尽管城市中人们日常的起伏看似混乱，但新的研究揭示了其背后的普遍模式。一项由香港大学（HKU）地理学系的黄波教授领导的研究小组发表在国际顶级期刊《自然通讯》上的研究揭示了支配这些人口动态的基本时空缩放法则。
尽管城市中人们日常的起伏看似混乱，但新的研究揭示了其背后的普遍模式。一项由香港大学（HKU）地理学系的黄波教授领导的研究小组发表在国际顶级期刊《自然通讯》上的研究揭示了支配这些人口动态的基本时空缩放法则。
了解人们如何在城市内移动和分布对于有效的城市规划和管理至关重要。尽管技术提供了大量关于人们去往何处的数据，但把握不同地点人口密度的时间节奏仍然是一项挑战。黄教授的研究小组通过应用复杂性科学原理，分析全球主要城市的大规模移动设备数据来弥补这一空白。
“我们发现，表面上看似随机的人口移动实际上是受组织原则支配的，”对应作者黄教授解释道。“这些原则将城市的时间脉搏与其物理结构连接起来，显示出人口动态与城市密度和中心枢纽距离之间呈可预测的比例关系。”他们在文章《城市人口动态的时空缩放法则》中详细阐述了这些发现，表明：
- 可预测模式出现：与表面观察相反，日常人口波动并非随机。它们遵循可预测的“缩放法则”——在城市内不同时间间隔和地理尺度上都适用的数学关系。
- 城市范围内的一致性：在整个城市的尺度上，这些波动呈现出一致的时空模式，可以用幂律函数描述。
- 局部动力学与距离衰减：在特定地点（微观层面），波动也随时间遵循缩放法则。关键是，这些动态的强度随着距离城市中心的增加而减弱，这类似于人口密度等指标的减少。这一衰减遵循一种“异速生长模型”，将人口动态的活力与城市特征的密度（如兴趣点（POI））联系起来。
- 链接空间与时间：这项研究建立了一种新颖的对数关系，连接空间衰减与时间缩放，有效地将人口动态随时间和城市空间的变化联系起来。
这项研究通过将城市科学中的缩放概念明确扩展到时间领域，形成了空间和时间动态之间的新联系，提供了关于城市自我组织的新视角，从而在理论上具有重要的进展。实际上，研究使得能够创建“时空谱”地图（图1和图2），可视化城市的人口动态。这为城市的功能结构提供了基于活动的强有力视角。
“这一更深入的理解具有直接的影响，”博士后研究员及黄教授的共同第一作者谭兴业博士说。“它可以为更有效的城市规划提供信息，优化商业和交通策略，引导基础设施发展，并助力公共健康挑战的管理，最终帮助建设更宜居、更有韧性和可持续的城市。”
合作研究团队包括伦敦大学学院的迈克尔·巴提教授（Michael Batty）、苏州科技大学的李伟宇助理教授、美国东北大学的王琦副教授、香港大学城市规划与设计系的周宇伦助理教授，以及香港大学地理学系副校长（学术发展）暨讲座教授龚鹏教授。
