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The Emergence of Urban Land Use Patterns Driven by Dispersion and Aggregation Mechanisms

机译：分散集聚机制驱动的城市土地利用方式的兴起

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摘要

We employ a cellular-automata to reconstruct the land use patterns of cities that we characterize by two measures of spatial heterogeneity: (a) a variant of spatial entropy, which measures the spread of residential, business, and industrial activity sectors, and (b) an index of dissimilarity, which quantifies the degree of spatial mixing of these land use activity parcels. A minimalist and bottom-up approach is adopted that utilizes a limited set of three parameters which represent the forces which determine the extent to which each of these sectors spatially aggregate into clusters. The dispersion degrees of the land uses are governed by a fixed pre-specified power-law distribution based on empirical observations in other cities. Our method is then used to reconstruct land use patterns for the city state of Singapore and a selection of North American cities. We demonstrate the emergence of land use patterns that exhibit comparable visual features to the actual city maps defining our case studies whilst sharing similar spatial characteristics. Our work provides a complementary approach to other measures of urban spatial structure that differentiate cities by their land use patterns resulting from bottom-up dispersion and aggregation processes.
机译：我们采用元胞自动机来重构我们通过两种空间异质性来表征的城市土地使用模式：（a）空间熵的一种变体，用于衡量住宅，商业和工业活动部门的扩散，以及（b ）的不相似指数，用于量化这些土地利用活动地块的空间混合程度。采用了一种极简主义和自下而上的方法，该方法利用一组有限的三个参数来表示力，这些参数确定了这些扇区中每个扇区在空间上聚集成簇的程度。土地利用的分散程度由基于其他城市经验观察的固定的预先规定的幂律分布来控制。然后，我们的方法用于为新加坡城市州和部分北美城市重建土地使用方式。我们展示了土地使用模式的出现，这些模式展现出与定义我们的案例研究的实际城市地图类似的视觉特征，同时具有相似的空间特征。我们的工作为城市空间结构的其他度量提供了一种补充方法，这些度量通过自下而上的分散和聚集过程产生的土地利用模式来区分城市。

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