城市大腦在城市體檢工作中的應(yīng)用研究
——以杭州市道路擁堵場景為例

夏玉軍 李凌宇 孟凡伍 李佳俊

（中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100044）

1.引言

城市體檢作為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部近幾年推進的一項城市工作，其“一年一體檢，五年一評估”的工作要求，使動態(tài)更新的城市大腦數(shù)據(jù)成為提高城市體檢工作效率的重要抓手。而近年來，隨著城市大腦的概念逐漸被各級城市規(guī)劃建設(shè)管理部門所接受，并在許多城市開始了搭建。伴隨對城市大腦建設(shè)的探索不斷深入，城市大腦工作的重心也從如何搭建轉(zhuǎn)向如何高效利用城市大腦數(shù)據(jù)指引城市工作及方便居民生活上來[1]。本文通過城市體檢工作實踐，借助利用杭州市城市大腦數(shù)據(jù)進行城市道路擁堵評估分析的案例研究，解析在城市體檢工作實踐中利用城市大腦動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的方式及主要挑戰(zhàn)。

2.城市大腦與城市體檢綜述

2.1 城市大腦

首次提出城市大腦概念的時間是在2015 年，但各領(lǐng)域的學(xué)者有著各自不同的理解。在城市建設(shè)方面，從2016 年開始，杭州、上海、北京、廣州等多個城市，紛紛提出和開展城市大腦建設(shè)方案，旨在利用智能時代的數(shù)據(jù)資源和不斷迭代的信息技術(shù)，推動城市數(shù)據(jù)資源匯聚融合和運行態(tài)勢的全域感知，進而實現(xiàn)對城市精準(zhǔn)研判，調(diào)度指揮，整體統(tǒng)籌，指引城市的現(xiàn)代化、智能化治理，讓城市更“聰明”一些[2]。城市大腦建設(shè)主要圍繞對城市運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、歸集和分析，最大化數(shù)據(jù)這一戰(zhàn)略資源的價值，使城市的規(guī)劃建設(shè)管理更加科學(xué)化、智能化、精細(xì)化[3]。截止目前，建成城市大腦或者提出城市大腦建設(shè)需求的城市，在我國已多達數(shù)百個。可以預(yù)見的是，在不久的將來，城市大腦將成為城市建設(shè)的“標(biāo)配”，作為城市的一項基礎(chǔ)設(shè)施大大方便各項工作的開展，并將連綿不斷地形成價值，以及幫助解決城市發(fā)展過程中僅靠現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)力難以應(yīng)付的問題。

2.2 城市體檢

“城市病”伴隨著城市化的快速發(fā)展應(yīng)時而生，或多或少，難以避免。為了盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時研究、精準(zhǔn)施治，在2015 年12 月，中央城市工作會議提出建立城市體檢評估機制的要求。為此，住建部經(jīng)過深入探索研判，于2017 年9 月，提出了建立“一年一體檢，五年一評估”的常態(tài)化城市體檢評估機制，為城市可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展提供保障。從2018 年開始，住建部聯(lián)合北京市共同開展了首個城市體檢試點工作，自此，拉開了住建系統(tǒng)在全國開展城市體檢工作的序幕，并從2019 年啟動11 個城市試點，增加到了2021 年在59 個城市全面展開，體檢指標(biāo)也從7 類、36 項，擴展到8 類、65 項，形成了較為完善的城市體檢評估體系[4]。利用與時俱進的科學(xué)技術(shù)手段和城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)科原理，通過開展城市體檢工作，對城市進行分項指標(biāo)動態(tài)監(jiān)測和整體數(shù)學(xué)模型組建，從而評估各層級城鄉(xiāng)規(guī)劃的實施情況、各項城市功能的健康狀況以及城市的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)力，助力建設(shè)沒有“城市病”的城市[5]。截至目前，城市體檢工作的規(guī)模和影響力還在不斷擴大，可以說城市體檢工作通過積極的探索、發(fā)展和完善，正逐漸成為城市規(guī)劃建設(shè)管理的一項常態(tài)化工作[6]。

3.城市大腦在城市體檢工作中的作用

城市體檢中重要的一環(huán)在于跟蹤比較，對比各項指標(biāo)在某個政策實施前后、某建設(shè)項目開工竣工前后等不同時間節(jié)點的情況，進而實現(xiàn)對于城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的質(zhì)量監(jiān)督及成效反饋[7]。要實現(xiàn)對于城市多項數(shù)據(jù)的智慧化跟蹤對比，城市大腦的作用舉足輕重。城市大腦可以不斷動態(tài)獲取城市體檢工作涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)，智能化地計算城市體檢需要的指標(biāo)，支持后期城市體檢報告的智能化生成，并根據(jù)城市的實際需求，從數(shù)據(jù)層面監(jiān)控城市的健康狀況。同時，城市大腦也可以針對部分時空敏感度較高的指標(biāo)，將數(shù)據(jù)的時間及空間顆粒度細(xì)化，實現(xiàn)全時空、多方位、常態(tài)化的城市健康狀況監(jiān)督檢查及預(yù)測預(yù)警[8]。

4.杭州道路擁堵場景分析實踐

在杭州市城市體檢平臺搭建的工作中，我們發(fā)現(xiàn)杭州市作為城市大腦建設(shè)的“排頭兵”和“先驅(qū)者”，城市大腦提供的數(shù)據(jù)接口從數(shù)據(jù)的覆蓋范圍、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)更新情況等各個方面來看，均較為成熟，于是項目組開始了通過城市大腦對城市體檢的某些指標(biāo)實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測的探索。穩(wěn)定獲取城市大腦中樞系統(tǒng)API 接口共19 項，其中有9 項用于指標(biāo)計算，7 項用于體征感知監(jiān)測模塊，如表1 所示。

表1 獲取城市大腦中樞系統(tǒng)API接口情況表

城市的交通擁堵狀況是一個較為直接利用實時數(shù)據(jù)進行分析，且切實關(guān)乎市民生活出行質(zhì)量的城市體檢相關(guān)項，為此，項目組選擇以此作為探索城市大腦數(shù)據(jù)在城市體檢工作中應(yīng)用研究的切入點。

4.1 城市大腦接口及監(jiān)測數(shù)據(jù)的選擇

經(jīng)過對杭州市城市大腦提供的數(shù)據(jù)接口（表2）的數(shù)據(jù)內(nèi)容及質(zhì)量的研究，結(jié)合城市體檢工作的相關(guān)經(jīng)驗，我們確定了兩項主要監(jiān)測數(shù)據(jù)：杭州市各區(qū)域道路車速及城市擁堵路段。從城市大腦數(shù)據(jù)列表中獲取實時高速路勻速、實時快速路勻速、實時主干道勻速的車速信息，數(shù)據(jù)更新頻率為五分鐘，主干道數(shù)據(jù)統(tǒng)計邊界為交警大隊，高速路與快速路數(shù)據(jù)統(tǒng)計邊界分為主城區(qū)及市轄區(qū)。

表2 使用的城市大腦數(shù)據(jù)接口信息

4.2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究

在研究城市路面交通相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之后，我們發(fā)現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T33171—2016，城市交通運行狀況評價規(guī)范中對道路運行情況等級劃分的定義[9]和公安部國家標(biāo)準(zhǔn)GA/T 115-2020，道路交通擁堵度評價方法中對城市道路平均車速與交通擁堵度的對應(yīng)關(guān)系的定義[10]以及北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 785—2011，城市道路交通運行評價指標(biāo)體系中對不同級別道路運行評價等級、擁堵路段、高峰時段的定義[11]等與道路擁堵狀態(tài)界定和可視化相關(guān)性較強。其中，地方標(biāo)準(zhǔn)雖然是北京市地方標(biāo)準(zhǔn)，但對杭州也有較強的借鑒意義，因此，項目組在杭州市城市體檢平臺設(shè)計建設(shè)中,城市道路擁堵評估分析采用了以上標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 場景搭建——擁堵路段場景

4.3.1 擁堵數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于通過城市大腦中樞獲取的擁堵數(shù)據(jù)獲取頻次為5分鐘，因此，有大量的數(shù)據(jù)重復(fù)，需要對獲取的擁堵數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，消除數(shù)據(jù)冗余，保證每一條擁堵事件記錄的唯一性。我們的處理方法是利用python 針對每個路段的連續(xù)時間擁堵記錄中只取擁堵時長最長的一條。

4.3.2 擁堵路段與路網(wǎng)數(shù)據(jù)空間擬合

杭州市城市大腦提供的擁堵路段的空間數(shù)據(jù)為線段，而此線段與現(xiàn)有的路網(wǎng)數(shù)據(jù)并不能實現(xiàn)完全重合，為實現(xiàn)每日擁堵時長的統(tǒng)計，項目組利用GIS 將擁堵數(shù)據(jù)擬合到路網(wǎng)。

4.3.3 路段每日擁堵時長累加

利用柵格計算技術(shù)，將每日的擁堵累加，得到路網(wǎng)上每條擁堵的道路每日總擁堵時長。

4.3.4 調(diào)整圖例，空間呈現(xiàn)（表3）

表3 擁堵時間圖例

4.4 場景搭建——平均車速場景

4.4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

將從接口獲取的數(shù)據(jù)分區(qū)（包括主城區(qū)總體勻速及市轄各行政區(qū)均速）。

4.4.2 車速折線圖繪制

根據(jù)不同區(qū)域繪制每日車速折線圖，呈現(xiàn)24 小時內(nèi)車速變化情況。

4.4.3 平均車速計算

根據(jù)各區(qū)每五分鐘車輛形式平均速度及高峰時期的定義，計算各區(qū)域每日高峰時期平均車速。

4.4.4 調(diào)整圖例，平臺數(shù)字化呈現(xiàn)（表4）

表4 平均車速圖例

4.5 平臺展示（圖1）

平臺左側(cè)空間圖為擁堵路段場景部分，可以展示用戶選擇的日期當(dāng)日道路擁堵狀況。平臺右側(cè)空間圖為平均車速場景部分，此部分分為上、中、下三個模塊，上邊模塊展示杭州市市域范圍內(nèi)的車速情況，三組速度分別為選定日期的主干道、快速路及高速路日平均車速；中間模塊展示杭州主城區(qū)車速情況，速度值為選定日期的高峰時期道路平均車速，折線圖展示近七日的高峰時段平均車速情況；下邊模塊為杭州市下轄各區(qū)的具體情況展示，表格部分為各區(qū)高峰時段平均車速，用戶可以在表格中選擇任意一個行政區(qū)，該區(qū)的日車速情況就會在其下方的折線圖中顯示。

圖1 杭州市交通擁堵路段場景

5.結(jié)語

目前，以道路擁堵場景為代表，杭州市城市體檢平臺已經(jīng)在9 個模塊，61 項指標(biāo)展示中實現(xiàn)了每日25 萬條城市大腦數(shù)據(jù)的獲取、展示及計算。其中，在城市管理方面，利用城市大腦監(jiān)測污水處理量，獲取城市生活污水集中收集率；監(jiān)測所有停車場基本信息，獲取停車泊位與小汽車擁有量的比例；監(jiān)測單個停車場實時信息，獲取停車泊位與小汽車擁有量的比例。在城市交通運輸方面，實時監(jiān)測快速路、高速路、主干道的車速，獲取平時和早晚高峰時間交通的擁堵情況，以及獲取巡游出租車和網(wǎng)絡(luò)預(yù)約出租車的營運訂單數(shù)，共享單車租用次數(shù)，提供移動出行服務(wù)。在衛(wèi)生健康方面，獲取各醫(yī)院醫(yī)療就診數(shù)據(jù)，統(tǒng)籌社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心門診分擔(dān)率。在文化和旅游方面，獲取全域接待游客人數(shù)、地圖-圖書館點位、國際游客來源、省外游客來源、景區(qū)基本信息、星級酒店基本信息等相關(guān)數(shù)據(jù)，便于調(diào)控和因需施策。在醫(yī)療保障方面，獲取參保人數(shù)、參保單位等數(shù)據(jù)，測算出常住人口基本公共服務(wù)覆蓋率；在住房保障方面，獲取商品房成交均價可比較面板、二手住房成交均價可比較面板數(shù)據(jù)，測算出房價收入比。日后，更多利用城市大腦實時數(shù)據(jù)搭建的動態(tài)場景及預(yù)測預(yù)警界面將高敏捷度地全面反映城市狀態(tài)，幫助規(guī)劃建設(shè)管理工作者進行改造及建設(shè)方案的模擬推演，并從城市角度對項目形成全周期、全方位的跟蹤管理。

在城市的運行管理不斷走向數(shù)字化與智能化的進程中，城市信息化工作要解決的主要矛盾已經(jīng)從之前的如何獲取及儲存數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾螐凝嬰s的數(shù)據(jù)中梳理出邏輯關(guān)系，幫助我們避免數(shù)據(jù)的冗余，更加高效地挖掘數(shù)據(jù)價值，而后服務(wù)于城市的更新、建設(shè)、管理以及居民的日常生活、工作、學(xué)習(xí)。利用城市大腦數(shù)據(jù)幫助甚至指引城市體檢工作是項目組在工作中找到的一條通路，希望作為一個例子，引起城市工作者的一些思考和探討。