Städtische „Fingerabdrücke“ offenbaren schließlich die Ähnlichkeiten (und Unterschiede) zwischen amerikanischen und europäischen Städten

Wenn Sie in eine beliebige europäische Stadt reisen, ist es wahrscheinlich, dass sie sich wesentlich von modernen amerikanischen Städten wie Los Angeles, San Diego oder Miami unterscheidet.





Die Gründe sind vielfältig. Die meisten älteren europäischen Städte sind organisch gewachsen, normalerweise vor dem Aufkommen von Autos, wobei ihre Straßenführung weitgehend von Faktoren wie der örtlichen Geographie bestimmt wurde. Im Gegensatz dazu erfolgte das Wachstum vieler amerikanischer Städte nach der Entwicklung des Autos, und ihre Straßenführung wurde oft zentral mit geometrischen Gittern geplant.

Aber während die Unterschiede für jeden menschlichen Beobachter eklatant sind, ist es niemandem gelungen, einen objektiven Weg zu finden, um den Unterschied zu erfassen. Heute ändert sich das dank der Arbeit von Rémi Louf und Marc Barthelemy am Institut de Physique Théorique rund 20 Kilometer südlich von Paris. Sie haben einen Weg gefunden, den einzigartigen Fingerabdruck des Straßenlayouts einer Stadt zu erfassen und zum ersten Mal eine Möglichkeit zu bieten, die einzigartigen Layouts von Städten auf der ganzen Welt zu klassifizieren und zu vergleichen.

Louf und Barthelemy begannen damit, die Straßenlayouts von OpenStreetMap für 131 Städte aus allen Kontinenten außer der Antarktis herunterzuladen. Eine objektive Möglichkeit, das Straßenlayout zu bewerten, besteht darin, es sich als ein Netzwerk vorzustellen, in dem die Knoten Knotenpunkte und Straßensegmente die Verbindungen dazwischen sind .



Das Problem bei dieser Methode ist, dass die Netze der meisten Städte erstaunlich ähnlich ausfallen. Das liegt daran, dass die Topologie die Verbundenheit einer Stadt erfasst, aber nichts über den Maßstab oder die Geometrie des Layouts. Es sind der Maßstab und die Geometrie des Layouts, die der entscheidende Unterschied zwischen Städten zu sein scheinen, den Menschen erkennen.

Der Durchbruch von Louf und Barthelemy bestand darin, einen Weg zu finden, diesen Unterschied zu erfassen. Anstatt den Straßenverlauf zu untersuchen, betrachten sie die Formen der von Straßen begrenzten Räume. Mit anderen Worten, sie analysieren die Größe und Form der Straßenblöcke.

In einer Stadt, die auf einem Raster basiert, sind diese Blöcke meist quadratisch oder rechteckig. Aber wenn das Straßenlayout weniger regelmäßig ist, können diese Blöcke eine Vielzahl von Polygonen sein.



Das Erfassen der Geometrie von Stadtblöcken ist schwierig. Louf und Barthelemy verwenden dazu jedoch das Verhältnis der Fläche eines Blocks zur Fläche eines Kreises, der ihn umschließt. Diese Größe ist immer kleiner als 1 und je kleiner ihr Wert, desto exotischer und ausgedehnter ist die Form. Die Forscher zeichnen dann die Verteilung der Blockformen für eine bestimmte Stadt auf.

Aber diese Formverteilung allein reicht nicht aus, um visuelle Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Straßenmustern zu berücksichtigen. Louf und Barthelemy weisen darauf hin, dass New York und Tokio ähnliche Formverteilungen aufweisen, aber die visuelle Ähnlichkeit zwischen den Grundrissen dieser Städte ist alles andere als offensichtlich.

Das liegt daran, dass Blöcke ähnliche Formen, aber sehr unterschiedliche Bereiche haben können. Wenn zwei Städte Blöcke der gleichen Form im gleichen Verhältnis, aber mit völlig unterschiedlichen Flächen haben, werden sie unterschiedlich aussehen, heißt es.



Das entscheidende Maß, das eine Stadt charakterisiert, kombiniert also sowohl die Form der Blöcke als auch ihre Fläche. Um dies darzustellen, ordnen Louf und Barthelemy die Blöcke nach ihrer Fläche entlang der Y-Achse und ihrem Formverhältnis entlang der X-Achse an. Das resultierende Grundstück ist der einzigartige Fingerabdruck, der jede Stadt charakterisiert.

Als sie dies für jede der 131 Städte taten, für die sie Daten hatten, stellten sie fest, dass sich Städte in vier Haupttypen unterteilen lassen (siehe Diagramm oben). Die erste Kategorie enthält nur eine Stadt, Buenos Aires in Argentinien, die sich völlig von allen anderen Städten in der Datenbank unterscheidet. Seine Blöcke sind alle mittelgroße Quadrate und regelmäßige Rechtecke.

Ein Beispiel aus der zweiten Gruppe ist Athen in Griechenland. Diese Städte bestehen hauptsächlich aus kleinen Blöcken mit einer breiten Formenverteilung.



Die meisten Städte, die Louf und Barthelemy untersuchten, fallen in die dritte Gruppe. Wie die zweite Gruppe haben auch die Blöcke in den Städten eine breite Formverteilung. Sie sind jedoch tendenziell größer als die Blöcke in Athen.

Diese dritte Gruppe enthält mehrere Untergruppen. Eine davon enthält 68 Prozent aller amerikanischen Städte, die Louf und Barthelemy untersucht haben. Im Gegensatz dazu fallen alle europäischen Städte außer Athen in eine andere Untergruppe. Diese europäische Untergruppe enthält auch Boston, Washington, Portland, Pittsburgh, Cincinnati und Baltimore, die ein europäisches Flair haben.

Es gibt eine letzte Gruppe, vertreten durch Mogadischu in Somalia, die fast ausschließlich aus kleinen quadratischen Blöcken mit einer Prise kleiner Rechtecke besteht.

Louf und Barthelemy gehen dann noch weiter und untersuchen den Unterschied zwischen Stadtteilen in einer Stadt, die dramatisch unterschiedliche Stile haben können. Ein markantes Beispiel dafür ist das Viertel Eixample in Barcelona, ​​das sich stark von anderen Teilen der Stadt unterscheidet.

Als Beispiel maßen die Forscher die einzigartigen Fingerabdrücke der Bezirke von New York City: Bronx, Brooklyn, Manhattan, Queens und Staten Island. Sie sagen, dass Staten Island und die Bronx ähnliche Fingerabdrücke haben. Manhattan hat einen einzigartigen Fingerabdruck, der auf einer Gitterstruktur basiert, die von zwei Arten von Rechtecken dominiert wird. Brooklyn und die Queens haben auch einzigartige Signaturen, die die Form der Rechtecke widerspiegeln, die ihre gitterartige Struktur bilden.

Eine Einschränkung dieses Ansatzes besteht darin, wie Nachbarschaften selbst definiert werden, normalerweise eher als Verwaltungsbezirke als als architektonische Bezirke. Louf und Barthelemy sagen, ein interessanter Weg für zukünftige Forschung wäre es, einen Weg zu finden, die Grenzen von Nachbarschaften basierend auf ihrer Layout-Klassifizierung zu bestimmen.

Die Fähigkeit, Städte auf diese Weise zu klassifizieren, wird für Reisende, die seit langem die visuellen Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Städten auf der ganzen Welt bemerken, eine Art Offenbarung sein. Die Unfähigkeit, diese Assoziationen einzuordnen, war für Stadtplaner schon immer peinlich.

Jetzt, wo es möglich ist, gibt es viele Anwendungen. Zum Beispiel gibt es Stadtplanern die Möglichkeit, ihre Entwürfe mit bestehenden Städten und Stadtteilen zu vergleichen. Ein Planer, der die Nachbarschaftsstruktur von San Francisco reproduzieren möchte, während er die Struktur von Kansas City vermeidet, hat jetzt eine Möglichkeit, zukünftige Entwürfe objektiv zu bewerten. Ebenso hat jeder, der in ein ähnliches Viertel ziehen möchte, wie er es bereits mag, jetzt eine Möglichkeit, seine Optionen zu vergleichen und zu bewerten.

Es kann auch andere Arten von Stadtwissenschaft ermöglichen. Ein interessanter Ansatz könnte darin bestehen, nach Korrelationen zwischen Kriminalität und bestimmten Arten der Nachbarschaftsgestaltung zu suchen.

Es wird in den nächsten Jahren eindeutig viel Spaß mit der aufstrebenden Disziplin der Stadtwissenschaft geben.

Ref: arxiv.org/abs/1410.2094 : Eine Typologie von Straßenmustern

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