Fractal dimension of European Cities: A comparison of the patterns of built-up areas in the urban core and the peri-urban ring

Résumé En Fr Es

This study compares the urban form of large European cities using fractal dimensions. Fractal dimensions are computed for built-up areas using data available in the Imperviousness High Resolution Layer dataset (EEA, 2012), and are estimated following two different methodologies; the binary approach which considers only two classes, developed land and non-developed land and the grayscale approach in which the built-up intensity, as expressed by the soil sealing degree is explicitly taken into account. Fractal dimensions are estimated for the 60 European cities with population exceeding one million. Using the boundaries defined in Urban Atlas the functional urban Area (FUA) is divided in two parts, the core of the urban area and the peri-urban ring area. Fractal dimensions are computed for each of these three spatial entities. Results show that the grayscale fractal dimension values at the FUA level are 1.18-1.55 and that the equivalent binary ones are always higher with values between 1.34 and 1.83. There is a high correlation between the two sets of fractal dimensions, as well as between the fractal dimension and the overall percentage of built-up area. Cities are also compared across regions (UK-Ireland, Scandinavia, Central, South, East). Significantly higher fractal values at the FUA level are reported in the cities located on the highly urbanized European corridor spanning from South UK to the Netherlands, Belgium, the Ruhr region and Northern Italy, while East European and Scandinavian cities form a distinct group with lower fractal dimension values.  Another group of cities with high FUA fractal dimensions includes the coastal South European cities Porto, Lisbon, Naples and Barcelona. At the CΟRΕ urban areas, the highest fractal values are observed in the largest cities (London, Paris, Berlin) which are compactly built-up.

Cette étude compare la forme urbaine des grandes villes européennes en utilisant les dimensions fractales. Les dimensions fractales sont calculées pour les zones bâties en utilisant les données disponibles dans l'ensemble de données d'Imperméabilité à Haute Résolution (EAA, 2012), et sont estimées selon deux méthodologies différentes : l'approche binaire qui prend en compte deux classes, les terres aménagées et les terres non aménagées, et l'approche “grayscale” qui prend en compte l'intensité de l'urbanisation, par le degré d'imperméabilisation des sols. Les dimensions fractales sont estimées pour les 60 villes européennes de plus d'un million d'habitants. En utilisant les limites définies dans l'atlas urbain, la superficie de chaque zone urbaine fonctionnelle (FUA) est divisée en deux parties, la zone urbaine centrale et la zone périurbaine. Les dimensions fractales sont calculées pour chacune de ces trois entités spatiales. Les résultats sont liés aux différences de forme urbaine et aux questions de planification telles que l'étalement urbain et le développement polycentrique. Les villes sont comparées entre différentes régions (Royaume-Uni-Irlande, Scandinavie, Centre, Sud, Est) et différents pays. Les différences régionales sont plus évidentes dans les zones périurbaines, les villes d'Europe de l'Est et de Scandinavie formant un groupe distinct avec des valeurs de dimension fractale plus faibles. Des valeurs fractales significativement plus élevées au niveau du FUA sont signalées dans les villes situées sur le corridor européen fortement urbanisé qui s'étend du sud du Royaume-Uni aux Pays-Bas, à la Belgique, à la région de la Ruhr et au nord de l'Italie. Un groupe secondaire de dimensions fractales FUA élevées est formé par les villes côtières d'Europe du Sud comme Porto, Lisbonne, Naples et Barcelone. Dans les zones urbaines centrales, les valeurs les plus élevées de la dimension fractale sont observées dans les plus grandes villes (Londres, Paris, Berlin) qui sont construites de manière compacte.

Este estudio compara la forma urbana de las grandes ciudades europeas utilizando las dimensiones fractales. Estas son calculadas para la superficie construida por medio del conjunto de datos disponible de la Impermeabilidad a Alta Resolución (EAA, 2012), y estimadas según dos metodologías: la aproximación binaria que considera dos clases, los terrenos planificados y no planificados, y un segundo enfoque «escala de grises» que estima la intensidad de la urbanización, por el grado de impermeabilización de los suelos. Las dimensiones fractales fueron analizadas para 60 ciudades europeas de más de un millón de habitantes. Utilizando los limites definidos en el atlas urbano, la superficie de cada área urbana funcional (FUA) es dividida en dos partes, la zona urbana central y la zona periurbana. Las dimensiones fractales son calculadas para cada una de estas tres entidades espaciales. Los resultados están relacionados a las diferentes formas urbanas y de planificación tales como la expansión urbana y el desarrollo policéntrico. Se comparan ciudades de diferentes regiones y países (Reino Unido, Irlanda, Escandinavia, Centro, Sur, Este). Las variaciones regionales son más evidentes en las zonas periurbanas, las ciudades de Europa del Este y Escandinavia forman un grupo distintivo con valores de dimensión fractal más débiles. Valores fractales significativamente más altos a nivel de la FUA son apreciados en las ciudades localizadas sobre el corredor europeo fuertemente urbanizado que se extiende del sur del Reino Unido, Países-Bajos, Bélgica, la región del Ruhr y al norte de Italia. Un grupo secundario de dimensiones fractales FUA elevados está formado por ciudades costeras de Europa del Sur como Porto, Lisboa, Nápoles y Barcelona. En las zonas urbanas centrales, los valores más altos de la dimensión fractal fueron observados en las ciudades más grandes (Londres, París y Berlín) cuya superficie y forma construida es compacta.