基于時空大數據的濟南市城市體檢初探

李欣，于忠海，邵飛

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

1 引 言

現代城市是一個多維的復雜巨系統。從空間維度，有市域、區縣、鎮街、社區、商業區等；從時間維度，有工作日、休息日、節假日、工作時段、休息時段等；從行業維度，有工業、商業、金融、科研、教育、交通、服務業等。各個維度均可視為一個子系統，各子系統互相關聯、互相嵌套、互相影響，形成一個多方競合的城市復雜巨系統[1]。隨著城市化的發展，城市人口膨脹、公共資源短缺、交通擁堵、環境污染等“城市病”問題日益突出[2，3]，由于城市系統的復雜性，難以對城市的運行狀態進行精準、直觀、全面的監測評估。隨著相關技術發展，城市體檢已成為城市治理的重要手段，將城市復雜巨系統視為一個生命體，針對城市的生命體征建立多維綜合指標體系，基于城市多源時空大數據，依靠專業評估模型和數據驅動的定量評價方法，多角度地監測城市實時運行狀態，從而實現城市健康程度的綜合性、精細化體檢評估。

在新舊動能轉換和創建國家中心城市的大背景下，濟南市正處于經濟和城市建設高速發展期，相應帶來的“城市病”問題逐漸凸顯，需要城市管理者創新城市治理方式，不斷提升城市治理體系和治理能力現代化水平[4]。本文提出濟南市城市體檢的總體思路，探索基于城市多源時空大數據，建立城市體檢的數據資源體系和評估指標體系，旨在為城市體檢的具體實施提供前期技術支撐。

2 研究現狀

國內部分城市相繼開展了城市體檢研究工作，2015年北京市測繪設計研究院率先提出“城市體檢”的概念，并結合第一次全國地理國情普查工作進行城市體檢試點，提出了四部曲的城市體檢總體思路——確定體檢指標、制定健康指數、測出體檢報告、診出城市病因，并以豐臺區河東地區14個鎮街 180 km2作為具體研究區域，完成了“城市體檢”評估報告[5]。目前，北京市測繪設計研究院已經形成總體評估、專項評估和智能評估系統的城市體檢工作模式，在北京市區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劃研究中心與聯合國人居署合作，對標《新城市議程》，從生產力、基礎設施、生活品質、公平與社會包容、環境可持續性和城市管理與法制6個維度建立了60+的城市體檢指標體系，并通過基礎版、擴展版和特色版三套體檢方案進行初步、深入以及特色城市體檢診斷。武漢市規劃研究院正在開展武漢城市仿真實驗室的研究和建設工作，以城市量化研究為出發點，通過多源數據的融合與增值，構建空間數學模型，模擬復雜城市系統，感知城市體征，監測城市活動，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設施方面，建立評估指標模型，選取特定體檢評估區域，通過城市體檢指標現狀數值與參考數值的比對，初步診斷出該區域發展的問題和弊端，為城市發展獻計獻策[8]。

2019年，國家住房和城鄉建設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境高質量發展的常態化工作。

3 研究思路

3.1 總體思路

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

圖1 濟南市城市體檢研究思路

3.2 城市體檢數據資源體系

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

圖2 城市體檢數據資源體系

(1)城市地理國情普查與監測數據

地理國情普查與監測數據是城市體檢的主要數據源。2018年，濟南市在統籌國家、省級地理國情普查和監測數據的基礎上，開展了城市地理國情監測工作，旨在全面掌握濟南市自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況，摸清地理國情家底，準確把握市情市力。城市地理國情監測分為基礎性監測和專題性監測。基礎性監測在國家、省級標準上對地理國情內容和指標進行細化和擴展，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、供水設施、軌道交通站點、應急避難場所等21個三級類，同時對已有分類的采集屬性進行了擴展。專題性監測主要服務于城鄉建設，包括濟南市建成區監測和建設用地監測、東部老工業區搬遷改造實施成效監測、“中疏”戰略實施監測、歷史文化名城保護監測、公共服務設施監測、綜合交通網絡設施監測、名泉保護監測、美麗鄉村建設調查等8項專題。

(2)城市基礎時空數據

城市基礎時空數據是城市體檢的數據基底，包括矢量數據、影像數據、高程模型數據、地理實體數據、地名地址數據、三維模型數據、新型測繪產品數據及其元數據等。其中新型測繪產品數據，涵蓋全景及可量測實景影像、傾斜影像、激光點云數據、室內地圖數據、地下空間數據、建筑信息模型數據等。城市基礎時空數據具有時空標識，即注入時間、空間和屬性“三域”標識。

(3)普查調查數據

普查調查數據包括人口普查、經濟普查、國土調查等。全國人口普查目前已開展六次，是有針對性的人口數據統計和數據分析，是對性別、年齡、民族、受教育程度、行業、職業、遷移流動等人口信息調查登記。人口普查數據具有典型的時空性，具有統一的標準時點和含有普查區信息的空間位置。人口數據是城市體檢關注的重點數據，公共服務設施、資源環境、公共交通等多個體檢指標的獲取都和人口信息相關聯。第四次全國經濟普查數據、第三次全國國土調查數據都是城市體檢的重要數據源。

(4)城市運行管理數據

城市運行管理數據是城市體檢的重要數據支撐，分為城市運行監控數據和行業管理數據兩大部分。城市運行監控數據主要包括公安交警視頻監控數據、城市交通流量監控數據、環境監測數據、氣象監測數據、公交刷卡數據、居民水電煤氣數據、物流數據、超市消費數據等；行業管理數據主要包括公安、教育、醫療、國土規劃、交通、市政等政府管理部門日常工作中的業務數據。

(5)互聯網大數據

互聯網大數據是城市體檢的數據補充，包括微博、微信、論壇等社交大數據，外賣訂餐、網約出租車、網購等居民在線消費大數據。社交大數據反映了人們日常活動和聯系交往的情況，基于在線消費大數據可以根據不同的消費習慣進行區域性的人群畫像分析。

3.3 城市體檢評估指標體系

(1)構建原則

為了使城市體檢評估指標體系能夠科學、合理、準確地評估濟南市的城市健康狀態，必須根據相關的原則構建指標體系，在借鑒相關城市評價指標構建原則的基礎上，提出以下構建原則：①系統性原則。城市體檢是一個復雜而龐大的系統工程，每個指標都具有獨立性，能夠反映城市的某一方面或不同層面的健康狀態，同時各個指標之間又相互聯系，共同組成一個有機整體。②科學性原則。指標的選取應建立在充分研究的科學基礎上，意義明確、測算方法標準，統計方法規范。③可比性原則。選取的指標必須具有橫向可比性，對數據可以進行標準化的處理，便于和不同城市的指標進行對比。④可操作性原則。選擇有數據支撐和便于分析的量化指標，舍棄難以獲取數據資料的指標，便于實踐。

(2)評估指標體系

按照指標體系構建原則，濟南市城市體檢評估指標體系(如圖3所示)包括基礎指標和擴展指標兩個部分。根據住建部城市體檢試點的工作意見，并結合《中國人居環境獎評價指標體系》，從生態宜居、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指標。城市體檢基礎指標主要反映城市級的總體狀態，在開展區縣級、鎮街級城市體檢以及交通、環境等專項體檢時，需要在基礎指標的基礎上進行擴展，形成城市體檢擴展指標。

生態宜居指標包括城市開發強度、人口密度、環境質量、城市綠化、市政基礎設施等方面；城市特色指標包括反映濟南城市特點的風景名勝、城市風貌、名城保護、泉水文化等文化旅游方面；交通便捷指標是針對城市道路網絡、公共交通、慢行交通、機動車交通、對外交通等不同層級交通情況的評價；生活舒適指標主要針對民生相關的城市公共服務能力的評價；多元包容指標主要針對城市各類人群提供文化、就業、公共服務的包容性能力；安全韌性指標主要反映城市公共安全方面，包括交通死亡率、刑事案件發案率、公共避難場所等具體指標；城市活力指標是從各階段人口比例以及經濟、文化、教育等方面評價城市的活力；居民滿意度指標是采用社會調查的方式獲取居民對城市交通、公共服務、城市風貌、城市文化的滿意程度。

圖3 城市體檢指標體系

4 結 語

城市體檢是一個系統工程，通過對城市運行狀態的綜合分析評估，為城市建設發展問診把脈、對癥下藥。通過精準城市體檢，能夠更好地修復城市機體，恢復城市活力，提升城市人居環境品質，推動城市高質量發展。本文在分析各地城市體檢現狀的基礎上，提出了濟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據的城市體檢數據資源體系和評估指標體系，為城市體檢的具體實施提供前期技術支撐。下一步，將繼續開展體檢評估指標的閾值劃定研究和城市體檢智能評估平臺建設，并選擇相關區域進行濟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。