基于時空大數(shù)據(jù)的濟(jì)南市城市體檢初探

李欣，于忠海，邵飛

(1.濟(jì)南市勘察測繪研究院，山東 濟(jì)南 250101； 2.山東省城市空間信息工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250101)

1 引 言

現(xiàn)代城市是一個多維的復(fù)雜巨系統(tǒng)。從空間維度，有市域、區(qū)縣、鎮(zhèn)街、社區(qū)、商業(yè)區(qū)等；從時間維度，有工作日、休息日、節(jié)假日、工作時段、休息時段等；從行業(yè)維度，有工業(yè)、商業(yè)、金融、科研、教育、交通、服務(wù)業(yè)等。各個維度均可視為一個子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)互相關(guān)聯(lián)、互相嵌套、互相影響，形成一個多方競合的城市復(fù)雜巨系統(tǒng)[1]。隨著城市化的發(fā)展，城市人口膨脹、公共資源短缺、交通擁堵、環(huán)境污染等“城市病”問題日益突出[2，3]，由于城市系統(tǒng)的復(fù)雜性，難以對城市的運行狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)、直觀、全面的監(jiān)測評估。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，城市體檢已成為城市治理的重要手段，將城市復(fù)雜巨系統(tǒng)視為一個生命體，針對城市的生命體征建立多維綜合指標(biāo)體系，基于城市多源時空大數(shù)據(jù)，依靠專業(yè)評估模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動的定量評價方法，多角度地監(jiān)測城市實時運行狀態(tài)，從而實現(xiàn)城市健康程度的綜合性、精細(xì)化體檢評估。

在新舊動能轉(zhuǎn)換和創(chuàng)建國家中心城市的大背景下，濟(jì)南市正處于經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)高速發(fā)展期，相應(yīng)帶來的“城市病”問題逐漸凸顯，需要城市管理者創(chuàng)新城市治理方式，不斷提升城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平[4]。本文提出濟(jì)南市城市體檢的總體思路，探索基于城市多源時空大數(shù)據(jù)，建立城市體檢的數(shù)據(jù)資源體系和評估指標(biāo)體系，旨在為城市體檢的具體實施提供前期技術(shù)支撐。

2 研究現(xiàn)狀

國內(nèi)部分城市相繼開展了城市體檢研究工作，2015年北京市測繪設(shè)計研究院率先提出“城市體檢”的概念，并結(jié)合第一次全國地理國情普查工作進(jìn)行城市體檢試點，提出了四部曲的城市體檢總體思路——確定體檢指標(biāo)、制定健康指數(shù)、測出體檢報告、診出城市病因，并以豐臺區(qū)河?xùn)|地區(qū)14個鎮(zhèn)街 180 km2作為具體研究區(qū)域，完成了“城市體檢”評估報告[5]。目前，北京市測繪設(shè)計研究院已經(jīng)形成總體評估、專項評估和智能評估系統(tǒng)的城市體檢工作模式，在北京市區(qū)級和街道級兩個層面開展了研究實踐，取得了良好的社會效果[6，7]。

武漢市土地利用和城市空間規(guī)劃研究中心與聯(lián)合國人居署合作，對標(biāo)《新城市議程》，從生產(chǎn)力、基礎(chǔ)設(shè)施、生活品質(zhì)、公平與社會包容、環(huán)境可持續(xù)性和城市管理與法制6個維度建立了60+的城市體檢指標(biāo)體系，并通過基礎(chǔ)版、擴(kuò)展版和特色版三套體檢方案進(jìn)行初步、深入以及特色城市體檢診斷。武漢市規(guī)劃研究院正在開展武漢城市仿真實驗室的研究和建設(shè)工作，以城市量化研究為出發(fā)點，通過多源數(shù)據(jù)的融合與增值，構(gòu)建空間數(shù)學(xué)模型，模擬復(fù)雜城市系統(tǒng)，感知城市體征，監(jiān)測城市活動，形成智慧化的城市治理決策平臺。

常州市測繪院針對城市交通、城市安全和公共服務(wù)設(shè)施方面，建立評估指標(biāo)模型，選取特定體檢評估區(qū)域，通過城市體檢指標(biāo)現(xiàn)狀數(shù)值與參考數(shù)值的比對，初步診斷出該區(qū)域發(fā)展的問題和弊端，為城市發(fā)展獻(xiàn)計獻(xiàn)策[8]。

2019年，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部啟動全國首批城市體檢評估試點工作，沈陽、南京、廈門等11個城市被列為試點城市，已全面開展城市體檢評估工作。城市體檢逐漸成為推動城市人居環(huán)境高質(zhì)量發(fā)展的常態(tài)化工作。

3 研究思路

3.1 總體思路

濟(jì)南市城市體檢研究的總體思路(如圖1所示)：①建立城市體檢數(shù)據(jù)資源體系，為城市體檢提供數(shù)據(jù)支撐；②建立城市體檢指標(biāo)體系，包括指標(biāo)的名稱、內(nèi)容、用途及適用的城市問題等，指標(biāo)的計算方法以及輸入的數(shù)據(jù)源；③劃定體檢指標(biāo)評估的閾值，探索指標(biāo)評估閾值的劃定方法，即評估結(jié)果數(shù)值對應(yīng)的結(jié)果等級；④診斷出城市的病因，探索其產(chǎn)生原因及相應(yīng)的解決對策。本文將重點研究城市體檢數(shù)據(jù)資源體系和評估指標(biāo)體系的建立。

圖1 濟(jì)南市城市體檢研究思路

3.2 城市體檢數(shù)據(jù)資源體系

建立基于時空大數(shù)據(jù)的城市體檢數(shù)據(jù)資源體系(如圖2所示)是支撐城市體檢工作的基礎(chǔ)。

圖2 城市體檢數(shù)據(jù)資源體系

(1)城市地理國情普查與監(jiān)測數(shù)據(jù)

地理國情普查與監(jiān)測數(shù)據(jù)是城市體檢的主要數(shù)據(jù)源。2018年，濟(jì)南市在統(tǒng)籌國家、省級地理國情普查和監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展了城市地理國情監(jiān)測工作，旨在全面掌握濟(jì)南市自然和人文地理要素的現(xiàn)狀和空間分布情況，摸清地理國情家底，準(zhǔn)確把握市情市力。城市地理國情監(jiān)測分為基礎(chǔ)性監(jiān)測和專題性監(jiān)測?；A(chǔ)性監(jiān)測在國家、省級標(biāo)準(zhǔn)上對地理國情內(nèi)容和指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化和擴(kuò)展，分為12個一級類，66個二級類，168個三級類，新增了地下空間和地名地址2個一級類，城市綠地、單體房屋建筑等7個二級類，法人單位、供水設(shè)施、軌道交通站點、應(yīng)急避難場所等21個三級類，同時對已有分類的采集屬性進(jìn)行了擴(kuò)展。專題性監(jiān)測主要服務(wù)于城鄉(xiāng)建設(shè)，包括濟(jì)南市建成區(qū)監(jiān)測和建設(shè)用地監(jiān)測、東部老工業(yè)區(qū)搬遷改造實施成效監(jiān)測、“中疏”戰(zhàn)略實施監(jiān)測、歷史文化名城保護(hù)監(jiān)測、公共服務(wù)設(shè)施監(jiān)測、綜合交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施監(jiān)測、名泉保護(hù)監(jiān)測、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)調(diào)查等8項專題。

(2)城市基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)

城市基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)是城市體檢的數(shù)據(jù)基底，包括矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、高程模型數(shù)據(jù)、地理實體數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、新型測繪產(chǎn)品數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)等。其中新型測繪產(chǎn)品數(shù)據(jù)，涵蓋全景及可量測實景影像、傾斜影像、激光點云數(shù)據(jù)、室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)、地下空間數(shù)據(jù)、建筑信息模型數(shù)據(jù)等。城市基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)具有時空標(biāo)識，即注入時間、空間和屬性“三域”標(biāo)識。

(3)普查調(diào)查數(shù)據(jù)

普查調(diào)查數(shù)據(jù)包括人口普查、經(jīng)濟(jì)普查、國土調(diào)查等。全國人口普查目前已開展六次，是有針對性的人口數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析，是對性別、年齡、民族、受教育程度、行業(yè)、職業(yè)、遷移流動等人口信息調(diào)查登記。人口普查數(shù)據(jù)具有典型的時空性，具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時點和含有普查區(qū)信息的空間位置。人口數(shù)據(jù)是城市體檢關(guān)注的重點數(shù)據(jù)，公共服務(wù)設(shè)施、資源環(huán)境、公共交通等多個體檢指標(biāo)的獲取都和人口信息相關(guān)聯(lián)。第四次全國經(jīng)濟(jì)普查數(shù)據(jù)、第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)都是城市體檢的重要數(shù)據(jù)源。

(4)城市運行管理數(shù)據(jù)

城市運行管理數(shù)據(jù)是城市體檢的重要數(shù)據(jù)支撐，分為城市運行監(jiān)控數(shù)據(jù)和行業(yè)管理數(shù)據(jù)兩大部分。城市運行監(jiān)控數(shù)據(jù)主要包括公安交警視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、城市交通流量監(jiān)控數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、公交刷卡數(shù)據(jù)、居民水電煤氣數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)、超市消費數(shù)據(jù)等；行業(yè)管理數(shù)據(jù)主要包括公安、教育、醫(yī)療、國土規(guī)劃、交通、市政等政府管理部門日常工作中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

(5)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)

互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)是城市體檢的數(shù)據(jù)補充，包括微博、微信、論壇等社交大數(shù)據(jù)，外賣訂餐、網(wǎng)約出租車、網(wǎng)購等居民在線消費大數(shù)據(jù)。社交大數(shù)據(jù)反映了人們?nèi)粘；顒雍吐?lián)系交往的情況，基于在線消費大數(shù)據(jù)可以根據(jù)不同的消費習(xí)慣進(jìn)行區(qū)域性的人群畫像分析。

3.3 城市體檢評估指標(biāo)體系

(1)構(gòu)建原則

為了使城市體檢評估指標(biāo)體系能夠科學(xué)、合理、準(zhǔn)確地評估濟(jì)南市的城市健康狀態(tài)，必須根據(jù)相關(guān)的原則構(gòu)建指標(biāo)體系，在借鑒相關(guān)城市評價指標(biāo)構(gòu)建原則的基礎(chǔ)上，提出以下構(gòu)建原則：①系統(tǒng)性原則。城市體檢是一個復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，每個指標(biāo)都具有獨立性，能夠反映城市的某一方面或不同層面的健康狀態(tài)，同時各個指標(biāo)之間又相互聯(lián)系，共同組成一個有機(jī)整體。②科學(xué)性原則。指標(biāo)的選取應(yīng)建立在充分研究的科學(xué)基礎(chǔ)上，意義明確、測算方法標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計方法規(guī)范。③可比性原則。選取的指標(biāo)必須具有橫向可比性，對數(shù)據(jù)可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的處理，便于和不同城市的指標(biāo)進(jìn)行對比。④可操作性原則。選擇有數(shù)據(jù)支撐和便于分析的量化指標(biāo)，舍棄難以獲取數(shù)據(jù)資料的指標(biāo)，便于實踐。

(2)評估指標(biāo)體系

按照指標(biāo)體系構(gòu)建原則，濟(jì)南市城市體檢評估指標(biāo)體系(如圖3所示)包括基礎(chǔ)指標(biāo)和擴(kuò)展指標(biāo)兩個部分。根據(jù)住建部城市體檢試點的工作意見，并結(jié)合《中國人居環(huán)境獎評價指標(biāo)體系》，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、居民滿意度8個方面建立城市體檢的基礎(chǔ)指標(biāo)。城市體檢基礎(chǔ)指標(biāo)主要反映城市級的總體狀態(tài)，在開展區(qū)縣級、鎮(zhèn)街級城市體檢以及交通、環(huán)境等專項體檢時，需要在基礎(chǔ)指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，形成城市體檢擴(kuò)展指標(biāo)。

生態(tài)宜居指標(biāo)包括城市開發(fā)強(qiáng)度、人口密度、環(huán)境質(zhì)量、城市綠化、市政基礎(chǔ)設(shè)施等方面；城市特色指標(biāo)包括反映濟(jì)南城市特點的風(fēng)景名勝、城市風(fēng)貌、名城保護(hù)、泉水文化等文化旅游方面；交通便捷指標(biāo)是針對城市道路網(wǎng)絡(luò)、公共交通、慢行交通、機(jī)動車交通、對外交通等不同層級交通情況的評價；生活舒適指標(biāo)主要針對民生相關(guān)的城市公共服務(wù)能力的評價；多元包容指標(biāo)主要針對城市各類人群提供文化、就業(yè)、公共服務(wù)的包容性能力；安全韌性指標(biāo)主要反映城市公共安全方面，包括交通死亡率、刑事案件發(fā)案率、公共避難場所等具體指標(biāo)；城市活力指標(biāo)是從各階段人口比例以及經(jīng)濟(jì)、文化、教育等方面評價城市的活力；居民滿意度指標(biāo)是采用社會調(diào)查的方式獲取居民對城市交通、公共服務(wù)、城市風(fēng)貌、城市文化的滿意程度。

圖3 城市體檢指標(biāo)體系

4 結(jié) 語

城市體檢是一個系統(tǒng)工程，通過對城市運行狀態(tài)的綜合分析評估，為城市建設(shè)發(fā)展問診把脈、對癥下藥。通過精準(zhǔn)城市體檢，能夠更好地修復(fù)城市機(jī)體，恢復(fù)城市活力，提升城市人居環(huán)境品質(zhì)，推動城市高質(zhì)量發(fā)展。本文在分析各地城市體檢現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了濟(jì)南市開展城市體檢工作的總體思路，探討建立了基于時空大數(shù)據(jù)的城市體檢數(shù)據(jù)資源體系和評估指標(biāo)體系，為城市體檢的具體實施提供前期技術(shù)支撐。下一步，將繼續(xù)開展體檢評估指標(biāo)的閾值劃定研究和城市體檢智能評估平臺建設(shè)，并選擇相關(guān)區(qū)域進(jìn)行濟(jì)南城市體檢的試點研究，為全市全面開展城市體檢工作打下基礎(chǔ)。