非洲城市系统的演化基本规则

香港大学学术发展副校长龚鹏教授和武汉大学焦黎敏教授是该论文的通讯作者。武汉大学的徐刚和朱梦妍是共同第一作者。其他贡献者包括香港大学建筑学院的陈彬助理教授和张小岭教授，中国科学院城市环境研究所的徐志邦助理研究员，中国农业大学的李雪超教授，开罗大学的穆罕默德·萨利姆博士，墨尔本大学的帕特里克·布兰德福尔·科比纳副教授，以及坦桑尼亚索科因农业大学的尼马·西蒙·苏玛里博士。

城市系统通常是复杂系统，其演变遵循一系列可通过简洁数学模型表达的普遍规律，如等级-规模法则（齐夫定律）、成比例增长法则（吉布拉特定律）和标度法则。然而，之前的研究主要集中在这些规律的普遍性上，对这些规则在城市化不同阶段可能如何变化，以及这些模型如何传达城市系统随时间变化的方式关注不够。

非洲被公认为全球城市化速度最快的地区之一，拥有丰富的自然地理特征。殖民历史、社会经济结构和多元文化的影响塑造了非洲国家独特的城市化进程。这种多样性导致了大陆各地城市演变的显著差异，为城市系统发展的研究提供了多层面的样本。

研究团队从统一的城市定义出发，利用关于城市人口和土地利用的遥感数据，全面分析了过去70年（1950-2020）非洲超过9200个城镇和城市的演变。应用齐夫定律、吉布拉特定律和标度法则的理论，研究首次验证了非洲城市中城市系统法则的普遍性，然后关注其特异性和模型参数的解释力。齐夫定律的参数揭示了非洲城市人口从分散向集中转变，且向大城市的集中趋势日益明显。这一转变得到了吉布拉特定律的参数支持，后者强调了不同规模城市之间人口增长率的差异。标度法则的结果表明，与西方发达国家不同，非洲大城市的土地开发，特别是在东非和西非，更多地表现出广泛性。然而，随着城市系统的成熟，土地利用的规模经济逐渐显现，符合理论预期。

该研究的贡献在于从复杂系统的角度揭示了非洲城市系统演变的基本规则、特异性和地理解释。它提供了一个分析框架，以理解城市系统演变的规律和区域城市化进程，为全球城市科学研究提供了新的见解。

该研究得到了中国国家自然科学基金、香港研究资助局和香港克劳彻基金会的支持。