論文の概要: Neural Embeddings of Urban Big Data Reveal Emergent Structures in Cities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.12371v1
- Date: Sun, 24 Oct 2021 07:13:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-10-26 17:42:39.151476
- Title: Neural Embeddings of Urban Big Data Reveal Emergent Structures in Cities
- Title(参考訳): 都市における都市ビッグデータの創発的構造に関するニューラル埋め込み
- Authors: Chao Fan, Yang Yang, Ali Mostafavi
- Abstract要約: 都市部の異質性を利用したニューラルネットワーク(GNN)を提案する。
アメリカ合衆国の16大都市圏において,何百万もの携帯電話利用者による大規模高解像度モビリティデータセットを用いて,都市部コンポーネント間の複雑な関係をエンコードしていることを示す。
異なる郡で訓練されたモデルによって生成された埋め込みは、他の郡における創発的空間構造の50%から60%を捉えることができることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.148078723492643
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this study, we propose using a neural embedding model-graph neural network
(GNN)- that leverages the heterogeneous features of urban areas and their
interactions captured by human mobility network to obtain vector
representations of these areas. Using large-scale high-resolution mobility data
sets from millions of aggregated and anonymized mobile phone users in 16
metropolitan counties in the United States, we demonstrate that our embeddings
encode complex relationships among features related to urban components (such
as distribution of facilities) and population attributes and activities. The
spatial gradient in each direction from city center to suburbs is measured
using clustered representations and the shared characteristics among urban
areas in the same cluster. Furthermore, we show that embeddings generated by a
model trained on a different county can capture 50% to 60% of the emergent
spatial structure in another county, allowing us to make cross-county
comparisons in a quantitative way. Our GNN-based framework overcomes the
limitations of previous methods used for examining spatial structures and is
highly scalable. The findings reveal non-linear relationships among urban
components and anisotropic spatial gradients in cities. Since the identified
spatial structures and gradients capture the combined effects of various
mechanisms, such as segregation, disparate facility distribution, and human
mobility, the findings could help identify the limitations of the current city
structure to inform planning decisions and policies. Also, the model and
findings set the stage for a variety of research in urban planning, engineering
and social science through integrated understanding of how the complex
interactions between urban components and population activities and attributes
shape the spatial structures in cities.
- Abstract(参考訳): 本研究では,都市域の異質な特徴と人間の移動ネットワークが捉えた相互作用を利用して,これらの領域のベクトル表現を得るニューラル埋め込みモデルグラフニューラルネットワーク(GNN)を提案する。
本研究は,米国16大都市圏における数百万人の携帯電話利用者を対象とした大規模高分解能モビリティデータセットを用いて,都市構成要素(施設分布など)と人口属性および活動に関する複雑な関係をエンベッドすることを目的とする。
都市中心から郊外への各方向の空間勾配を、同一クラスタ内の都市間におけるクラスタ表現と共有特性を用いて測定する。
さらに、異なる郡で訓練されたモデルによって生成された埋め込みは、他の郡における創発的空間構造の50%から60%をキャプチャし、定量的にクロスカントリー比較を行うことができることを示す。
我々のGNNベースのフレームワークは,従来の空間構造検査手法の限界を克服し,高度にスケーラブルである。
その結果,都市成分と異方性空間勾配の非線形関係が明らかになった。
識別された空間構造と勾配は、分離、異なる施設分布、人間の移動といった様々なメカニズムの複合効果を捉えているため、この発見は、計画決定と政策を知らせる現在の都市構造の限界を特定するのに役立つ。
また、都市構成成分と人口活動の複雑な相互作用と属性が都市内の空間構造をどのように形成するかを総合的に理解することで、都市計画、工学、社会科学の様々な研究の舞台となった。
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