武汉大学焦利民课题组揭示城市系统演化规律

（通讯员徐鹏）近日，武汉大学资源与环境科学学院焦利民/许刚课题组联合香港大学等国际团队，在《自然·城市》（Nature Cities）发表题为“Underlying rules of evolutionary urban systems in Africa”的研究成果，从复杂系统视角揭示了城市系统演化相关定律的普适性、特异性和解释力。

武汉大学资源与环境科学学院副研究员许刚和硕士研究生朱萌彦为论文共同第一作者，焦利民和香港大学副校长宫鹏为共同通讯作者，武汉大学为第一作者和第一通讯作者单位。论文共同作者包括香港大学助理教授陈斌、教授张晓玲，中国科学院城市环境研究所助理研究员徐智邦，中国农业大学教授李雪草，埃及开罗大学博士Muhammad Salem，澳大利亚墨尔本大学教授Patrick Brandful Cobbinah，坦桑尼亚索金农业大学博士Neema Simon Sumari。

非洲城市系统时间演化

城市系统是典型的复杂巨系统，城市系统演化遵循系列普适性规律，并可由简洁数学模型表达，如规模分布定律（Zipf定律）、规模增长定律（Gibrat定律）、规模缩放定律（scalinglaw，标度律）等。但现有研究主要关注上述定律的普适性，而对它们在不同城市化阶段的特异性以及模型参量如何刻画城市系统演化特征关注不够。非洲作为全球城市化速度最快的地区之一，预计在2025至2050年间将新增7.9亿城市人口，占全球同期新增城市人口的40%以上（联合国人居署报告，2022）。非洲国家自然地理迥异，加之殖民历史、社会经济制度和多元文化等影响，非洲国家城市化进程差异显著，为城市系统演化研究提供了多样性样本。

研究团队从统一的城市定义出发，基于遥感数据获取的城市人口和土地数据，运用Zipf定律、Gibrat定律和标度律三个城市复杂系统理论，全面分析了非洲大陆超过9200个城镇在过去70年（1950-2020年）的演化过程。在验证了城市系统规律在非洲城市的普适性后，重点分析了其特异性和模型参数的解释力。Zipf定律参数显示非洲城市人口经历了从分散向集中的转变，大城市化趋势日益明显；该转变与Gibrat定律参数揭示的不同规模城市人口增长速度差异相印证。标度律结果显示，与西方发达国家不同，非洲国家大城市土地开发更加粗放，特别是在东非和西非国家；但随着城市系统发育，土地利用规模经济效应逐渐显现，切合理论预期。

该研究的贡献在于从复杂系统视角揭示了非洲城市系统演化的简洁规则、特异性及其地理解释，为定量理解城市系统演化规律和区域城市化进程提供了分析框架，并为全球城市科学研究提供了新的视角。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省重点研发国际合作项目、中央高校基本科研业务费、湖北省自然科学基金，香港研究资助局，香港裘槎基金会等资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s44284-025-00208-y

（编辑：肖珊）