制定智慧城市發展規劃的策略研究

院旺

摘要： 隨著城市化進程不斷推進，越來越多的城市希望成為智慧城市，擁有最精明的城市發展增長計劃。本文我們利用相關性分析和層次分析法（AHP）構建城市規劃評價模型，利用迭代法，梯度下降法構建城市規劃制定模型。選取中國城市孟州，美國城市里弗賽德兩座發展情況不同的城市作為樣例，評價其現有規劃的優缺點，并按照精明增長的要求制定城市發展規劃。

Abstract： With the continuous progress of the urbanization process， more and more cities want to become a smart city and obtain the most astute city development growth plan. In this paper， the correlation analysis and Analytic Hierarchy Process （AHP） are used to construct the city planning evaluation model， and the iterative method and gradient descent method are used to construct the city planning model. Taking Mengzhou city of China and Riverside city of the United States who have different development situation as example， the advantages and disadvantages of their existing planning are evaluated， and the urban development planning is developed in accordance with the requirements of smart growth.

關鍵詞： 精明增長；智慧城市；層次分析法；梯度下降模型；迭代法

Key words： smart growth；intelligent city；Analytic Hierarchy Process；gradient descent model；iterative method

中圖分類號：F299.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）34-0207-02

1 分析過程

根據智能增長的城市規劃理論，考慮長期、可持續的規劃目標，設計城市智能增長方案，并在世界各國的城市中實施。本文中我們以孟州和弗賽德兩個城市為例。

首先，定義衡量城市智能增長成功率的指標，其相關因素應該考慮可持續性的三個E和智能增長的十個原則[1]。

其次，將模型運用到兩個選中的特定的城市中，研究這兩座城市目前已有的發展規劃，即增長計劃，衡量目前的發展規劃是否符合智能增長原則，得出目前的計劃是否成功的結論。

第三步，根據我們所定義的指標以及對城市規劃問題的分析理解，為這兩個城市制定未來的增長計劃。這兩個增長計劃應該根據城市發展的具體情況有所不同，通過優化使其能夠達到相應最好的智能增長效果。得到這兩個計劃后，我們再使用我們定義的城市智能增長成功率的指標評估新計劃是否成功。

第四步，仍然使用我們在第一個問題中定義的指標，將計劃中的各項因素按照潛能大小（因素對增長效果的影響程度）進行排列，同時將兩個計劃中的各因素及其排名相比較，解釋差異存在的合理性。

第五步，假設到2050年，每個城市的人口將增加50%，解釋我們的模型以何種方式支持該水平的增長。

2 數據分析計算過程

2.1 靜態評價模型的建立

2.1.1 第一步：采用相關性分析將指標分為4類，并通過主成分分析得到每一類的代表因素

根據3個E模型以及10條規則[2]，參考了實際情況，我們將所有因素歸為四類：經濟繁榮、社會公平、環境可持續發展、生活質量。每一大類中都包括了很多小項，每一個小項中的可量化指標又有很多。在眾多的參數中我們采用主成分分析法得到最具有代表性的指標。并選取城市規劃常用指標[3]作為我們模型中的指標。

例如：經濟繁榮用人均GDP和恩格爾系數來代表。社會公平用出租和銷售住房與住房需求之比和公民參與社區建設百分比來代表。環境可持續用環境良好天數比例和綠色建筑認證比例來代表。生活質量用農田所占面積比例和旅游滿意度來表示。

2.1.2 第二步：將選定的因素無量綱化

由于我們選取的參數單位各不相同，為了避免由于單位的不同，影響該因素在模型中的比重，我們首先對參數進行無量綱化，方式如下：

其余參數保持不變，最終我們將這些量都量化為0到1之間的沒有單位的數字，用于之后的計算。

2.1.3 第三步：采用AHP層次分析法確定各個因素的權重

在社區系統內，各要素對社區的影響或引起的效應是不同的，在這里，我們采用AHP層次分析法進行分析。

2.1.3.1 確定四大類之間的比例關系

假設經濟繁榮、社會公平、環境可持續、生活質量四個指數以及他們的系數按照如下表示，將靜態成功指標S表示為他們之間乘積之和，S=a1X1+a2X2+a3X3+a4X4

其中：X1表示經濟繁榮，X2表示社會公平，X3表示環境可持續，X4表示生活質量。然后利用AHP層次化分析法計算每一個因素的系數，最后進行一致性檢驗。得到結果為：

S=0.5193X1+0.0789X2+0.2009X3+0.2009x4endprint

2.1.3.2 確定每一大類中各個因素的比例關系

具體分析與前邊相同，計算數據如下所示，

X1=0.75×GDP+0.25×EC

X2=01062×RAS+0.2605×AAS+0.6333×CP

X3=0.7235×GDE+0.1932×COG+0.0833×ADP

X3=0.1062×RPA+0.6333×AFS+0.2605×TS

2.2 動態評價

第一步：類似于靜態評判模型的相關性分析和無量綱化處理，動態評判模型的參考指標與靜態模型相同，具體見上。

第二步：運用層次分析法得到各個大類之間的參數，以及每個大類中各個因素之間的參數，類似于靜態評判模型的過程，在此不再贅述。結果如下：

？駐X1=0.5000×？駐GDP+0.5000×？駐EC

？駐X2=0.1667×？駐RAS+0.8333×？駐CP

？駐X3=0.7500×？駐DGE+0.2500×？駐ADP

？駐X4=0.1250×？駐AFS+0.8750×？駐TS

第三步：動態評判模型為

2.3 規劃制定

為了能夠找到最優的資源投入方式，我們設計了迭代式資源分配的方法。在迭代式計劃設計中，我們考慮將總資源分為N份，從第一份資源開始考慮，根據當前的各方面的需求指數排序，決定將這一份資源投入到經濟發展、環境優化、社會和諧以及生活舒適度這四個方面的某個方面。在第一份資源投入后，需求指數會發生一定的變化，我們根據城的新生成的需求指數再將下一份資源投入。按照這樣的方法進行迭代計算，最后所形成的資源投入方式應當是能產生最大效果的資源投入。

3 總結

我們的評價模型W由S（靜態評價模型）與D（動態評價模型）兩部分組成。S模型是評價城市目前發展程度的指標。D模型是評價城市下一階段發展規劃的優劣的指標。

參考文獻：

[1]EPA， “Smart Growth： A Guide to Developing and Implementing Greenhouse Gas Reductions Programs.” 2011.

[2]Li Ming， the research based on the theory of Smart Growth of the establishment and evaluation of the harmonious community，2007.

[3]基于SmartGrowth原理的和諧社區建設及評價指標體

系研究.endprint