城市體檢評估關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

龔 磊，王明省，張鵬程，吳瑞龍

（1.廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東 廣州 510060）

為貫徹落實中央城市工作會議精神、《中共中央國務(wù)院關(guān)于推動高質(zhì)量發(fā)展的意見》要求以及習近平總書記關(guān)于建立“城市體檢”評估機制的重要指示精神，加快轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式，推動建設(shè)沒有“城市病”的城市，促進城市人居環(huán)境高質(zhì)量發(fā)展，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2019年選取了11個試點城市[1]，2020年選取了36個樣本城市[2]開展城市體檢工作，探索建立城市“一年一體檢、五年一評估”的工作制度和“城市體檢—問題反饋—決策調(diào)整—持續(xù)改進”的城市科學發(fā)展長效機制。

廣州市作為特大城市，在快速發(fā)展的同時也出現(xiàn)了人口擁擠、交通擁堵、積水內(nèi)澇等“城市病”問題。廣州市通過積極參與城市體檢國家試點，主動檢討城市規(guī)劃成果的落實情況，著力治理“城市病”，全面推動城市高質(zhì)量發(fā)展，并結(jié)合粵港澳大灣區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略和樞紐型網(wǎng)絡(luò)城市（國際航運樞紐、國際航空樞紐、國際科技創(chuàng)新樞紐）建設(shè)，深入推進生態(tài)文明城市建設(shè)，不斷提升城市人居環(huán)境品質(zhì)，不斷增強人民群眾的幸福感、獲得感、安全感。

本文圍繞廣州市2019年度7個方面41項體檢指標以及2020年度8個方面61項體檢指標進行研究分析；并結(jié)合廣州市現(xiàn)有數(shù)據(jù)，研究了時空大數(shù)據(jù)環(huán)境下城市體檢評估的關(guān)鍵技術(shù)，對部分體檢指標進行了精細化評估分析，體現(xiàn)了城市體檢評估的智能化、標準化、精細化和科學化。

1 指標體系

2019年度《廣州市城市體檢試點工作方案》[3]要求，城市體檢從生態(tài)宜居、城市特色、交通便捷、生活舒適、多元包容、安全韌性、城市活力等7個方面對城市人居環(huán)境進行分析評價。《廣州市2020年城市體檢工作方案》[4]要求，城市體檢從生態(tài)宜居、健康舒適、安全韌性、交通便捷、風貌特征、整潔有序、多元包容、創(chuàng)新活力等8個方面對城市人居環(huán)境進行分析評價。城市體檢指標體系如表1所示。

表1 城市體檢指標體系說明表

2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

廣州市2019年和2020年的城市體檢工作收集和積累了海量多樣數(shù)據(jù)，為城市體檢評估關(guān)鍵技術(shù)研究提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，主要包括基礎(chǔ)地理、現(xiàn)狀調(diào)查、業(yè)務(wù)專題和社會網(wǎng)絡(luò)等多種時空大數(shù)據(jù)?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括廣州市域范圍（7 437km2）內(nèi)歷年系列比例尺地形圖（1∶500/1∶2 000）、政務(wù)電子地圖、地形地貌、遙感影像等數(shù)據(jù)；現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)包括國土調(diào)查（三調(diào)）、四標四實、土地利用現(xiàn)狀、土地變更調(diào)查、地下管線、POI等數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)具有較強的空間位置信息，包括行政區(qū)劃、建成區(qū)、交通路網(wǎng)、公共服務(wù)設(shè)施、園林綠化等數(shù)據(jù)；社會網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括微博、論壇、信令、遷徙等互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 指標數(shù)據(jù)自動化空間落圖

本文依托地名地址匹配引擎[5]和百萬級標準地址庫，實現(xiàn)了城市體檢評估指標數(shù)據(jù)在空間上的自動化精確定位，將文字性描述地址與其地理位置坐標建立對應(yīng)關(guān)系，支持對Excel格式或文本格式數(shù)據(jù)的快速匹配，生成矢量化數(shù)據(jù)（SHP），解決了指標數(shù)據(jù)空間化難題。

3.2 高性能GIS時空大數(shù)據(jù)運算

利用基于HBase的高性能分布式Key-Value存儲方案和GeoServer發(fā)布WMS、WFS服務(wù)，通過Docker、Ngnix將GeoServer虛擬化并作反向代理，綜合運用容器、時空大數(shù)據(jù)分布式存儲[6]、空間大數(shù)據(jù)引擎集群等，實現(xiàn)時空大數(shù)據(jù)（千萬級以上）快速檢索計算、秒級統(tǒng)計分析等。

3.3 時空大數(shù)據(jù)挖掘與科學模型

構(gòu)建多源異構(gòu)時空大數(shù)據(jù)包括資源匯聚、存儲管理、清洗處理、挖掘分析等步驟[7]。圍繞城市體檢評估，通過科學模型分析[8]（可達性、均衡性、適應(yīng)性等）發(fā)現(xiàn)城市發(fā)展不充分不平衡的問題。

3.4 時空大數(shù)據(jù)可視化展示

結(jié)合時空大數(shù)據(jù)可視化分析展示技術(shù)[9]，集成地圖、圖表、數(shù)據(jù)表格、分類計算、動力圖、熱力圖、氣泡圖等，實現(xiàn)時空大數(shù)據(jù)的可視化分析展示，快速探索并揭示數(shù)據(jù)背后的知識和規(guī)律。

4 實踐應(yīng)用

4.1 城市開發(fā)強度測算

城市開發(fā)強度為市轄區(qū)建成區(qū)內(nèi)建筑面積與建成區(qū)面積的比值，反映了土地綜合開發(fā)水平，是城市化發(fā)展階段與健康評判的重要指標。城市開發(fā)強度的測算流程為；①將行政區(qū)與建成區(qū)進行疊加計算，得到落在行政區(qū)內(nèi)的建成區(qū)圖斑，再計算各級行政區(qū)范圍內(nèi)的建成區(qū)面積；②對全市建筑數(shù)據(jù)[10]進行處理，包括分層面處理、樓層信息、分層面面積計算等；③將行政區(qū)與處理后的建筑數(shù)據(jù)進行疊加，得到落在各行政區(qū)內(nèi)的建筑圖斑，并進行統(tǒng)計計算；④計算市—區(qū)—鎮(zhèn)街不同層級的城市開發(fā)強度指標。以白云區(qū)為例，城市開發(fā)強度分布如圖1所示。

圖1 城市開發(fā)強度分布圖（白云區(qū)）

4.2 高層高密度住宅評估

高層高密度住宅（容積率≥3.5的居住小區(qū)）已成為大多數(shù)城市新建住宅的主要形式。高層高密度住宅能節(jié)約土地，但更消耗資源，還會帶來其他問題，如建設(shè)耗材多、能耗高、火災(zāi)撲救難、鄰里關(guān)系薄弱、通風較差等。高層高密度住宅的評估流程為；①利用建成區(qū)和數(shù)字化現(xiàn)狀圖提取建成區(qū)內(nèi)的居住用地圖斑；②疊加房屋面數(shù)據(jù)，計算居住用地圖斑的容積率。以白云區(qū)為例，高層高密度住宅分布如圖2所示。

圖2 高層高密度住宅分布圖（百云區(qū)）

4.3 社區(qū)生活圈評估

圍繞教育、文化、體育、養(yǎng)老、醫(yī)療、政府等公共服務(wù)設(shè)施[11-12]的覆蓋性、均衡性和服務(wù)能力，本文對社區(qū)生活圈內(nèi)（15 min/30 min）公共服務(wù)設(shè)施的分布情況進行了評估，從而完善步行尺度的多樣化社區(qū)服務(wù)。公共服務(wù)設(shè)施覆蓋性均衡性評估結(jié)果如圖3所示。

圖3 公共服務(wù)設(shè)施覆蓋性均衡性評估

5 結(jié) 語

城市發(fā)展產(chǎn)生的時空數(shù)據(jù)是海量的，在大數(shù)據(jù)下進行高效科學的城市體檢評估有助于準確判斷“城市病”問題和精細化城市治理[13]。本文探索了在時空大數(shù)據(jù)環(huán)境下進行城市體檢評估的關(guān)鍵技術(shù)，并成功應(yīng)用于廣州市城市體檢指標的計算分析中，為實現(xiàn)“一年一體檢、五年一評估”提供了技術(shù)支撐，具有較好的可操作性和實用性。