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# 物理学 # 物理学と社会

アメリカの都市成長の進化

1900年から2015年までのアメリカの都市がどう変わったかを調べる。

Keith Burghardt, Johannes H. Uhl, Kristina Lerman, Stefan Leyk

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都市の成長を暴く 都市の成長を暴く 変わったか。 アメリカの都市が1900年から今までどう
目次

アメリカの都市は過去の1世紀でかなり成長したけど、その成長の仕方はまだちょっと謎だよね。都市が大きくなる話はよく聞くけど、建物や道路、全体のレイアウトがどう変わってきたかって、ディナーパーティーではあんまり話題にならない。それで、数字が登場して、都市の風景を形作るトレンドを明らかにしてくれるんだ。

都市成長の謎

1900年のある都市を想像してみて。2015年の同じ都市とはかなり違う風景だろうね。1900年には高い建物も少なくて、車も少なくて、道もこんなに混雑してなかった。今や、全体が縦に伸びるんじゃなくて横に広がってるみたい。でも、どうしてある都市は他の都市よりも広がるのか?どんな要因がこの成長に影響を与えてるの?

研究者たちはこの疑問を理解しようとして頭を抱えてるけど、最近まで掘り下げられるデータがあんまりなかった。歴史的なデータがないと、都市が時間とともにどう成長したかが見えにくいんだよね。

都市のスケーリングって何?

ここでのスケーリングは、都市の建物の数や道路の長さみたいな異なる側面が、人口のサイズとどう関係してるかを指してる。都市が大きくなると、特定の特徴が異なるペースで増えると期待するよね。たとえば、もっと人がいると道路も増える?そういうことも多いけど、いつもそうとは限らない。

考えてみて、ケーキを焼くのに似てる。大きいケーキを作るなら、もっと材料が必要だよね?でも、ケーキが2倍になったからって、 frostingも2倍必要ってわけじゃない。都市の成長も同じで、うまくスケールするものもあれば、そうじゃないものもあるんだ。

都市成長の背後にあるデータ

これを解明するために、最近の研究では1900年から2015年までのアメリカの都市に関するさまざまなデータを使った。このデータには建物のフットプリント、道路ネットワーク、地域の人口統計が含まれてる。850以上の大都市圏でこのデータを分析することで、ついに都市が時間とともにどのように変わるかのパターンが見えてきた。

結果は驚くべきもので、街づくりをする人だけでなく、多くの人にとって意外だった。この研究は、都市が成長するにつれて、しばしば密度が低下することを明らかにした。これって、より多くの人のためのスペースができるけど、実際には少ない住民のためにより多くの土地が開発されるってこと—ピクニックで敷物を広げすぎたときの感じに似てる。

都市成長の三つの重要なパターン

この広範な分析から、3つの主なパターンが浮かび上がった:

  1. 密度の減少:多くの都市、特にここ数十年で、人口が広がって密度が減っている。つまり、都市が成長するにつれて、以前ほど効率的にスペースを埋めていないってこと。ソファに人が広がって座っている様子を想像してみて。

  2. サイズが重要:一般的に、大きな都市は小さな都市に比べて特定の特徴の成長が遅い。つまり、大都市が人口多いからって、必ずしも道路や建物が同じペースで増えているわけじゃない。ビュッフェでの巨人のように、たくさん食べられるけど、小さい人たちほど早く食べるわけじゃないんだ。

  3. 近隣の類似性:面白いことに、近くの都市は似たような成長パターンを持つことが多い。これは共有リソースや計画規則、文化的影響によるものかもしれない。だから、ある都市が公園を増やすって決めると、隣の都市もそれに追随することがあるんだ。まるでどちらが住みやすいか競ってるみたい。

都市のスプロール:懸念

都市の成長には利点もあるけど、持続可能性に関する懸念も高まる。都市の地域が未開発の土地に広がることで、地元の生態系が崩れることがある。これはTetrisのゲームみたいなもので、ブロックを隙間にフィットさせ始めると、次のピースのためのスペースがなくなるのも早い。

家のサイズが増えて都市の地域が拡大することで、より多くのリソースが使われる。大きな家にはもっと建材が必要だし、道路が増えるとメンテナンスももっと必要になる。まるで人々が自分の小さな王国を築いているようだけど、環境への代償はどうなるの?

都市成長分析の課題

都市が進化する様子を分析するには独自の課題がある。一つの大きな問題は、時間とともに都市の境界を定義すること。都市が成長すると、その端が隣接するエリアと混ざり合って、どこで一つの都市が終わり、別の都市が始まるのかわからなくなっちゃう。

データの質もさまざまだ。詳細な記録がある都市もあれば、欠けている部分が多い都市もある。お気に入りのNetflixシリーズが時々意味不明なプロットホールがあるように、都市データにも穴があって分析が難しくなることがあるんだ。

都市計画の未来

これらの発見は、都市計画者や都市の発展に関心のある人たちにとって重要だ。今日の都市の成長パターンが、未来の都市がどのように構築されるかに影響を与えるかもしれない。みんなに合うアプローチを取るんじゃなくて、地理、気候、人口動態のような地域の要素を考慮する必要があるかも。

もしすべての都市の成長がカスタムスーツのように調整できたら、ある都市はもっと動きやすいスペースが必要だし、他の都市はタイトなフィットが必要かもしれない。都市のスプロールへの対策を、どこにでも同じソリューションを適用するんじゃなくて、地域ごとに再考する必要があるかもね。

結論:都市の旅

都市の進化は、ひねりと回転に満ちた複雑なプロセスだ。これらのパターンを理解することは、より良い都市空間を計画するのに役立つだけでなく、持続可能性やリソースの利用に関する広範な議論にも貢献する。

未来を見据えつつ、過去を思い出すことが、より良い都市生活の選択をする手助けになるかもしれない。少しの先見の明があれば、より大きくて、よりスマートで環境に優しい都市を作れるかもしれない。

だから、街を歩くとき、足元の歴史の層をちょっとだけ感じてみて—それぞれの道、それぞれの建物、それぞれの公園は、私たちが誰で、どう成長してきたかの物語を語っている。そしてそれが、みんなにとって語るべき素晴らしい物語なんだ!

オリジナルソース

タイトル: Universal Patterns in the Long-term Growth of Urban Infrastructure in U.S. Cities from 1900 to 2015

概要: Despite the rapid growth of cities in the past century, our quantitative, in-depth understanding of how cities grow remains limited due to a consistent lack of historical data. Thus, the scaling laws between a city's features and its population as they evolve over time, known as temporal city scaling, is under-explored, especially for time periods spanning multiple decades. In this paper, we leverage novel data sources such as the Historical Settlement Data Compilation for the U.S. (HISDAC-US), and analyze the temporal scaling laws of developed area, building indoor area, building footprint area, and road length and other road network statistics for nearly all metropolitan areas in the U.S. from 1900 to 2015. We find that scaling exponents vary dramatically between cities as a function of their size and location. Three notable patterns emerge. First, scaling law exponents imply many, but not all, metropolitan areas are becoming less dense and indoor area per capita increases as cities grow, in contrast to expectations. Second, larger cities tend to have a smaller scaling exponent than smaller cities. Third, scaling exponents (and growth patterns) are similar between nearby cities. These results show a long-term trend that could harm urban sustainability as previously dense populations are rapidly spreading out into undeveloped land. Moreover, the regional similarity of long-term urban growth patterns implies that city evolution and sustainability patterns are more interconnected than prior research has suggested. These results help urban planners and scientists understand universal, long-term patterns of city growth across the US.

著者: Keith Burghardt, Johannes H. Uhl, Kristina Lerman, Stefan Leyk

最終更新: 2024-12-17 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://arxiv.org/abs/2412.13181

ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2412.13181

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。

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