Urban Growth, Function, and Sustainability: Multi-Scale Assessment and Diagnostic Frameworks Using Remote Sensing and GIS

Correct PDF of the thesis is coming

Abstract

Denna avhandling behandlar en grundläggande utmaning i skärningspunkten mellan urbangeografi, hållbarhetsvetenskap samt fjärranalys och geografiska informationssystem (GIS): hur kan vi gå från att enbart förutsäga var städer expanderar till att systematiskt och stringent bedöma om deras utveckling är hållbar? Avhandlingens övergripande syfte är att utveckla en sammanhängande analytisk kedja på flera skalnivåer – från rumslig simulering via funktionsdiagnostik till integrerad hållbarhetsbedömning – som stegvis fördjupar förståelsen av urbana system i två av världens snabbast urbaniserande länder, Kina och Indien.

För att uppnå detta har forskningen fyra specifika mål, som vart och ett motsvarar ett logiskt steg i den kunskapsmässiga utvecklingen: (1) att simulera alternativa scenarier för urban tillväxt för att synliggöra de rumsliga konsekvenserna av olika policyinriktningar; (2) att utveckla ett diagnostiskt index för att bedöma om bebyggd mark faktiskt fyller sina funktioner för befolkning och ekonomi; (3) att klarlägga begränsningarna hos aggregerade indikatorer genom att undersöka heterogenitet inom städer; samt (4) att förena ekonomiska, ekologiska och sociala rättvisedimensioner i ett koncist och överförbart ramverk för hållbarhetsbedömning.

Metodologiskt kombinerar arbetet modellering med cellulära automater och Markovkedjor med landskapsmått (delarbete I); tillämpar Nighttime Light Development Index (NLDI) för att skilja mellan centraliserad och decentraliserad bebyggd mark i samtliga kinesiska kommuner (delarbete II); använder djupinlärning på gatubilder och Lorenzkurveanalys för att klassificera och jämföra sex indiska megastäder på intraurban nivå (delarbete III); samt utvecklar ett vektorbaserat ramverk för ekonomisk–ekologisk jämvikt (Economic-Ecological-Equilibrium, 3E) uteslutande med fjärranalysbaserade proxyvariabler – nattljusintensitet, bladareaindex (LAI) och rumslig Gini-koefficient – som tillämpas på över 2 800 kinesiska administrativa enheter på häradsnivå under 24 år (delarbete IV).

Resultaten visar en sammanhängande fördjupning av den analytiska kapaciteten. Scenariosimuleringarna visar att olika policyinriktningar ger upphov till skilda urbana morfologier men inte säger något om funktionell prestanda. NLDI blottlägger systematiska skillnader mellan stad och landsbygd i Kina samt fenomenet ”samma värde men olika spektrum”, där identiska numeriska index döljer radikalt olika utvecklingsförhållanden. Studien av Indien bekräftar detta fenomen på fin rumslig skala och visar att Lorenzkurvornas form innehåller avgörande diagnostisk information utöver enskilda skalärvärden. 3E-ramverket, som valideras mot Sustainable Development Goals Index (korrelationer 0,6–0,8), påvisar en varaktig förbättring bland kinesiska administrativa enheter på häradsnivå, identifierar fyra tydliga utvecklingsbanor och möjliggör riktad diagnostik genom att fastställa om bristande hållbarhet främst härrör från ekonomisk eftersläpning, ekologisk försämring eller social ojämlikhet.

Sammantaget drar avhandlingen slutsatsen att bedömning av urban hållbarhet måste förflyttas från expansionscentrerad kartläggning till flerdimensionell och funktionsorienterad utvärdering; att aggregerade index måste kompletteras med fördelnings- och strukturanalys; samt att fjärranalysbaserade proxyvariabler, när de kombineras på ett genomtänkt sätt, kan erbjuda snabb, överförbar och policyrelevant diagnostik. Framtida forskning bör integrera artificiell intelligens för automatisk extraktion av egenskaper, koppla 3E-ramverket till dynamiska simuleringsmodeller för att undersöka alternativa policybanor, utöka de ekologiska indikatorerna med nya satellitprodukter samt pröva ramverkets överförbarhet i skilda regioner i världen för att stödja en hållbar urbanisering globalt.

Link to DiVA