UNIVERSALIDADE E INSTRUMENTALIDADE DAS REDES! Infra-estruturas, estruturas, teorias e modelos! ! Jorge Gil! TU Delft / Faculty of Architecture
Department of Urbanism!
Seminário DCG - “Design and Computation Group”! Faculdade de Arquitetura, UL! Lisboa! 06/02/2014!
Resumo!
As redes apresentam‐se como um elemento universal no desenvolvimento e entendimento da cidade, em grande parte invisíveis mas determinantes para a complexidade dos sistemas urbanos.
Por um lado, têm uma influencia formativa enquanto infra‐estruturas condicionantes e/ou geradoras. Por outro lado, manifestam‐se em estruturas relacionais físicas, económicas, sociais e culturais. Ligações invisíveis entre as diferentes entidades e diferentes atores formando a essência coletiva do ser urbano.! Enquanto teoria oferecem um instrumento intelectual, mas também operacional, que permite representar e analisar de forma sistemática a complexidade da cidade e da região.
Será apresentado um modelo demonstrativo de como estes elementos se conjugam para oferecer um entendimento mais abrangente do fenómeno urbano. Um instrumento que opera a varias escalas do território urbano ‐ do local ao regional – interligando diferentes níveis de mobilidade e atividade humanas, oferecendo leituras múltiplas e detalhadas da realidade.! ! ! Universalidade e instrumentalidade das redes DCG – FAUL Jorge Gil
06/01/2014
Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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As cidades são! SISTEMAS! COMPLEXOS e! DINÂMICOS! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Escalas! !
fonte: Powers of Ten, Eames Office! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Níveis! !
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Redes! !
fonte: Dupuy, 2008! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Um verdadeiro desafio! COMPREENDER e! OPERAR! neste contexto! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Infra-estruturas!
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Mercados de Amsterdão! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Elementos geradores! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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fonte: Fathom Information Design! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estruturas!
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fonte: openflights.org! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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fonte: Peter Taylor, GAWC! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Batty (2006)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Teorias!
fonte: Jmcatania, Wikimedia commons! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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fonte: Barabasi! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Grafo composto de nodos e arcos! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Comunidade! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Page rank! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Centralidade! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Space syntax! Teoria e conjunto de técnicas de representação do espaço, e sua medição, através de grafos.! Desenvolvida desde 1974, por Bill Hillier, Julienne Hanson e colegas, The Bartlett, UCL.! ! Outros métodos! • Place Syntax, Marcus, Stahle et al., KTH Estocolmo! • Multiple Centrality Analysis (MCA), Sergio Porta et al., USDU, Universidade de Strathclyde! • Urban Network Analysis (UNA), Andres Sevtsuk e Michael Mekonnen, MIT!
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fonte: Space Lab, UCL! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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fonte: Space Lab, UCL! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Redes! !
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Gil e Steinbach (2008)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Gil e Steinbach (2008)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Gil e Steinbach (2008)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Gil e Steinbach (2008)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Níveis! !
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fonte: space syntax ltd.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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fonte: space syntax ltd.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Escalas! !
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fonte: space syntax ltd.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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fonte: space syntax ltd.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Modelos!
“For too long we have continued to think of cities as spaces and places, but we have never attempted to see the city as a set of networks from which locations naturally emerge.”!
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Peter Calthorpe: Transit Oriented Development, Transit Metropolis! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Frey: Designing the City! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Read e Gil (2013)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Read e Gil (2013)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Mudança de paradigma espacial:! • Escalas múltiplas que se cruzam! • Eliminar fronteiras e contentores! • Níveis que coexistem! • Redes estruturantes e conectivas! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Fig. 4 Residents’ neighbourhood boundaries: Neighbourhood 1
Fig. 5 Residents’ neighbourhood boundaries: Neighbourhood 3
Jenks e Dempsey (2007)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Aplicação!
“These are tools that are useful for thinking about problems of planning and location, not for generating answers or solutions in the conventional sense of the words.”! Batty (2013) (p. 336)! ! A ‘nova’ ciência das cidade usa modelos quantitativos para informar e apoiar as atividades normativas com vista ao desenvolvimento positivo do espaço urbano e regional.!
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Sustainable mobility!
Fonte: Stead et al. (2000)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Metodologia:! 1. Preparação dos dados (mobilidade, socio-económicos, espaciais)! 2. Análise de dados empíricos! 3. Construção do modelo espacial! 4. Análise do modelo! 5. Correlação com dados empíricos! 6. Classificação de tipologias espaciais! 7. Análise de pormenor dos casos de estudo!
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Indicadores de mobilidade sustentável! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Padrões de mobilidade sustentável (pedonal, bicicleta) tomando a média da região como valor de referência.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Padrões de mobilidade sustentável (automóvel, transportes públicos).! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Dados sócio-economicos em cada unidade espacial! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Tipologia sócio-económica da região, calculada usando k-means.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Lista de indicadores de forma urbana ‘clássicos’: 1. Distance to urban centre 2. Neighbourhood size 3. Land use mix 4. Neighbourhood density 5. Provision of local facilities 6. Proximity to transport 7. Availability of residential parking 8. Street network type 9. Neighbourhood type
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mobility infrastructure networks with land use. It calculates the physical distance to locations on the network, weighed by the size or number of activities at those destinations, and uses a negative quadratic distance decay factor (Hansen 1959). Concept
Measure
Definition
Examples
Proximity
Node Proximity
Network distance to the nearest access node or to an infrastructure element of each mode.
Distance to nearest train station, or to nearest trunk road.
Density
Network Density/ Reach
Network length or absolute number of nodes within a fixed network distance, per mode.
Street network length or number of tram stops within 10 minutes walking.
Activity Density
Total area of activities within fixed network distance, per mode.
Total office area or number of retail units within 10 minutes cycling.
Network Centrality
Mean distance to or path overlap between every network node, using a specific mode.
Mean closeness centrality of the street segments within 15 minutes walking.
Activity Accessibility
Mean distance to activities, weighted by their number and size, using a specific mode.
Closeness to retail within 15 minutes driving.
Accessibility
Table 2- Summary of five types of urban network measures calculated on the multi-modal network model. Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Necessidade de um modelo urbano de alta resolução, relacional e holístico.! ! Proposição:! ! Criar um modelo urbano de redes multi-modal que combine as redes de transporte privado e público com uso do solo, tendo como unidade espacial mínima o segmento de rua, a paragem de transporte e o edifício individual.!
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O modelo foi implementado, analisado e visualizado usando plataformas informáticas “open source”:! ! - PostgreSQL + PL/pgSQL ! http://www.postgresql.org/! - PostGIS
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! http://postgis.net/!
- pgRouting ! ! - R ! ! - Igraph !
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!http://pgrouting.org/!
- QuantumGIS
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! http://www.r-project.org/! http://igraph.sourceforge.net/! !
!http://www.qgis.org/! DCG – FAUL 06/01/2014
Bases de dados do modelo:! ! - OpenStreetMap: redes de ruas, transportes, orografia, espaço público e espaço verde.! - BAG: edifícios e usos! - OpenOV: tabela horária de transportes públicos! - Wikipedia / Wikimedia: informação geral sobre serviços de transportes públicos! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Dados: OpenStreetMap contributors! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Dados da rede de ruas! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Pontos de usos! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Usos agregados aos edifícios! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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• Rede de ruas: 462,384 nodos e 676,264 segmentos (pedonal, ciclável e automóvel)! • Transportes públicos (nós): 161 comboio, 614 eléctrico, 186 metro e 7680 autocarro! • Usos: 3,843,227 unidades de uso para 2,430,945 edifícios! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Diferentes modos funcional de forma diferente!! ! Com representalção geográfica e de rede específica!! ! Níveis agrupados em sistemas:! . Sistema de transportes privados! . Sistema de transportes públicos! . Sistema de usos! ! Interfaces a conectar os sistemas!
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Private transport system!
Public transport system!
Land use system!
Public transport interfaces!
Public mode interfaces!
Land use interfaces!
Modal interfaces system!
Representação em grafo da rede multi-modal! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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MMUN model analysis!
As representações geográfica e de grafo combinadas dos diferentes modos permitem o uso de diferentes conceitos de distância:! ! - Física (métrica e temporal)! - Topológica (mudanças de direção/axial e cruzamentos)! - Cognitiva (angular/direcional e continuidade)!
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MMUN model analysis!
Example of the cognitive distance of a selection of street segments with different geometry and increasing angular cost. The length of the segments is here not relevant.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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8,076,000 features (links)! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Distancia física
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Distância cognitiva e topológica! DCG – FAUL 06/01/2014
mobility infrastructure networks with land use. It calculates the physical distance to locations on the network, weighed by the size or number of activities at those destinations, and uses a negative quadratic distance decay factor (Hansen 1959). Concept
Measure
Definition
Examples
Proximity
Node Proximity
Network distance to the nearest access node or to an infrastructure element of each mode.
Distance to nearest train station, or to nearest trunk road.
Density
Network Density/ Reach
Network length or absolute number of nodes within a fixed network distance, per mode.
Street network length or number of tram stops within 10 minutes walking.
Activity Density
Total area of activities within fixed network distance, per mode.
Total office area or number of retail units within 10 minutes cycling.
Network Centrality
Mean distance to or path overlap between every network node, using a specific mode.
Mean closeness centrality of the street segments within 15 minutes walking.
Activity Accessibility
Mean distance to activities, weighted by their number and size, using a specific mode.
Closeness to retail within 15 minutes driving.
Accessibility
Table 2- Summary of five types of urban network measures calculated on the multi-modal network model. Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Indicadores de modalidade! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Indicadores de modalidade! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
Proximidade física a estações de comboio e metro.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
Proximidade física a paragens de elétrico e autocarro.! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
Espaço de transportes públicos, combinando os diferentes modos! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
Closeness centrality: private transport network! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
Closeness centrality: non-motorised and public transport network! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
Buildings closeness centrality: Non-motorised and transit! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
Buildings closeness centrality: All networks combined! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
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Estrutura de modalidade do Ranstad!
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Relação entre modalidade e mobilidade!
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Tipos de ambientes modais do Randstad! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Selecção de soluções de classificação de clusters! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Tipos de ambientes modais do Randstad! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Tipos de ambientes modais do Randstad! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Tipos de ambientes modais do Randstad! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Relação entre modalidade e mobilidade!
Tipos de ambientes modais e a sua assinatura de mobilidade! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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Relação entre modalidade e mobilidade!
Tipos de ambientes modais e a sua assinatura de mobilidade! Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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TOD performance in the Randstad! !
Walk & Drive - Wateringse Veld; Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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!Soft modes and transit - Almere Stad! DCG – FAUL 06/01/2014
TOD performance in the Randstad! !
Transit – Almere Buiten; Universalidade e instrumentalidade das redes Jorge Gil
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!Cycle & Train – Houten Zuid! DCG – FAUL 06/01/2014
TOD performance in the Randstad! !
Local Cycle & Drive - Portland; Universalidade e instrumentalidade das redes ! Jorge Gil
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!Walk & Local transit – Ijburg! DCG – FAUL 06/01/2014
Conclusão!
As redes apresentam‐se como um elemento universal no desenvolvimento e entendimento da cidade, em grande parte invisíveis mas determinantes para a complexidade dos sistemas urbanos.
Por um lado, têm uma influencia formativa enquanto infra‐estruturas condicionantes e/ou geradoras. Por outro lado, manifestam‐se em estruturas relacionais físicas, económicas, sociais e culturais. Ligações invisíveis entre as diferentes entidades e diferentes atores formando a essência coletiva do ser urbano.! Enquanto teoria oferecem um instrumento intelectual, mas também operacional, que permite representar e analisar de forma sistemática a complexidade da cidade e da região.
Como modelo proporciona um entendimento mais abrangente e detalhado do fenómeno urbano. Oferece um instrumento pratico e quantitativo que opera a varias escalas do território urbano ‐ do local ao regional – interligando diferentes níveis de mobilidade e atividade humanas, oferecendo leituras múltiplas e detalhadas da realidade.! ! ! Universalidade e instrumentalidade das redes DCG – FAUL Jorge Gil
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Referências!
• • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Barabasi, A.-L. (2003) Linked: How Everything is Connected to Everything Else and What it Means for Business and Everyday Life. Reissue. Plume Books.! Dupuy, G. (2008) Urban Networks - Network Urbanism. Techne Press. ! Freeman, L. (1977) A Set of Measures of Centrality Based on Betweenness. Sociometry, 40 (1), pp.35–41. ! Gastner, M.T. & Newman, M.E.J. (2006) The spatial structure of networks. The European Physical Journal B - Condensed Matter and Complex Systems, 49 (2), pp.247–252! Gil, J. (2012) Integrating public transport networks in the axial model. In: Proceedings: 8th International Space Syntax Symposium. Santiago, Chile, Pontificia Universidad Catolica de Chile! Gil, J. & Steinbach, P. (2008) From flood risk to indirect flood impact: evaluation of street network performance for effective management, response and repair. In: Flood Recovery, Innovation and Response. London, UK, Wessex Institute of Technology Press, pp.335–345.! Frey, H. (1999) Designing the City: Towards a More Sustainable Urban Form. 1st edition. Taylor & Francis.! Graham, S. & Marvin, S. (2001) Splintering Urbanism: Networked Infrastructures, Technological Mobilites and the Urban Condition. Routledge.! Hillier, B. (2007) Space is the machine: a configurational theory of architecture. London, UK, Space Syntax.! Hillier, B. & Hanson, J. (1989) The Social Logic of Space. Cambridge, United Kingdom, Cambridge University Press. ! Jenks, M. & Dempsey, N. (2007) Defining the neighbourhood: challenges for empirical research. Town Planning Review. [Online] 78 (2), 153–177.! Newman, M. (2010) Networks: An Introduction. OUP Oxford.! Pumain, D. (2006) Hierarchy in natural and social sciences. Springer Science & Business.! Read, S. & Gil, J. (2012) Amsterdam and its region as a layering of socio-technical systems. In: Proceedings: 8th International Space Syntax Symposium. Santiago, Chile, Pontificia Universidad Catolica de Chile.! Read, S. & Gil, J. (2013) Central places and modality environments: An historical architecture of urban places. In: Proceedings of the Ninth International Space Syntax Symposium. [Online]. November 2013 Seoul, Sejong University. pp. 051:1–051:14.! Read, S. & Sulis, P. (2010) Infrastructure as world-building. In: Infrastructure as Architecture. JOVIS Verlag, pp.124–135.! Strogatz, S. (2004) Sync: The Emerging Science of Spontaneous Order. New Ed. Penguin.! Taylor, P.J. (2003) World City Network: A Global Urban Analysis. 1st ed. Routledge.! Watts, D. (2004) Six Degrees: The Science of a Connected Age. New ed. Vintage.!
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