课题基金 / 基金详情

城市流动性网络中的动力学模型与韧性理论研究

批准号:
62302261
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
10.0 万元
负责人:
林雨铭
依托单位:
学科分类:
信息检索与社会计算
结题年份:
2024
批准年份:
2023
项目状态:
已结题
项目参与者:
林雨铭

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
随着城市化的不断推进,城市面临的各类风险也在增加,为了建设具有较强风险抵抗能力的新型城市,推进城市韧性的研究是应有之义。现阶段针对城市韧性的分析主要集中在韧性概念的完善和评估指标的建立,面临缺少有效的建模方法、难以分析动态过程等问题。课题选取城市流动性网络切入,借助城市大数据揭示人类行为模式,融合复杂网络分析技术,突破城市韧性建模和动态分析的关键技术瓶颈,形成城市流动性网络的韧性模型与基础理论。首先,通过人类移动性的实证数据,对城市人类活动进行规律分析和机制总结;其次,应用符号回归等机器学习方法,构建符合城市属性的典型动力学微分方程;再次,结合“抵抗、恢复、适应、转变”的城市韧性概念框架,考察城市流动网络模型的动力学平衡点;最后,对现有的网络韧性算法进行延拓。课题旨在建立城市移动性网络的动力学模型,回应国家对于提升城市品质的需求,应对新型冠状病毒肺炎疫情的挑战,服务城市可持续发展建设。
英文摘要
With the continuous advancement of urbanization, the risks faced by cities are also increasing. In order to build a new type of city with strong risk resistance, it is necessary to promote research on urban resilience. At this stage, the analysis of urban resilience mainly focuses on the improvement of the framework and the establishment of the evaluation system, facing problems such as the lack of effective modeling and the difficulty in analyzing the dynamic process of urban mobility. With the help of the human behavior patterns revealed by urban big data and the complex network analysis technology, the subject would break through the key technical bottlenecks of urban resilience modeling and dynamic analysis, and forms the resilience model and basic theory of urban mobility networks. Firstly, through the empirical data of human mobility, the subject would analyze the law and summarize the mechanism of urban human activities; secondly, the subject would construct a typical dynamic differential equation in line with urban attributes through machine learning methods like symbolic regression; thirdly, combined with the "resistance, recovery, adaptation, transformation" conceptual framework of urban resilience, the subject would investigate the dynamic equilibrium point of the urban mobility network model; finally, the subject would extend the existing network resilience algorithm. The project aims to establish a dynamic model of urban mobility, respond to the country's demand for urban quality, respond to the challenge of the COVID-19 pandemic, and serve the construction of sustainable urban development.
随着城市化的不断推进,城市面临的各类风险也在增加,为了建设具有较强风险抵抗能力的新型城市,推进城市韧性的研究是应有之义。本项目围绕“城市流动性网络中的动力学模型与韧性理论”展开,旨在通过大数据与复杂网络分析技术,揭示城市韧性动态规律,突破传统静态评估瓶颈。研究依托上海市COVID-19疫情期间交通数据,建立城市移动性网络的韧性框架,结合复杂网络理论与标度律分析,并取得以下核心成果:.(1)交通拥堵标度律与韧性理论。实证发现交通拥堵的时空集群规模与恢复时长均遵循幂律分布,且幂律指数与旅行需求呈显著负线性关系,表明高需求下城市交通韧性降低,并提出将幂律指数表征为移动网络韧性的基础指标。.(2)拥堵传播的动力学机制。通过符号回归建立的动力学模型显示,拥堵级联扩散与总拥堵路段呈次线性关系,而自发拥堵与消散则保持线性稳定。交通需求与拥堵路段数呈现超线性标度律,揭示了需求激增下拥堵快速恶化的内在动力,并对流动性网络的核心规律形成建模认知。.(3)韧性总体表征与算法延拓。研究基于高精度OD数据与路网拓扑信息,构建时空拥堵簇模型,验证了复杂系统自组织特性对拥堵演化的约束作用,为韧性建模提供实证支撑,并提出使用幂律指数表征整体韧性情况,对现有网络韧性算法进行了拓展。.本研究首次揭示了城市流动性网络中存在的规律,为动态优化网络管理策略(如需求调控与级联阻断)提供了理论依据。核心成果发表于SCI刊物,推动了复杂网络理论在城市科学中的交叉应用,并为后疫情时代韧性城市建设提供了数据驱动的分析框架。未来将进一步扩展深化动力学方程与多稳态平衡研究,服务可持续城市发展。
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