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Matematica della morfologia urbana

Un approccio topologico multiscalare all'analisi delle transizioni morfologiche nella struttura spaziale urbana

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Le transizioni morfologiche dei quartieri storici non sono un semplice processo di ricostruzione fisica, ma una struttura generativa in cui logiche istituzionali, comportamenti sociali e usi dello spazio sono continuamente intrecciati e negoziati in una rete multi-scalare. Questo studio si concentra sul nodo cruciale tra “come evolve la morfologia” e “come tale evoluzione viene socializzata”, e propone un nuovo paradigma di ricerca che integra modellazione basata sulla teoria dei grafi, analisi morfologica e interpretazione socio-spaziale, costruendo in modo sistematico un modello cross-scale e un meccanismo dell’evoluzione della morfologia urbana, usando la rete topologica come supporto e l’evoluzione strutturale come linea guida principale. Proponiamo un nuovo paradigma di ricerca che integra modellazione secondo la teoria dei grafi e interpretazione socio-spaziale, utilizzando la rete topologica come “vettore” e l’evoluzione strutturale come filo conduttore, e costruendo sistematicamente un quadro analitico per la modellazione cross-scale della morfologia urbana e l’identificazione dei meccanismi.

Nello specifico, la ricerca prende come caso centrale l’isolato storico di Xiaoxihu a Nanchino e propone il Modello di Rete Topologica Cross-Scale per costruire una struttura spaziale multilivello che copre nodi stradali, spazi di soglia davanti alla porta (front-door spaces), nodi di cortile e nodi delle stanze funzionali. Attraverso l’analisi di dati storici e la ricostruzione sul campo, abbiamo ricostruito sei fasi morfologiche di sei lotti rappresentativi (Lotti 1–6) di Xiaoxihu dagli anni ’30 agli anni 2010 e, di conseguenza, abbiamo elaborato mappe di topologia di rete cross-scale e mappe J-Graph per quantificare la profondità strutturale, le relazioni di accoppiamento tra nodi e i cambiamenti dei percorsi di collegamento.

Su questa base, il lavoro propone il Grado di Evoluzione Strutturale (Structure Evolution Degree, SED), che misura l’evoluzione della rete in serie temporale su tre dimensioni: variazione delle tipologie di nodo, perturbazione della profondità dei percorsi e riorganizzazione delle funzioni spaziali. Invece di basarsi sull’analisi del campo visivo, il SED si fonda sulle caratteristiche strutturali del grafo per catturare la “tensione strutturale” del processo evolutivo urbano. Ancora, invece di affidarsi all’analisi del campo visivo, il SED usa le caratteristiche strutturali del grafo per cogliere la “tensione strutturale” e la “rottura sistemica” nel processo di evoluzione urbana.

Per spiegare più a fondo il meccanismo sociale che sta dietro l’evoluzione spaziale, la ricerca introduce il Quadro a Grafo Multistrato (Multi-layered Graph Framework), che costruisce un modello strutturale triangolare composto da Livello della Morfologia Urbana, Livello dell’Interazione e Livello del Comportamento Sociale, e identifica i meccanismi sociali alla base dell’evoluzione spaziale. Introduciamo il Quadro a Grafo Multistrato per costruire un modello triangolare formato da “Urban Morphology Layer”, “Interaction Layer” e “Social Behavior Layer”, al fine di individuare i “Sottografi Chiave” generati dalle forze sociali incorporate nella struttura spaziale, e sviluppare in modo sistematico l’analisi del “Livello della Morfologia Urbana” e del “Livello del Comportamento Sociale”. Lo studio identifica i “Sottografi Chiave” generati dall’incorporazione delle forze sociali nella struttura spaziale e sviluppa sistematicamente una spiegazione di mappatura sociale di “come cambia lo spazio”.

Sul piano teorico, lo studio integra la teoria della “produzione dello spazio” di Lefebvre, la teoria di Bourdieu su “habitus e campo” e il concetto foucaultiano di “meccanismo spaziale del potere” per costruire una struttura a grafo che spieghi i percorsi di codifica della regolazione istituzionale, dell’habitus dei residenti e della negoziazione comunitaria nello spazio nodale. L’analisi dei meccanismi del Lotto 3 e del Lotto 5 mostra che il processo di ricostruzione spaziale di Xiaoxihu presenta un sistema ibrido di meccanismi composto da Permanenza, Variazione e Permutazione, e che la sua evoluzione non è lineare, ma consiste piuttosto in molteplici meccanismi sociali concentrati su nodi come lo spazio di soglia davanti alla porta, le giunzioni di cortile e i percorsi delle stanze funzionali, formando risposte strutturali nella mappa topologica.

Sul piano metodologico, questo studio colma la frattura di percorso tra approcci tipologici e strutturalisti e propone un sistema strutturale a grafo utilizzabile per l’analisi delle trasformazioni spaziali, l’identificazione dei meccanismi sociali e la previsione di strategie progettuali; un sistema che serve sia l’analisi micro dei nodi sia (potenzialmente) la traduzione in modelli di machine learning (ad es. reti neurali su grafi, graph neural networks).

Sul piano empirico, lo studio ricostruisce la mappatura topologica di Xiaoxihu in sei fasi e analizza in modo comparato l’andamento del SED, i tipi P/V/P e le sotto-mappe chiave dei lotti tipici, per rivelare le risposte topologiche dei comportamenti dei residenti, del trasferimento dei diritti di proprietà e degli interventi istituzionali nella struttura spaziale, offrendo percorsi concreti per capire come la “realtà” venga generata e riconosciuta nella gerarchia spaziale. Questo fornisce un percorso concreto per comprendere come la “realtà sociale” venga generata e riconosciuta nella gerarchia spaziale.

In sintesi, il sistema metodologico di “struttura a grafo cross-scale + modellazione dei meccanismi sociali” proposto in questa ricerca non solo amplia la cassetta degli attrezzi della ricerca sulla morfologia urbana, ma fornisce anche basi teoriche e un quadro tecnico per l’identificazione di strategie spaziali e l’espressione dei meccanismi di negoziazione in scenari futuri di governance comunitaria, rigenerazione urbana, progettazione partecipata e generazione intelligente della morfologia.

Anno
2025
Autrice
Dipartimenti
DAD

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