城市基础设施网络的拓扑收敛性
适应与自组织系统
2019-02-05 v1 物理与社会
摘要
城市基础设施网络在提供现代城市市民所需的大量关键服务的可靠流动方面发挥着重要作用。我们在此分析了52个全球城市的125个基础设施网络数据库，包括道路网络(RN)、城市排水网络(UDN)、供水分配网络(WDN)，服务人口从1,000到9,000,000不等。对于所有基础设施网络，使用无向双重映射图得到的节点度分布p(k)均符合帕累托分布。平均gamma周围的方差随网络规模增大而大幅减小。这些城市基础设施网络功能拓扑的收敛性表明，它们的共同演化源于相似的生成机制。对三个城市非同时段的40年生长中的UDN的分析表明，可能的生成过程是在地理空间约束下的部分优先连接。与泊松随机图所预期的情况相比，节点度分布的高方差支持了这一发现。我们研究了从UDN到RN的定向级联失效。空间共址网络间节点度的相关性被证明是通过节点移除影响网络碎片化的主要因素。我们的结果对网络设计与维护，以及依赖多重基础设施网络实现城市内出行、供水、废水收集与处理的城市社区韧性具有重大意义。
引用
@article{arxiv.1902.01266,
title = {Topological Convergence of Urban Infrastructure Networks},
author = {Christopher Klinkhamer and Jonathan Zischg and Elisabeth Krueger and Soohyun Yang and Frank Blumensaat and Christian Urich and Thomas Kaeseberg and Kyungrock Paik and Dietrich Borchardt and Julian Reyes Silva and Robert Sitzenfrei and Wolfgang Rauch and Gavan McGrath and Peter Krebs and Satish Ukkusuri and P. S. C. Rao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.01266},
year = {2019}
}