城市公共服務設施績效評估的智能化手段與技術體系研究

張 赫 張夢曉 黃雅哲 亞 萌

（天津大學建筑學院，天津 300072）

作為社會公共服務的重要載體，城市公共服務設施是城市基本功能的重要體現。公共服務設施的評估是城市規劃編制的重要組成部分，其空間布局、組織模式、供需平衡對城市的運營至關重要[1]。當前對城市公共服務設施評估的研究聚焦于空間分布的公平性、可達性以及服務績效和居民滿意度，評估測度方法主要為密度分析、可達性分析、聚類分析[2]。受限于技術手段，現有設施評估多是靜態式的物質空間結果評估，缺乏對實施前評估、動態評估、環境評估和使用者多樣化需求的研究。

物聯網、云計算、大數據、人工智能、區塊鏈等智能技術的發展為城市公共服務設施的科學研究提供了支撐。智能技術不僅可以對城市中的人群、設施、環境等各要素的當前狀態進行動態監測，還可以根據城市發展規律對城市的未來狀態進行仿真模擬[3]。智能技術為公共服務設施績效評估提供了新的智能化手段和思路方法，在動態監測設施運行狀態、探索人的實際使用需求、貫徹可持續發展理念、提高公共資源利用率等方面都將產生積極作用，促進公共服務設施評估體系的科學化、規范化、系統化發展。

1 傳統城市公共服務設施評估問題審視

1.1 關注社會效益，缺乏對環境效益的評價

傳統對城市公共服務設施的評估主要集中在空間布局評價和服務效果評價兩個方面，其中對設施空間布局的評價主要是對設施的可達性、均衡性、覆蓋范圍等指標的定量研究，體現了社會公共資源配置公平性的價值導向。對設施服務效果的評價主要通過對使用者的滿意度調查，對供需是否平衡的研究、對設施使用頻率的統計以及對設施的承載力測度實現，體現了對公共設施服務的人性化、效率化等原則的追求。以上評價均是以實現公共服務設施的社會效益為目標，缺少對設施建設運營帶來的能源消耗、二氧化碳排放等環境影響的評價，沒有體現可持續發展和綠色生態等發展理念。傳統城市公共服務設施評估框架如圖1所示。

圖1 傳統城市公共服務設施評估框架

1.2 所用數據信息有限，評估的系統性和準確性不強

傳統對城市公共服務設施評估所用的主要數據包括城市統計年鑒、公開的規劃圖紙及文本數據、路網數據、居民調查問卷等[4]。這些數據包含的信息量少、精度不高，難以全面反映公共服務設施的建設成效。城市統計年鑒數據多是以人為統計的方式為主，統計口徑和統計標準不同都將影響數據的準確性，且存在設施類別、數目、空間點位等信息涵蓋不全等問題；居民調查問卷數據僅能反映小尺度區域內的少部分人的使用需求，難以實現對大尺度區域內的不同群體的使用需求的反饋；此外，由于設施使用者信息難以獲取，傳統對于服務設施覆蓋率的評估主要通過空間距離測算，但現實中使用者對設施的選擇受到多方面因素的影響，分析結果會與現實情況有所出入。受限于數據的獲取，傳統評估難以對公共服務設施進行全方位和精準化評估。

1.3 側重靜態式的結果評判，缺乏對發展狀態的動態評估

現有對城市公共服務設施的評估多是對現狀建設結果的評判，采用的截面數據反映的是特定時間下公共服務設施的實施效果，無法進行時間序列的研究，缺乏對人群流動、設施運行狀態等動態變化過程的分析和作用機制的挖掘，評估結果存在一定的滯后性。沒有考慮未來經濟社會的發展以及人需求的變化對公共服務設施布局的影響，評估缺乏前瞻性。根據評估結果對規劃方案進行修改和對設施建設進行調整的過程中，人們對設施的使用需求可能發生較大的變化，此時評估結果已失去了對規劃的指導意義。傳統評估的靈活性和對規劃修編的指導作用有待加強[5]。

1.4 注重實施效果評估，缺乏對實施前的預評估

傳統對公共服務設施的評估以對規劃實施過程和實施效果的評價為主，目的是通過對規劃的實施落實情況進行評價，發現設施建設存在的問題，再對規劃方案進行調整。規劃實施后的評估能夠對規劃方案以及實施過程中的不合理地方的彌補和糾正，而對已建成設施的調整常伴隨較高的經濟成本，造成社會公共資源的浪費，還可能對周邊空間、居民和環境造成消極影響。傳統評估缺乏對實施過程中可能產生問題的預判和對未來設施的發展狀態的預測，評估對實際建設的指導意義有待提升。

2 智能技術驅動城市公共服務設施績效評估轉型

2.1 關注對環境的影響評估

智能技術為實現二氧化碳排放量和能源消耗量的數字化和可視化帶來了機遇，可用于設施的資源環境影響評估。手機智能程序可實時記錄居民出行狀態，根據碳排放計算模型生成碳足跡量化分析圖，及時反饋服務設施帶來的居民出行行為對環境造成的影響。建筑中的能耗監測平臺可以對能源消耗狀態進行自動化智能數據分析，實時反饋公共服務設施的能耗狀態[6]。

2.2 注重全方位的精準評估

利用智能技術可實現對公共服務設施的多角度、全方位的監測，提升評估數據的多樣性、直接性和有效性。智能技術不僅可以從遙感影像、電子地圖、線上服務平臺、監測設備等媒介中獲取設施的規模、布局、服務范圍、能耗等信息，從物質空間環境的角度對設施進行評估，還可以通過攝像監控設備記錄大量使用者的使用狀態，利用機器學習提取使用者的行為特征，以人本視角直接反映設施的使用情況。智能技術的應用使規劃師獲取海量的有效數據成為可能，促進了對公共服務設施實際服務績效的全面精準評估。

2.3 強調實時動態評估

多種智能設備和智能技術的結合為動態采集、分析和反饋公共服務設施的相關信息提供了可能。通過智能穿戴設備、智能感應設備、攝像頭、傳感器等設備實時采集設施的運行數據，利用人工智能對圖像、語音等數據的處理技術，可以智能識別設施使用者的性別、年齡等屬性信息，實時記錄使用者的使用時間、使用頻率、使用過程中的行為活動以及設施在不同時間段、不同日期以及不同季節的人流量等信息。規劃師可以利用這些數據信息對公共服務設施的主要服務人群、服務質量、服務承載力等方面進行實時評估，掌握公共服務設施的動態狀況，發揮提升評估的時效性和對規劃的指導作用。

2.4 重視實施前的預評估

智能技術可以實現未來城市狀態的科學推演與可視化展示。利用人工智能對城市歷史數據和現實數據的學習，歸納各要素的發展規律和相互作用機制，再通過虛擬現實技術對設施規劃方案進行模擬推演，實現規劃實施前的預評估。如預測設施在不同建設時序下對周邊空間、居民、環境等多個相關利益主體產生的影響，不同規劃方案下設施建設運營成本和能源消耗，設施對不同年齡段人群的吸引力以及在不同時間的人流量等。

根據預評估結果對規劃方案中的不合理處進行調整，可以有效規避實際建設運營中可能遇到的問題，避免不必要的公共資源浪費，提高規劃的科學性和合理性。

3 基于智能技術的城市公共服務設施績效評估技術體系

本文從設施實施前預評估、實施過程評估、實施效果評估三方面構建了城市公共服務設施績效評估的技術體系。實施前的預評估主要是對規劃方案進行推演，預測設施建成后的吸引力、可達性以及對建成環境的影響，通過預評估發現規劃方案中的問題并進行優化調整。實施過程評估是對設施實際建設過程對規劃方案完成度的評估，主要包括設施建成率和點位一致度，用以指導建設項目的動態建設。實施效果評估是對設施建成后的服務能力、服務水平、服務效率、環境影響等方面的評價，通過綜合各方面的評估結果得到整體反饋，分析并歸納各方面評估的個性問題和共性問題，以指導后續規劃編制和未來設施建設的主要方向[7]。基于智能技術的城市公共服務設施績效評估技術框架如圖2所示。

圖2 基于智能技術的城市公共服務設施績效評估技術框架

3.1 實施前預評估

（1）吸引力。

設施吸引力是設施吸引潛在用戶使用該設施的能力，對設施吸引力的預評估主要通過預測設施建成后的人流量實現。通過分析影響設施人流量的因素，如居民的收入水平、消費能力、興趣愛好、年齡結構、日常行為、出行習慣、周邊設施的服務能力以及該設施的功能、位置與規模等，建立設施人流量預測模型。利用人工智能的自然語言處理技術和圖像解譯技術對社交網站、點評網站中的文本信息以及公共攝像頭記錄的影像信息進行特征提取，從中提取各項影響因素的相關數據信息[8]。將各項數據輸入人流預測模型，實現對設施建成后的高峰人流量、平均人流量、主要使用人群等方面的科學預測。通過比較分析規劃的設施承載力和預測的設施吸引力是否與相符，對規劃方案中設施的功能、布局以及規模等方面進行調整。

（2）可達性。

設施可達性指居民為達到相應服務設施需要承擔的距離或時間成本，是一種表征公共服務設施在空間上是否合理配置的指標[9]。傳統對設施可達性的評估多集中于對空間關系的研究，缺乏對居民選擇多樣性帶來的理想空間不可達現象的思考。智能時代規劃師不僅可以利用可達性模型從空間上分析設施的易接近性，還可通過對公交刷卡數據、共享單車軌跡數據、汽車導航數據、手機信令數據等的分析挖掘居民出行規律，利用智能算法依據居民出行習慣和主要的活動范圍預測居民對設施的選擇情況，實現從空間距離和居民選擇的雙重角度分析設施的可達性。通過對設施可達性的預評估，可及時發現規劃方案中設施選址布局存在的問題并進行調整。

（3）實施影響。

設施實施后的影響評估指預測設施建成后將對基地周邊原有建成環境帶來的影響。人工智能可以通過傳統的城市人口、社會經濟、土地利用、問卷調查等結構化數據以及監控視頻、遙感、社交網絡、街景、手機信令等非結構化數據，全面分析城市運行規律和各系統要素的相互影響關系[10]。利用虛擬現實技術對規劃方案的場景進行模仿，實現對設施建成后周邊居民的行為變化、交通的流量變化、規劃設施與已建成設施的協調關系、設施建設運營對區域二氧化碳排放量的影響等方面的預測分析。根據不同規劃方案的預測結果選擇最優方案并根據模擬結果中存在的問題提出規劃方案的調整意見，降低設施實際建設和運營過程中對城市帶來的消極影響。

3.2 實施過程評估

（1）設施建成率。

實施過程中的設施建成率主要通過比對現狀建成設施的數量、規模與規劃方案的一致性進行評估反饋。可以利用實時遙感、監控影像、無人機等技術設備對設施的建設狀態進行實時監測，定期對設施建成率進行評估。通過對設施建設率的實時評估，可及時發現公共設施在具體建設中的問題，以對設施的建設時序、原則、目標等進行及時調整。

（2）點位一致度。

設施點位一致度主要是評估設施實際建設位置與規劃方案是否相符?？蓪⑤d有位置信息的實時遙感數據載入地理信息系統，將設施實際的空間坐標與規劃坐標進行比對，找出空間上存在的偏差。針對規劃方案和實際建設過程的差異提出具體的改善和解決措施，以規范并指導設施的后續建設行為。

3.3 實施效果評估

（1）服務能力評估。

設施的服務能力指設施實際運營中表現的為使用者提供公共服務的能力，可通過服務范圍覆蓋率、日均服務人次定量反映。在服務范圍覆蓋率測算方面，傳統計算方式以空間距離為主要測量指標，缺乏對人的主觀能動性和對設施線上、線下綜合服務范圍的考慮。智能技術可彌補傳統方式的缺陷，實現對服務范圍的準確測算。對于區級公共服務設施線下服務范圍的測算，可在居住區附近公共空間設置標識明顯的智能攝像頭對經常出現在相應區域的個體進行無身份特征提取，并賦予相應的區域屬性信息[11]。將相關信息通過區域物聯網傳送到公共服務設施的智能監測設備中，通過特征識別從中提取使用者的區域信息并以空間點或空間面的數據形式儲存進云監測平臺，儲存和可視化過程中都不涉及任何使用者的個人特征信息，實現從使用者的角度出發直接得出區級設施的線下實際服務范圍。對于城市級公共服務設施線下服務范圍的統計，可通過手機信令數據中包含的位置信息數據，提取空間起止點為目標設施的人流主要分布，判斷城市級設施的輻射范圍[12]。對于線上服務范圍的劃定可以通過提取美團、餓了么等線上服務平臺中目標設施對應的所有配送目的地的點位信息，得出設施的線上服務范圍。線上和線下服務范圍的合集即設施的實際服務范圍。

在日均服務人次計量方面，人工智能可以模擬人類的感知系統處理圖像和視頻，實現在無人干預的情況下對設施的人流量進行監測及實時記錄。如通過樣本訓練計算機對運動的物體的識別能力，通過服務設施中的攝像頭對人臉進行抓拍，并采用無身份特征提取的方法對使用者進行監測，統計設施的使用人數[13]。智能技術可以代替傳統的效率低、誤差大的人工計數方式，有效提高統計效率和計數結果的準確度。

（2）服務水平評估。

設施的服務水平指設施對人需求的滿足程度，對設施服務水平的評估可通過使用者滿意程度和使用者行為與設施功能的匹配程度體現。目前網絡評分數據能夠反映使用者對設施的滿意程度，但無法反映大量未進行點評的使用者的滿意度。智能感知技術所具有的感知、記憶與學習能力，為實現依托不同環境情景識別出人的行為與動機等相關信息提供了可能。利用公共監控設備實時傳輸的畫面和聲音，通過人工智能的圖像識別和語音識別技術，可以對大量使用者的面部表情、肢體動作、談話語氣進行識別分析，并按照預設的標準自動生成使用者對設施的滿意度分數，實現對人群滿意度調查的全覆蓋。

還可通過人工智能對大量設施監控影像數據中使用者的主要行為進行識別分類，評估設施的功能是否能滿足使用者的實際使用需求。例如評估一個體育運動主題公園是否被有效利用時，可利用機器對監控影像中包含的行為信息進行自動識別統計，若人工智能統計的使用者的主要行為是散步、看書、拍照，運動行為較少，則表明相關的體育設備資源沒有得到充分利用。通過智能技術判別設施的功能與使用者的實際需求是否相符，對設施的功能定位和主要場地設備進行調整。

（3）服務效率評估。

設施的服務效率指設施為使用者提供服務所占用的公共資源量和能夠提供的公共服務量的相對關系以及使用者使用設施的便利程度，關注設施提供服務的集約性和時效性，可通過服務設施規模與日均服務人次的比值和使用者人均出行時間反映?？衫眠b感影像、電子地圖等對設施規模進行精準測算，通過監控設備對人流量進行監測統計，從投入產出角度評價設施的投入產出量化評估。

對于人均出行時間的統計，可以利用手機傳感器調查技術借助手機定位功能、加速度計、WiFi、運動傳感器等多種感知單元，實時獲取豐富的時間、空間等信息，描繪個體出行過程[14]。利用大數據處理技術從中篩選空間起止點為目標設施的信息，提取相關出行信息的出行時間并計算出平均值，從使用者享受服務便捷度的角度評價設施服務效率。

（4）環境影響評估。

設施的環境影響指使用者基于對設施的使用目的而產生的行為對環境造成的負擔、設施在建設運營中的能源消耗，可以通過使用者的人均出行碳排放量和設施的人均運營能耗量量化。對于人均出行碳排放量的測算，智能技術可以將居民碳足跡可視化，更直接方便獲取碳排放數據，如手機智能App可幫助記錄人們每次出行使用的交通工具和出行距離，并計算出相應的碳排放量[15]。利用大數據處理技術從中篩選出目的地是目標設施的出行碳排放記錄，通過計算使用者為了使用該設施產生的碳排放的平均值，實現對設施的溫室效應影響評估。

在人均運營能耗量的計算方面，可以利用傳感器、云服務器等對設施的能耗情況進行實時監測反饋。如設施中的智能電網、智能管網等智能設備可對各項耗能設備的電、熱、水、煤等能耗數據進行實時提取、分項計量、傳輸和監控。通過計算能耗總量與服務人群數量的比值，實現對設施的人均能耗的精準評估。

4 結語

智能技術不僅為城市公共設施績效評估提供了新的數據獲取和處理的技術手段，還可以促進設施評估思路與方法的創新。本文研究了城市公共服務設施績效評估的智能化手段和技術體系，認為利用智能技術可以在方案實施前推演設施的未來狀態。在實施過程中實時監測建設進度，在實施后對設施的運行狀態和使用者的使用行為規律以及環境效益進行全面動態監測。相比于傳統手段，運用智能化手段可以獲取實時的居民出行起止點、出行時間、二氧化碳排放、設施空間點位、線上線下服務范圍、服務人次、能源消耗等數據，擴展了評估的深度和廣度，實現從居民、環境、時間、空間等多維視角的全方位綜合評估，有助于推動評估的客觀化、精準化、系統化，提升評估結果對規劃方案和規劃建設的指導意義，推動設施評估思路與方法的變革和評估體系的完善。本文提出的評估體系需要建立在對個人隱私的嚴格保護之下，應用智能化手段提升評估科學性的同時建立完善的保護個人隱私的法律體系，防止智能技術的濫用造成個人隱私泄露。