城市街道网络朝向

Geoff Boeing | 2019-09-09

我的新文章“ 城市空间秩序:街道网络朝向,配置和熵”刚刚发表在我最喜欢的期刊之一:应用网络科学(下载PDF(https://doi.org/10.1007/s41109-019-0189-1)。本研究探讨了城市演化和中央规划的空间特征。它使用OpenStreetMap数据和OSMnx进行建模和可视化,检验全球100个城市的街道方向,连通性,粒度和熵:

城市街道网络网格方向,顺序,无序,熵,玫瑰图,用Python,OSMnx,OpenStreetMap,matplotlib制作的极坐标。

那么,哪些城市道路像网格哪些不是?上面的每个城市都用极坐标图(又名玫瑰图)来描绘其街道的方向。每个条形的方向代表街道的罗盘方位,其长度代表这些方向街道的相对频率。上述城市按字母顺序排列。在这里,它们再次从==最有序==/网格化的城市(芝加哥Chicago)重新排序到==最无序==(夏洛特Charlotte):

城市街道网络网格方向,顺序,无序,熵,玫瑰图,用Python,OSMnx,OpenStreetMap,matplotlib制作的极坐标。

请注意,这些是中心城区的道路,而不是市域或城市群。一些城市,如西雅图,丹佛和明尼阿波利斯,在市中心,街道数量相对较少,但其他地方的街道数量大得多,淹没了直方图的相对频率。在上图,我们可以看到芝加哥是这里最像网格的城市,夏洛特是最少的。为了更清楚地说明这一点,看看曼哈顿的例子,我们可以很容易地在极坐标直方图中看到有明显角度,主要是正交的街道网格:

曼哈顿,纽约市,纽约和波士顿,马萨诸塞州街道网络,承载,OpenStreetMap的定位与OSMnx和Python映射

不像大多数美国城市有一到两个主要的街道网络来组织城市流通,波士顿的街道在各个方向的分布都很均匀。虽然它在后湾和南波士顿等一些街区都有一个网格,但这些网格往往不会相互对齐,导致各种方向混杂在一起。如果你往北走,然后向右转,你可能会知道你正在向东行驶,但是很难知道你最终会从哪个方向前进。虽然波士顿缺乏清晰的循环路网,但它在其他凯文·林奇要素方面做出了弥补(路径边缘区域节点地标),使其成为当地人和游客的“意象”城市。

本研究测量了每个街道网络中街道纹理的熵(或无序性),以及每个城市的典型街道长度平均环路长度平均节点密度以及路网中十字路口和死角的比例。它还开发了一个新的方向秩序指标,用于量化城市街道网络如何遵循单个网格的几何秩序逻辑。这些指标一起,揭示了路网差异的幅度和细微差别。

在这些研究地点中,美国/加拿大城市的平均方向秩序比欧洲城市高出近13倍,而十字路口的平均比例几乎翻了一番。与此同时,这些欧洲城市的街道平均比美国/加拿大城市曲折迂回42%。北美城市比世界其他城市的城市更像网格,并且展示的方向熵和街道曲折更少。我们可以通过聚类分析来看到这一点,以便在多个维度探索这些研究地点之间的相似性和差异性(方法细节详见论文):

通过分层凝聚聚类对城市街道网络进行聚类分析:OpenStreetMap,OSMnx,Python,scikit-learn,matplotlib

上面的聚类树状图显示了不同城市的街道网络如何通过相似性分在同一组。我们还可以使用t-SNE在二维中对此进行可视化,这是一种用于非线性降维的复合学习方法。以下是通过t-SNE制作的二维城市的散点图,其中的聚类颜色与上图颜色相对应(三角形代表美国/加拿大城市,圆圈代表其他城市):

通过OpenStreetMap,OSMnx,Python,scikit-learn,matplotlib实现城市街道网络集群的t-SNE可视化

大多数北美城市在三个相邻的集群(红色,橙色和蓝色)中彼此靠近,这些集群主要是网格状路网,而且几乎完全是北美城市。橙色集群代表了==相对密集的网格城市==,如芝加哥,波特兰,温哥华和曼哈顿。蓝色集群包含==不太完全网格==的美国城市,以旧金山和华盛顿(有趣的是布宜诺斯·艾利斯也在此列)为代表。红色群集代表了==向外蔓延但熵(无序性)相对较低==的城市,如洛杉矶,凤凰城和拉斯维加斯

==向外蔓延,且熵(无序性)比较高==的夏洛特位于一个独立的集群中(与檀香山一起),由多多少少受过20世纪==共产主义影响==而发展起来的城市主导,包括莫斯科,基辅,华沙,布拉格,柏林,喀布尔,平壤和乌兰巴托北京上海在他们自己的集群中是独一无二的,与其他研究地点更为不同。深灰色群集包括三个拥有==最迂回路网==的城市:加拉加斯香港萨拉热窝

美国城市倾向于红色,橙色和蓝色点云聚集,世界其他地区的城市则往往更均匀地分布在绿色,紫色和浅灰色点云中。

https://geoffboeing.com/2019/09/urban-street-network-orientation/#more-3873

comments powered by Disqus