近日，我院焦利民教授、許剛副研究員課題組聯合香港大學等國際團隊，在《自然·城市》（Nature Cities）發表題為“Underlying rules of evolutionary urban systems in Africa”的研究成果，從複雜系統視角揭示了城市系統演化相關定律的普适性、特異性和解釋力。

圖1 非洲城市系統時間演化

城市系統是典型的複雜巨系統，城市系統演化遵循系列普适性規律，并可由簡潔數學模型表達，如規模分布定律（Zipf定律）、規模增長定律（Gibrat定律）、規模縮放定律（scaling law，标度律）等。但現有研究主要關注上述定律的普适性，而對它們在不同城市化階段的特異性以及模型參量如何刻畫城市系統演化特征關注不夠。

非洲作為全球城市化速度最快的地區之一，預計在2025至2050年間将新增7.9億城市人口，占全球同期新增城市人口的40%以上（聯合國人居署報告，2022）。非洲國家自然地理迥異，加之殖民曆史、社會經濟制度和多元文化等影響，非洲國家城市化進程差異顯著，為城市系統演化研究提供了多樣性樣本。

研究團隊從統一的城市定義出發，基于遙感數據獲取的城市人口和土地數據，運用Zipf定律、Gibrat定律和标度律三個城市複雜系統理論，全面分析了非洲大陸超過9200個城鎮在過去70年（1950-2020年）的演化過程。在驗證了城市系統規律在非洲城市的普适性後，重點分析了其特異性和模型參數的解釋力。Zipf定律參數顯示非洲城市人口經曆了從分散向集中的轉變，大城市化趨勢日益明顯；該轉變與Gibrat定律參數揭示的不同規模城市人口增長速度差異相印證。标度律結果顯示，與西方發達國家不同，非洲國家大城市土地開發更加粗放，特别是在東非和西非國家；但随着城市系統發育，土地利用規模經濟效應逐漸顯現，切合理論預期。

該研究的貢獻在于從複雜系統視角揭示了非洲城市系統演化的簡潔規則、特異性及其地理解釋，為定量理解城市系統演化規律和區域城市化進程提供了分析框架，并為全球城市科學研究提供了新的視角。

我院許剛副研究員和碩士研究生朱萌彥為論文共同第一作者，焦利民教授和香港大學副校長宮鵬教授為共同通訊作者，88858cc永利官网為第一作者和第一通訊作者單位。論文共同作者包括香港大學陳斌助理教授、張曉玲教授，中國科學院城市環境研究所徐智邦助理研究員，中國農業大學李雪草教授，埃及開羅大學Muhammad Salem博士，澳大利亞墨爾本大學Patrick Brandful Cobbinah教授，坦桑尼亞索金農業大學Neema Simon Sumari博士。該研究得到了國家自然科學基金、湖北省重點研發國際合作項目、中央高校基本科研業務費、湖北省自然科學基金，香港研究資助局，香港裘槎基金會等資助。

論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s44284-025-00208-y