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All roads lead to big cities

Rechenmodell erklärt menschliche Siedlungsnetzwerke

by nwna_de
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Veranschaulichung der dynamischen Musterbildung im Modell dieser Studie, bei der besiedelte Orte und ihre Verbindungen auf natürliche Weise in der Landschaft entstehen. Zwischen bevölkerungsreichen Orten werden Verkehrsverbindungen auf kostengünstigsten Wegen durch die Landschaft gestärkt, während gut angebundene Zentren wiederum tendenziell stärker wachsen. Bildnachweis: Takaaki Aoki, et al. Wissenschaftliche Berichte. 16. Juni 2022

Der Satz „Alle Wege führen nach Rom“ fasst in fünf Worten zusammen, wie wichtig Straßen für bedeutende Städte sind. Wenn wir jedoch daran denken, was einige Städte überleben und wachsen ließ und andere schrumpfen und vergessen wurden, denken wir oft zuerst an kulturelle und politische Ereignisse, das Klima, die Bodenproduktivität und die Geografie. Infolgedessen behandeln die meisten aktuellen wissenschaftlichen Modelle zur Entwicklung von Städten Straßen als Nebenprodukte oder exogene Faktoren und benötigen eine große Menge sozioökonomischer Daten, um die Anordnung der Städte reproduzieren zu können.

In einer Veröffentlichung in Wissenschaftliche Berichte, Takaaki Aoki von der Kagawa-Universität, Naoya Fujiwara von der Tohoku-Universität, Toshiyuki Nakagaki von der Hokkaido-Universität und Mark Fricker von der Universität Oxford fanden heraus, dass alles, was sie brauchten, um die Verteilung der Städte in Italien zu erklären, zunächst ein kleiner Satz mathematischer Gleichungen war, die erklären, wie die Bevölkerung von Orte und die Verbindungen zwischen ihnen interagieren; und zweitens eine Karte, die das Relief der betrachteten Landschaft enthält. Die Forscher schreiben: „Die Landschaft allein reicht nicht aus, um die Bevölkerungsverteilung als eine Form des geografischen Determinismus zu erklären, sondern erfordert die voneinander abhängige dynamische Rückkopplung zwischen der Bevölkerung und dem parallel entstehenden Verkehrsnetz.“

Das Rechenmodell, das Aoki und seine Kollegen konstruiert haben, basiert auf einem Raster von Zellen, die jeweils ein Gelände und eine Neigung sowie Populationen haben. In jeder Runde des Modells wertet der Computer aus, wie die Straßennetze zwischen jedem Punkt in der Karte zu jedem anderen Punkt wachsen oder schrumpfen, je nachdem, wie beliebt die Endpunkte sind; und umgekehrt, wie sich die Populationen jeder Zelle verändern, je nachdem, wie gut sie mit allen anderen Zellen verbunden ist. Die Landschaft geht in die Berechnung über Straßennetze ein, die durch unterschiedliche Geländearten mehr oder weniger attraktiv sind. Während diese Bedingungen allein bereits Ergebnisse liefern, die der realen Verteilung von Städten ziemlich ähnlich sind, konnten die Forscher die Genauigkeit weiter erhöhen, indem sie “Geschichte” in ihr Modell einbeziehen, indem sie ihre Simulation mit der Verteilung der Bevölkerung wie in der alten Römerzeit und später beginnen die Verlängerung typischer Fahrten im Laufe der Zeit.

Alle Wege führen in große Städte

Die Verteilung moderner Städte in Italien kann mit guter Genauigkeit durch ein Computermodell vorhergesagt werden, das auf nichts anderem als der gegenseitigen Abhängigkeit von Siedlungsbevölkerung und Straßennetz im Kontext der natürlichen Landschaft basiert. Bildnachweis: Takaaki Aoki, et al. Wissenschaftliche Berichte. 16. Juni 2022

Das von den Forschern entwickelte Modell kann die Verteilung moderner Städte jedoch keinesfalls ganz genau nachbilden, da einige Städte im Modell größer oder kleiner sind als in der Realität und ihre Lage nicht immer perfekt zusammenpasst. Die Forscher räumen ein, dass es viele wichtige Details wie kleinräumige Landschaftsmerkmale oder historische Ereignisse gibt, die die Genauigkeit ihres Modells deutlich erhöhen würden. Sie behaupten jedoch, dass es immer noch “ein Basis-Referenzinstrument liefert, um die erwartete Bevölkerungsverteilung vorherzusagen, wenn es nur durch die Topographie eingeschränkt wird”. Dies ist umso bemerkenswerter, da in vielen alternativen Modellen das Relief der Naturlandschaft nicht einmal explizit berücksichtigt wird.

Die Forscher argumentieren, dass zukünftige Arbeiten unter Verwendung ihres Modells als „ausgefeiltes Nullmodell“ die Bedeutung von sozioökonomischen, ökologischen und anderen Faktoren quantifizieren könnten, die für die Abweichungen von realen Daten verantwortlich sind. Daher hoffen sie, “eine neue Richtung zu beschreiten, um die komplexen Phänomene der menschlichen Zivilisation zu dekonstruieren, die viele natürliche und soziale Faktoren beinhalten”.


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Mehr Informationen:
Takaaki Aoki et al, Ein Modell zur Simulation entstehender Muster von Städten und Straßen in realen Landschaften, Wissenschaftliche Berichte (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-13758-1

Bereitgestellt von der Universität Hokkaido

Zitat: Alle Straßen führen zu großen Städten: Computermodell erklärt menschliche Siedlungsnetzwerke (2022, 4. August), abgerufen am 5. August 2022 von https://techxplore.com/news/2022-08-roads-big-cities-human-settlement.html

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