[論文レビュー] Street access, Informality and Development: A block level analysis across all of sub-Saharan Africa

Luis M. A Bettencourt, Nicholas Marchio|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2023

Urban Transport and Accessibility被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、アフリカ大陸規模でインフラ格差と非公式集住地をマッピングするために、高精度な建物の敷地図および道路網データを用いてサハラ以南アフリカのブロックレベル分析を実施した。その結果、ネットワークのトポロジーによって測定される道路への物理的アクセスが、人間発展の主成分を予測できることを明らかにした。これにより、持続可能な都市拡大のための局所的かつ公平な戦略が可能となる。

ABSTRACT

Sustainable development is an imperative worldwide but metrics and data on poverty and quality of life have remained too coarse and abstract to characterize challenges adequately and guide practical progress. Nowhere is this challenge greater than in Africa where we still know relatively little about the systematic spatial details and scope of development. Here, we leverage a complete, high-precision dataset of building footprints to identify infrastructure deficits and infer informal settlements down to the street level everywhere in sub-Saharan Africa. We identify a general pattern of informality with urbanized areas showing, on average, greater access to infrastructure and services than rural and periurban areas, each characterized by a statistically consistent spectrum of uneven local development. We show that our physical measures of informality are systematically associated with many indicators of low human development, and that these form a single principal component predicted by specific functional changes of the built environment. These results demonstrate that the localization of sustainable development is possible down to the street level at a continental scale and provide a general distributed strategy for accelerating progress in infrastructure and service expansion that taps local innovations in a way that is equitable and context appropriate.

研究の動機と目的

• サハラ以南アフリカにおける都市開発および非公式性に関する細分化された標準化されたデータの不足に対処すること。
• 都市レベルのインフラ格差および非公式集住地の体系的な空間的パターンを特定すること。
• 物理的都市ネットワークトポロジー（例：道路アクセス）を多次元的人間発展指標と関連付けること。
• 局所的かつ文脈に適した介入を促進するスケーラブルでデータドリブンなフレームワークを構築すること。
• 道路アクセスが多様な都市および農村環境において、広範な発展成果の代理指標として機能することを検証すること。

提案手法

• 2022年版のEcopia Landbase Africaから得られた高分解能の建物敷地図（Maxar衛星画像をDigitizeAfricaプラットフォームを介して処理）を用いた。
• OpenStreetMapの道路網（歩道を除く）を統合し、都市ブロックを道路、川、海岸線によって囲まれた土地ポリゴンとして定義した。
• 1kmおよび100mグリッド化された人口データ（LandScanおよびWorldPop）を建物面積に割合を配分することで、ブロックレベルの人口推定値を生成した。
• 219の準国レベルの地域・年単位の観測（2010–2021年）における67の発展指標を主成分分析（PCA）に適用し、発展の主なパターンを同定した。
• DHS調査（2010–2021年）の人口統計・健康指標と、ブロックレベルの物理的指標（例：k-複雑性、建物密度）との間の相関分析を実施した。
• 多様な地理的文脈において、衛星画像との視覚的検査を通じてデータの完全性および正確性を検証した。

Figure 1: The block decomposition of sub-Saharan Africa. A. The decomposition of the subcontinent into nations, cities and rural areas. B. Lusaka (Zambia), the rectangular highlight is shown in Figure 1 C, and a more detailed regions showing all constituent blocks, in D. We observe a large variety b

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サハラ以南アフリカ全域におけるブロックレベルの道路アクセスと多次元的人間発展指標の相関関係は何か？
• RQ2 物理的都市ネットワークトポロジー（例：接続性、複雑性）が発展成果の変動をどの程度予測できるか？
• RQ3 都市部、準都市部、農村部において、道路アクセスの欠如によって定義される非公式集住地の空間的分布はいかなるものか？
• RQ4 インフラおよびサービス指標から導出された主成分が、発展成果の大部分の変動を説明できるか？
• RQ5 インフラ格差および非公式性は、サハラ以南アフリカの都市階層においてどのように体系的に変動するか？

主な発見

• 67の発展指標から導出された主成分は、特に道路アクセスと接続性に強く依存しており、物理的都市ネットワークトポロジーによって強く予測される。
• 道路アクセスの欠如として定義される非公式性は、空間的に一貫した不均一な発展のスケールを示しており、都市部は農村部および準都市部に比べてインフラへのアクセスが顕著に高い。
• 道路アクセスが悪いブロックでは、医療、教育、清浄水、下水処理へのアクセスが著しく低い発展水準を示している。
• 本研究では、世界で11億人が非公式集住地に住んでいると特定し、その大部分がサハラ以南アフリカに集中していると判明。また、道路アクセスが発展成果の主要な構造的決定要因であることが示された。
• 367件の独自の調査観測（22か国）における相関分析を通じて、モデルの予測力が検証され、物理的接続性が発展のばらつきの大部分を説明していることが示された。
• インタラクティブプラットフォーム（www.millionneighborhoods.africa）により、高空間分解能で人口、インフラ、発展指標のブロックレベルのリアルタイム可視化が可能となった。

Figure 2: The distribution of population in blocks with different complexity $k$ , by urban levels across sub-Saharan Africa. A. Histogram of total population in blocks with different $k$ and levels of urbanization. We see that extreme infrastructure deficits are relatively rare in cities and occur