A Generic Betweenness Centrality-Based Approach for Urban Street Network Reallocation to Mitigate Climate Change Impacts
本研究提出了一种通用的、数据驱动的框架，利用边介数中心性算法来重新分配城市街道网络，以应对气候变化挑战，从而在实现绿色基础设施空间优化的同时，有效地将交通重新分配至外围区域，并适用于多种城市网络。
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城市正比以往更加难以喘息。随着全球气温上升，覆盖在城市景观上的混凝土和沥青会吸收并锁住热量，从而创造出“城市热岛”现象，那里的温度可能显著高于周围的乡村地区。这种被困住的热量，结合庞大的车辆数量，使得城市在极端天气期间变得日益闷热且危险。随着超过四十亿人现在居住在城市地区，适应压力的不断增加。使城市降温最有效的方法之一是将这些坚硬的表面转化为绿地，但在每一寸土地都已被建筑、道路或基础设施占据的情况下，寻找建设新公园或林荫大道的新空间并非易事。
研究人员指出，解决方案可能就隐藏在街道本身之中。在许多城市中，道路和巷道的网络占据了城市总表面的20%到30%。如果能将这部分空间中的哪怕一小部分重新用于植被或步行和骑行等主动出行方式，就能显著降低温度并改善空气质量。然而，单纯关闭道路是具有风险的；它可能会使城市陷入瘫痪，导致社区被隔绝，或者迫使交通进入混乱的瓶颈。挑战在于如何找到一种既能移除车道又不会破坏城市连通性的方法。这正是苏法罗克·查塔纳乔特（Supharoek Chattanachot）及其在勒阿弗尔诺曼底大学和卢森堡大学的同事们所从事的工作。他们开发了一种方法，利用一种被称为“介数中心性”（betweenness centrality）的数学概念来绘制城市的流动图谱，从而精确识别哪些街道可以被安全地重新利用，而无需了解每位驾驶员的具体交通模式。
研究人员通过将城市的街道网络视为一个巨大的连接地图来处理这个问题，其中每个交叉路口都是一个点，每条车道都是连接它们的线。他们专注于这些线条的一个特定属性：一条特定的街道路段在两个其他点之间作为捷径被使用的频率。在他们的模型中，一条在这一衡量标准上得分较高的街道是一条关键动脉，即许多人依赖它来快速从A点到达B点。而得分较低的街道则更像是局部连接器，较少用于长距离旅行。团队意识到，通过分析这些得分，他们可以对如何重塑城市做出两种截然不同的决策。
他们测试的第一种方法旨在最大限度地释放空间，同时保持最短的旅行时间。他们应用了一种算法，寻找那些得分最低的街道——即对整体网络流量而言最不重要的街道。通过系统地移除这些低优先级车道并将其转化为绿地或步行区，他们发现可以回收大量的道路空间。在利用全球48个不同城市的真实街道数据进行测试时，该方法显示，在大多数情况下，可以在不切断城市连接的情况下，移除或转换超过95%的双向车道。结果是一个依然保持完全连通的网络，人们需要行驶的总距离仅略有增加。这表明，城市拥有的“剩余”道路容量远比它们意识到的要多，这些容量可以在不引发交通拥堵的情况下被重新利用。
第二种方法采取了不同的目标：研究人员不仅想要节省空间，还希望将城市的交通拥堵从炎热、拥挤的中心区域转移到较凉爽、密度较低的郊区。在许多城市中，市中心是最热的部分，深受热岛效应的影响，同时也是交通最集中的地方。团队假设，如果他们能够识别出最繁忙、最核心的路线并将其移除，交通就会自然地被迫重新路由到外围。为此，他们使用了一种针对得分最高（即最关键动脉）的街道的算法。通过从市中心移除这些高流量车道，交通流有效地被重新分配到了城市的边缘。
第二种策略的结果令人瞩目。例如，当他们将此方法应用于法国的特鲁瓦市（Troyes）时，最重要的、高流量街道的集群明显向远离市中心的方向移动。研究人员开发了新的衡量方式来测量这种偏移，计算了最繁忙街道的“重心”移动了多少，以及交通分布变得多么分散。在他们测试的48个城市中，大多数城市的算法都成功地将最重的交通负荷从核心区移走，这可能通过减少在那里怠速运行的车辆数量，并为树木和植物腾出空间，从而使市中心区域降温。然而，研究也指出，这并非对每个城市都完美适用；在一些具有非常特定、聚集型布局的地方，交通有时会集中在新的、非预期的地点，这表明没有一种单一的规则适用于所有的城市形态。
研究人员谨慎地指出，他们的工作是一种理论指导，而非最终的施工蓝图。他们承认，现实世界的城市规划涉及他们的计算机模型无法看到的因素，例如历史遗迹、当地法律或特定社区的需求。一条街道在数学上可能是“可移除的”，但在政治或文化上可能是不可触碰的。尽管如此，这项研究为规划者提供了一个强大的起点。它提供了一种基于数据的途径，可以询问：“如果我们关闭这条街会怎样？”并能立即得到关于城市其余部分将如何反应的答案。通过使用这些算法，城市官员可以识别哪些车道是真正可以弃用的，哪些是至关重要的，从而让他们在何处种植树木、建设自行车道或创建公园方面做出明智的决策。
最终，论文表明，应对城市气候变化的斗争并不总是需要建造新的基础设施或寻找空地。有时，解决方案就在那里，隐藏在现有的沥青网格之中。通过理解城市运作的隐藏逻辑，规划者可以温和地引导交通流，为自然夺回空间，并冷却城市环境。这项研究证实，有了正确的工具，城市可以被重塑得更具韧性和宜居性，将那些导致热问题的道路本身转变为通往更凉爽未来的解决方案。
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