе WUP для измерения городского разрастания.

Вторым компонентом метода WUP является дисперсия (DIS). Этот компонент основан на идее, что степень разрастания города усиливается как с увеличением количества городской территории, так и с увеличением дисперсии. Метрика дисперсии анализирует структуру застроенной территории на ландшафте с геометрической точки зрения. Анализ выполняется путем измерения расстояния между случайными точками в пределах застроенной территории. Затем среднее значение вычисляется на основе измерения всех возможных пар точек. Чем дальше друг от друга находятся любые две точки, тем выше значение измерения и тем выше их вклад в дисперсию. В то время как чем ближе находятся любые две точки, тем ниже значение и тем ниже их вклад в дисперсию. С помощью функции w1(DIS) значения дисперсии взвешиваются. Эта весовая функция позволяет участкам ландшафта, где застроенные территории более разбросаны, получать более высокий вес или более низкий вес для компактных заселенных территорий с низкой дисперсией. ^[3]

Третий компонент модели WUP — плотность использования (UD). Этот компонент основан на предпосылке, что чем больше людей и рабочих мест находится в застроенной зоне, тем эффективнее становится использование земли. ^[4]

${\displaystyle {\text{Плотность использования}}={\frac {{\text{Число жителей}}+{\text{Число рабочих мест}}}{\text{Размер застроенной территории}}}}$

Количество рабочих мест включено в расчет, чтобы подчеркнуть, что во многих районах центра города преобладают офисные здания, в которых проживает очень мало жителей, однако каждое здание, а следовательно, и земля, на которой они находятся, плотно используется и не должно считаться разрастанием. С помощью функции w1(UD) значения плотности использования взвешиваются. Эта весовая функция позволяет разделам застроенной территории получать значение от 0 до 1 в зависимости от их плотности использования. Чем выше плотность использования, тем ниже значение веса. Этот меньший вес отражает понимание того, что плотные подсекции отчетной единицы, такие как внутренние города, не считаются разрастанием города.

Hayek et al. (2010) использовали сценарии развития поселений в Швейцарии , чтобы найти причины разрастания городов с целью сокращения нежелательного развития поселений в будущем. Результаты показывают, что общее проникновение в города и рассеивание поселений, вероятно, возрастет в разной степени во всех сценариях к 2030 году. ^[5]

Jaeger & Schwick (2014) проанализировали исторические изменения, а также будущие сценарии городского разрастания в Швейцарии. Они пришли к выводу, что степень городского разрастания увеличилась на 155% между 1935 и 2002 годами и что в рамках моделирования будущих сценариев городское разрастание, вероятно, увеличится еще более чем на 50% к 2050 году без резких мер по смягчению последствий. ^[6]

Jaeger et al. (2015) проанализировали степень разрастания городов в 32 странах Европы . Результаты показывают, что большая часть Европы затронута разрастанием городов, и что значительный рост имел место в период с 2006 по 2009 год, однако значения по отдельным странам сильно различаются. ^[7]

Назарния, Швик и Йегер (2016) сравнили закономерности ускоренного разрастания городов в период с 1951 по 2011 год в столичных районах Монреаля и Квебека в Канаде , а также Цюриха в Швейцарии. Их исследование показало, что в Монреале степень разрастания городов увеличилась в 26 раз, в Квебеке — в 9 раз, а в Цюрихе — в 3 раза. ^[8]

Torres, Jaeger & Alonso (2016) количественно оценили пространственные модели городского разрастания для материковой Испании в нескольких масштабах. Они проверили стабильность, нестационарность и зависимость от масштаба взаимосвязи между моделями фрагментации ландшафта и городским разрастанием. ^[9]

Вайленманн, Зайдль и Шульц (2017) проанализировали основные социально-экономические детерминанты изменения городских моделей в Швейцарии. Их анализ охватывал период с 1980 по 2010 год и был проведен во всех 2495 швейцарских муниципалитетах. ^[10]