DOI: https://doi.org/10.1016/j.cities.2026.107047
تاريخ النشر: 2026-04-06
المؤلف: Martin Fleischmann وآخرون
الموضوع الرئيسي: تصميم المدن والتحليل المكاني
نظرة عامة
يؤثر البيئة المبنية بشكل كبير على الإدراك الحضري والوظائف، ومع ذلك فإن طرق التصنيف الحالية للأنماط الحضرية غالبًا ما تفتقر إلى الصرامة النظرية، وقابلية التوسع، أو التفاصيل. تقدم هذه الورقة تصنيف المورفوتوب الهرمي (HiMoC)، وهو نهج جديد مدفوع بالنظرية يصنف الأشكال المبنية من خلال تفعيل مفهوم المورفوتوب، الذي يُعرف بأنه أصغر منطقة ذات طابع فريد. يستخدم HiMoC طريقة إقليمية متخصصة، تُعرف باسم $S_A^3$ (التجميع المكاني التكيفي)، لتحديد المناطق المتجاورة والمتميزة مورفولوجيًا، والتي يتم تنظيمها بعد ذلك في شجرة تصنيف هرمية بناءً على ملفاتها المورفومترية المستمدة من بيانات مفتوحة حول المباني والشوارع.
تظهر فعالية HiMoC من خلال تطبيقه على مجموعة بيانات تشمل أكثر من 90 مليون بصمة مبنى عبر عدة دول في وسط أوروبا، مما أدى إلى تحديد أكثر من 500,000 مورفوتوب. تعزز هذه الطريقة التحليلات المورفومترية الحالية وتوفر منظورًا تكميليًا لمنتجات البيانات واسعة النطاق التي تركز بشكل أساسي على استخدام الأراضي أو التعريفات المفاهيمية لأنواع النسيج الحضري. يوفر HiMoC طبيعة قائمة على النظرية، قابلة للتكرار، غير خاضعة للإشراف، وقابلة للتوسع لفهم دقيق للهياكل الحضرية، مع تطبيقات محتملة في التخطيط الحضري، والتحليل البيئي، والدراسات الاجتماعية المكانية.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة التأثير الكبير لعلم المورفولوجيا الحضرية على الإدراك والوظائف للبيئات المبنية في المدن والبلدات والقرى. تبرز كيف أن ترتيب المباني، وأنماط الشوارع، والمساحات المفتوحة تشكل تجارب تسهل التنقل وتؤثر على تفضيلات السكن. يدرس علم المورفولوجيا الحضرية، الذي يفحص تطور الأشكال المبنية، منهجيات متنوعة تتراوح من التحليل المعماري إلى الاستشعار عن بعد، بهدف تحديد الأنماط التنموية. لقد زاد الاهتمام مؤخرًا بإطارات التصنيف الشاملة التي تبسط تعقيد البيئات الحضرية إلى أنماط قابلة للتفسير، والتي يمكن أن توضح العلاقات بين الهيكل الحضري ومظاهر مختلفة، مثل تأثير جزيرة الحرارة، وكفاءة الطاقة، والنتائج الاقتصادية.
على الرغم من التقدم في كل من طرق التصنيف النوعية والكمية، لا يزال نظام تصنيف شامل يتجاوز الحدود المحلية بعيد المنال بسبب التحديات المترابطة في النظرية والبيانات والمنهجية. تهدف الورقة إلى معالجة هذه التحديات من خلال اقتراح طريقة تصنيف علم المورفولوجيا الحضرية القابلة للتوسع والمبنية على مبادئ التخطيط الحضري النظرية. ستتناول الأقسام اللاحقة النهج الكمي، والطرق المستخدمة، ومنطقة الدراسة، تليها عرض مفصل للنتائج ومناقشات حول آثارها واتجاهات البحث المستقبلية.
طرق
تتكون طريقة HiMoC من ثماني خطوات متميزة، كما هو موضح في الشكل 1. تبدأ العملية باسترجاع البيانات والمعالجة المسبقة، مما يضع الأساس للتحليلات اللاحقة. يلي ذلك التوصيف المورفومتري، حيث يتم قياس الخصائص الفيزيائية للكيانات المدروسة. تتضمن الطريقة بعد ذلك تحديد المورفوتوبات – وحدات مورفولوجية محددة – جنبًا إلى جنب مع توصيفها المورفومتري التفصيلي. تشمل الخطوات النهائية تعريف الروابط المورفولوجية وتعزيز فهم مرن للنسيج الحضري، مما يدمج الرؤى المورفولوجية المختلفة في إطار متماسك. يتم توضيح كل من هذه الخطوات في الأقسام اللاحقة من الورقة.
نتائج
تستعرض قسم النتائج النتائج المستخلصة من خط أنابيب المعالجة، مع التركيز على تحديد المورفوتوب، والروابط، والتفسير، والتقييم. تؤكد الدراسة على فائدة تصنيف مرن يمتد عبر عدة دول، مما يسهل أساليب تحليل متنوعة. على الرغم من أن التحليل الشامل لهذه التطبيقات يتجاوز نطاق هذه المنشورة، يقدم المؤلفون فحصًا للتوزيع المكاني للأشكال الحضرية عبر دول مختلفة لتوضيح مرونة التصنيف.
يكشف التحليل أنه بينما تتواجد جميع الكتل الحضرية المحددة عبر الدول المدروسة، فإن توزيعها وكثافتها تختلف بشكل كبير. ومن الجدير بالذكر أن النسيج المتجانس الكبير غير المتماسك، والنسيج غير المتجانس الكبير غير المتماسك، والنسيج المتصل المتماسك توجد بشكل متسق بنسب مماثلة عبر جميع الدول. ومع ذلك، فإن النسيج الخطي الصغير غير المتماسك أكثر انتشارًا بشكل ملحوظ في بولندا وليتوانيا، بينما يشكل النسيج المتماسك الكثيف المنفصل حوالي نصف النسيج الحضري في ألمانيا وسلوفاكيا، مقارنة بحوالي 15% في دول أخرى. كما تسلط النتائج الضوء على التباينات الداخلية داخل الدول، كما هو موضح في الشكل 7 والجدول 1، مما يشير إلى أن وفرة أنواع النسيج المبني المحددة يمكن أن تختلف بشكل كبير حتى داخل الحدود الوطنية.
مناقشة
في هذا القسم، يناقش المؤلفون تصور الشكل الحضري داخل المدن كنظم معقدة متكيفة، مؤكدين على أهمية علم المورفولوجيا الحضرية في فهم التكوين المكاني للمباني والشوارع. يشيرون إلى النظريات الأساسية من علم المورفولوجيا الحضرية المبكرة، مثل المناطق المورفولوجية لكونزن ومفهوم المورفوتوب، الذي يدل على أصغر منطقة حضرية ذات طابع مميز. يبرز المؤلفون التحديات المتعلقة بتوسيع التحليل المورفولوجي إلى ما وراء المدن الفردية بسبب قيود البيانات وتعقيد تعريف المورفوتوبات. يدعون إلى تكامل أكثر قوة بين الطرق النوعية والكمية، لا سيما من خلال المجال الناشئ لعلم المورفومetrics الحضرية، الذي يقيم الشكل الحضري بشكل كمي بناءً على عناصره المكونة.
يقدم المؤلفون طريقتهم المقترحة، “تصنيف المورفوتوب الهرمي” (HiMoC)، الذي يهدف إلى تصنيف الشكل الحضري في شجرة تصنيف من المورفوتوبات المحددة بواسطة الخوارزميات. تستخدم هذه الطريقة بصمات المباني وشبكات الشوارع كمدخلات بيانات أساسية، مما ينتج عنه تقسيمات مغلقة لالتقاط العلاقات المكانية. يتم تحقيق تحديد المورفوتوبات من خلال طريقة إقليمية مصممة خصيصًا تُعرف باسم التجميع المكاني التكيفي (𝑆𝐴3)، والتي تضمن الاستمرارية المكانية وتستوعب التباين المورفولوجي. يسمح الهيكل الهرمي الناتج بتصنيف أنواع النسيج الحضري، مما يسهل فهمًا دقيقًا لعلم المورفولوجيا الحضرية عبر مقاييس وسياقات متنوعة. يؤكد المؤلفون على أهمية تأصيل التقييمات المورفومترية في الأطر النظرية لتعزيز قابليتها للتفسير وموثوقيتها.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cities.2026.107047
Publication Date: 2026-04-06
Author(s): Martin Fleischmann et al.
Primary Topic: Urban Design and Spatial Analysis
Overview
The built environment significantly influences urban perception and functionality, yet existing classification methods for urban patterns often lack theoretical rigor, scalability, or detail. This paper presents the Hierarchical Morphotope Classification (HiMoC), a novel, theory-driven approach that classifies built forms by operationalizing the concept of a morphotope, defined as the smallest locality with a unique character. HiMoC employs a specialized regionalization method, denoted as $S_A^3$ (Spatial Agglomerative Adaptive Aggregation), to identify contiguous, morphologically distinct localities, which are then organized into a hierarchical taxonomic tree based on their morphometric profiles derived from open data on buildings and streets.
The effectiveness of HiMoC is demonstrated through its application to a dataset encompassing over 90 million building footprints across several Central European countries, resulting in the identification of over 500,000 morphotopes. This method enhances existing morphometric analyses and provides a complementary perspective to large-scale data products that primarily focus on land use or conceptual definitions of urban fabric types. HiMoC’s theory-grounded, reproducible, unsupervised, and scalable nature offers a nuanced understanding of urban structures, with potential applications in urban planning, environmental analysis, and socio-spatial studies.
Introduction
The introduction of the paper discusses the significant impact of urban morphology on the perception and functionality of built environments in cities, towns, and villages. It highlights how the arrangement of buildings, street patterns, and open spaces shape experiences that facilitate navigation and influence housing preferences. Urban morphology, which examines the evolution of built forms, employs various methodologies ranging from architectural analysis to remote sensing, aiming to identify developmental patterns. Recent interest has surged in exhaustive classification frameworks that simplify the complexity of urban environments into interpretable typologies, which can elucidate relationships between urban structure and various phenomena, such as the heat island effect, energy efficiency, and economic outcomes.
Despite advancements in both qualitative and quantitative classification methods, a comprehensive classification system that transcends local boundaries remains elusive due to interrelated challenges in theory, data, and methodology. The paper aims to address these challenges by proposing a scalable urban morphology classification method grounded in theoretical urban planning principles. Subsequent sections will elaborate on the quantitative approach, the methods employed, and the study area, followed by a detailed presentation of results and discussions on their implications and future research directions.
Methods
The HiMoC method is structured into eight distinct steps, as depicted in Figure 1. The process begins with data retrieval and pre-processing, which sets the foundation for subsequent analyses. This is followed by morphometric characterization, where the physical attributes of the studied entities are quantified. The method then involves the delineation of morphotopes—specific morphological units—along with their detailed morphometric characterization. The final steps include defining morphological linkages and fostering a flexible understanding of the urban fabric, thereby integrating the various morphological insights into a cohesive framework. Each of these steps is elaborated upon in the subsequent sections of the paper.
Results
The results section outlines the findings from the processing pipeline, focusing on morphotope delineation, linkage, interpretation, and evaluation. The study emphasizes the utility of a flexible taxonomy that spans multiple countries, facilitating diverse analytical approaches. Although a comprehensive analysis of these applications is beyond the scope of this publication, the authors present an examination of the spatial distribution of urban forms across different countries to illustrate the taxonomy’s versatility.
The analysis reveals that while all identified urban clusters are present across the countries studied, their distribution and density vary significantly. Notably, the Incoherent Large-Scale Homogeneous Fabric, Incoherent Large-Scale Heterogeneous Fabric, and Coherent Interconnected Fabric are consistently found in similar proportions across all countries. However, the Incoherent Small-Scale Linear Fabric is notably more prevalent in Poland and Lithuania, while the Coherent Dense Disjoint Fabric constitutes approximately half of the urban fabric in Germany and Slovakia, contrasting with around 15% in other countries. The results also highlight internal variations within countries, as illustrated in Figure 7 and Table 1, indicating that the abundance of specific built-up fabric types can differ significantly even within national borders.
Discussion
In this section, the authors discuss the conceptualization of urban form within cities as complex adaptive systems, emphasizing the significance of urban morphology in understanding the spatial configuration of buildings and streets. They reference foundational theories from early urban morphology, such as Conzen’s morphological regions and the concept of morphotope, which denotes the smallest urban locality with a distinctive character. The authors highlight the challenges of scaling morphological analysis beyond individual cities due to data limitations and the complexity of defining morphotopes. They advocate for a more robust integration of qualitative and quantitative methods, particularly through the emerging field of urban morphometrics, which quantitatively assesses urban form based on its constituent elements.
The authors introduce their proposed method, the “Hierarchical Morphotope Classification” (HiMoC), which aims to classify urban form into a taxonomic tree of algorithmically delineated morphotopes. This method utilizes building footprints and street networks as primary data inputs, generating enclosed tessellations to capture spatial relationships. The delineation of morphotopes is achieved through a bespoke regionalization method called Spatial Agglomerative Adaptive Aggregation (𝑆𝐴3), which ensures spatial contiguity and accommodates morphological heterogeneity. The resulting hierarchical structure allows for the classification of urban fabric types, facilitating a nuanced understanding of urban morphology across various scales and contexts. The authors emphasize the importance of grounding morphometric assessments in theoretical frameworks to enhance their interpretability and reliability.