CHRONEX-US

CHRONEX-US是一个地理空间向量数据集，记录了美国连续48个州内693个核心统计区域（包括大都市和微都市统计区域）内每条道路段的建造年份估计。该数据集基于美国地质调查局（USGS）的国家交通数据集（NTD），并与美国的HISDAC-US历史定居点汇编相结合。CHRONEX-US使用不同的模型场景报告了城市和城市周边地区本地住宅道路网络段的基于模型的建造时期估计。数据集的矢量数据从NTD数据继承拓扑完整性，允许在道路网络的时态层内进行路由和其他基于连接性的分析。CHRONEX-US矢量几何形状带有美国人口普查局的MAF/TIGER特征类代码（MTFCC），允许按道路类别对数据进行分层。CHRONEX-US旨在解决城市增长、道路网络结构与发展、汽车普及率以及城市演变等方面的定量理解问题。

CHRONEX-US is a geospatial vector dataset that records estimated construction years for each road segment within 693 core statistical areas (including metropolitan and micropolitan statistical areas) across the contiguous 48 states of the United States. This dataset is based on the National Transportation Dataset (NTD) of the U.S. Geological Survey (USGS), and is integrated with the U.S. HISDAC-US historical settlement compilation. CHRONEX-US reports model-based construction period estimates for local residential road network segments in urban and peri-urban areas using various model scenarios. The vector data of the dataset inherits topological integrity from the NTD data, enabling routing and other connectivity-based analyses within the temporal layers of the road network. The vector geometries of CHRONEX-US are tagged with the MAF/TIGER Feature Class Code (MTFCC) from the U.S. Census Bureau, allowing stratification of the data by road category. CHRONEX-US is designed to facilitate quantitative understanding of urban growth, road network structure and development, vehicle penetration, and urban evolution.

原始信息汇总

CHRONEX-US: City-level historical road network expansion dataset for the conterminous United States

数据集概述

• 数据集名称: CHRONEX-US
• 作者: Johannes H. Uhl, Keith A. Burghardt, Stefan Leyk
• 发布日期: 2025-06-20
• 数据集大小: 2.51 GB
• 文件格式: ZIP (包含693个GeoPackage文件)
• 许可协议: CC BY 4.0

数据集描述

CHRONEX-US是一个地理空间矢量数据集，报告了美国本土693个核心统计区域（即大都市和小都市统计区域）内密集和半密集建成空间中每个道路段的建设年份估计。数据集基于美国地质调查局国家交通数据集（NTD），并结合了美国历史定居点汇编（HISDAC-US）。

数据内容

• 数据文件: 693个GeoPackage (.GPKG) 文件，每个文件对应一个核心统计区域（CBSA），文件名格式为“chronex_us_<GEOID>.gpkg”。
• 空间参考系统: 每个CBSA的局部UTM投影。
• 属性字段:
  • MTFCC_CODE: 美国人口普查局的MAF/TIGER特征类别代码。
  • yr_lower_M1, yr_upper_M1: 模型1估计的建设年份范围。
  • yr_lower_M2, yr_upper_M2: 模型2估计的建设年份范围。
  • yr_lower_M3, yr_upper_M3: 模型3估计的建设年份范围。
  • yr_<lower,upper>_<min,max,mean,std,range>: 三个模型估计的统计摘要。

数据应用

• 用于分析道路网络的长期演变。
• 支持路由和其他基于连通性的分析。
• 可用于研究城市化进程、交通拥堵、土地利用和交通不平等问题。

相关文献

• Uhl, J.H., Burghardt, K., and Leyk, S. (2025). CHRONEX-US: City-level historical road network expansion dataset for the conterminous United States. arXiv preprint. arXiv:2506.16625.
• Burghardt, K., Uhl, J. H., Lerman, K., & Leyk, S. (2022). Road network evolution in the urban and rural United States since 1900. Computers, Environment and Urban Systems, 95, 101803.
• Burghardt, K., Uhl, J. H., Lerman, K., & Leyk, S. (2024). Analyzing urban scaling laws in the United States over 115 years. Environment and Planning B: Urban Analytics and City Science, 51(9), 2249-2263.

资助信息

• 美国国家科学基金会（Award Numbers 2121976和2419335）。
• 美国国立卫生研究院（NIH）和科罗拉多大学人口中心（CUPC）的支持。
• Zillow Group, Inc.和Safe Software, Inc.的技术支持。

关键词

• 道路网络模式
• 建成环境
• 城市化
• 城市扩张
• 国家交通数据集
• 美国大都市统计区域

使用统计

• 浏览量: 53
• 下载量: 16
• 引用量: 0

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

CHRONEX-US数据集的构建基于美国地质调查局（USGS）的国家交通数据集（NTD）以及美国历史定居点数据汇编（HISDAC-US）。通过整合NTD的道路几何数据和HISDAC-US的历史建筑密度数据，研究团队采用多模型方法估计了每条道路段的建设年代。具体而言，数据集通过覆盖当代道路网络与历史定居点多边形，为每条道路段赋予建设年代的上限和下限估计。此外，研究团队还开发了三种不同的模型（M1、M2、M3），以应对道路网络年龄估计中的潜在偏差，并确保数据集的拓扑完整性。

使用方法

CHRONEX-US数据集的使用方法包括下载并解压包含693个GeoPackage文件的ZIP文件，每个文件对应一个核心统计区域。用户可以通过地理信息系统（GIS）软件加载这些文件，并利用其中的属性字段（如建设年代估计和道路类别）进行筛选和分析。数据集适用于研究道路网络的长期演变、城市扩张模式以及交通基础设施的历史发展。需要注意的是，数据集主要针对本地和住宅道路，分析时应排除高速公路等非本地道路。此外，用户应结合多模型估计结果以降低不确定性，特别是在早期年代的数据分析中。

背景与挑战

背景概述

CHRONEX-US数据集由科罗拉多大学博尔德分校的Johannes H. Uhl、Keith A. Burghardt和Stefan Leyk等学者于2025年创建，旨在填补美国本土城市道路网络长期演变研究的空白。该数据集整合了美国地质调查局（USGS）的国家交通数据集（NTD）与美国历史定居点数据（HISDAC-US），覆盖693个核心统计区域，提供了1900年至2020年间城市及城郊道路段的建设年代估计。通过模型化方法，CHRONEX-US为研究道路网络扩张与城市化进程（如交通拥堵、土地利用不平等）提供了关键数据支持，推动了交通地理学和城市发展研究的定量分析。

当前挑战

CHRONEX-US面临的核心挑战包括：1）领域问题层面，历史道路数据的稀缺性导致模型验证困难，尤其在早期开发的新英格兰地区存在年代高估风险；2）构建过程中需解决多源数据融合的技术难题，如Zillow房产数据缺失导致部分州（如北达科他州）覆盖不完整，且道路拓扑稳定性假设可能忽略后期改造（如环岛替代十字路口）。此外，模型间的差异（如M1的拓扑完整性与M3的保守估计）要求用户根据研究目标谨慎选择，并限制了对单个道路段分析的精度。

常用场景

经典使用场景

CHRONEX-US数据集在历史城市发展和交通网络演变研究中具有重要价值。该数据集通过整合美国地质调查局的国家交通数据集（NTD）和历史定居点数据（HISDAC-US），提供了693个核心统计区域内道路网络的历史扩张情况。研究人员可以利用这些数据，分析20世纪以来美国城市道路网络的演变模式，揭示城市化进程中道路扩张的时空特征及其与经济发展的关联。

解决学术问题

CHRONEX-US数据集解决了历史道路网络数据稀缺的学术难题，为量化研究道路网络的长期演变提供了可靠的数据支持。通过模型估计道路段的建设年代，该数据集帮助研究者深入理解道路网络增长与城市化进程的相互作用，例如交通拥堵、土地利用变化和交通不平等问题。此外，数据集还支持对城市基础设施长期发展趋势的预测和分析。

实际应用

CHRONEX-US数据集的实际应用广泛，包括城市规划、交通管理和政策制定。城市规划者可以利用该数据集评估历史道路网络扩张对当前城市结构的影响，优化未来的交通基础设施布局。交通管理部门可以通过分析道路网络的历史演变，制定更有效的交通流量管理策略。此外，该数据集还为环境研究提供了基础数据，帮助评估道路扩张对生态环境的长期影响。

数据集最近研究

最新研究方向

随着城市化进程的加速和交通基础设施的日益复杂，CHRONEX-US数据集为研究美国城市历史道路网络扩张提供了重要支持。该数据集基于美国地质调查局的国家交通数据集（NTD）和历史定居点数据（HISDAC-US），通过模型估计了693个核心统计区域内道路段的建设年代。CHRONEX-US的最新研究方向集中在利用多模型方法提高道路建设年代估计的准确性，并结合拓扑完整性分析历史道路网络的演变。这一研究不仅有助于理解城市扩张与交通网络发展的动态关系，还为交通规划、土地利用和城市可持续发展提供了科学依据。此外，该数据集在分析长期城市基础设施增长模式、识别城市扩展规律以及探索交通不平等问题等方面具有广泛的应用前景。

相关研究论文

• CHRONEX-US: City-level historical road network expansion dataset for the conterminous United States

  Institute of Behavioral Science, University of Colorado Boulder · 2025年