城市體檢評估關鍵技術研究與應用

龔 磊，王明省，張鵬程，吳瑞龍

（1.廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060）

為貫徹落實中央城市工作會議精神、《中共中央國務院關于推動高質量發展的意見》要求以及習近平總書記關于建立“城市體檢”評估機制的重要指示精神，加快轉變城市發展方式，推動建設沒有“城市病”的城市，促進城市人居環境高質量發展，國家住房和城鄉建設部于2019年選取了11個試點城市[1]，2020年選取了36個樣本城市[2]開展城市體檢工作，探索建立城市“一年一體檢、五年一評估”的工作制度和“城市體檢—問題反饋—決策調整—持續改進”的城市科學發展長效機制。

廣州市作為特大城市，在快速發展的同時也出現了人口擁擠、交通擁堵、積水內澇等“城市病”問題。廣州市通過積極參與城市體檢國家試點，主動檢討城市規劃成果的落實情況，著力治理“城市病”，全面推動城市高質量發展，并結合粵港澳大灣區發展戰略和樞紐型網絡城市（國際航運樞紐、國際航空樞紐、國際科技創新樞紐）建設，深入推進生態文明城市建設，不斷提升城市人居環境品質，不斷增強人民群眾的幸福感、獲得感、安全感。

本文圍繞廣州市2019年度7個方面41項體檢指標以及2020年度8個方面61項體檢指標進行研究分析；并結合廣州市現有數據，研究了時空大數據環境下城市體檢評估的關鍵技術，對部分體檢指標進行了精細化評估分析，體現了城市體檢評估的智能化、標準化、精細化和科學化。

1 指標體系

2019年度《廣州市城市體檢試點工作方案》[3]要求，城市體檢從生態宜居、城市特色、交通便捷、生活舒適、多元包容、安全韌性、城市活力等7個方面對城市人居環境進行分析評價。《廣州市2020年城市體檢工作方案》[4]要求，城市體檢從生態宜居、健康舒適、安全韌性、交通便捷、風貌特征、整潔有序、多元包容、創新活力等8個方面對城市人居環境進行分析評價。城市體檢指標體系如表1所示。

表1 城市體檢指標體系說明表

2 數據基礎

廣州市2019年和2020年的城市體檢工作收集和積累了海量多樣數據，為城市體檢評估關鍵技術研究提供了堅實的數據基礎，主要包括基礎地理、現狀調查、業務專題和社會網絡等多種時空大數據。基礎地理數據包括廣州市域范圍（7 437km2）內歷年系列比例尺地形圖（1∶500/1∶2 000）、政務電子地圖、地形地貌、遙感影像等數據；現狀調查數據包括國土調查（三調）、四標四實、土地利用現狀、土地變更調查、地下管線、POI等數據；業務專題數據具有較強的空間位置信息，包括行政區劃、建成區、交通路網、公共服務設施、園林綠化等數據；社會網絡數據包括微博、論壇、信令、遷徙等互聯網數據。

3 關鍵技術

3.1 指標數據自動化空間落圖

本文依托地名地址匹配引擎[5]和百萬級標準地址庫，實現了城市體檢評估指標數據在空間上的自動化精確定位，將文字性描述地址與其地理位置坐標建立對應關系，支持對Excel格式或文本格式數據的快速匹配，生成矢量化數據（SHP），解決了指標數據空間化難題。

3.2 高性能GIS時空大數據運算

利用基于HBase的高性能分布式Key-Value存儲方案和GeoServer發布WMS、WFS服務，通過Docker、Ngnix將GeoServer虛擬化并作反向代理，綜合運用容器、時空大數據分布式存儲[6]、空間大數據引擎集群等，實現時空大數據（千萬級以上）快速檢索計算、秒級統計分析等。

3.3 時空大數據挖掘與科學模型

構建多源異構時空大數據包括資源匯聚、存儲管理、清洗處理、挖掘分析等步驟[7]。圍繞城市體檢評估，通過科學模型分析[8]（可達性、均衡性、適應性等）發現城市發展不充分不平衡的問題。

3.4 時空大數據可視化展示

結合時空大數據可視化分析展示技術[9]，集成地圖、圖表、數據表格、分類計算、動力圖、熱力圖、氣泡圖等，實現時空大數據的可視化分析展示，快速探索并揭示數據背后的知識和規律。

4 實踐應用

4.1 城市開發強度測算

城市開發強度為市轄區建成區內建筑面積與建成區面積的比值，反映了土地綜合開發水平，是城市化發展階段與健康評判的重要指標。城市開發強度的測算流程為；①將行政區與建成區進行疊加計算，得到落在行政區內的建成區圖斑，再計算各級行政區范圍內的建成區面積；②對全市建筑數據[10]進行處理，包括分層面處理、樓層信息、分層面面積計算等；③將行政區與處理后的建筑數據進行疊加，得到落在各行政區內的建筑圖斑，并進行統計計算；④計算市—區—鎮街不同層級的城市開發強度指標。以白云區為例，城市開發強度分布如圖1所示。

圖1 城市開發強度分布圖（白云區）

4.2 高層高密度住宅評估

高層高密度住宅（容積率≥3.5的居住小區）已成為大多數城市新建住宅的主要形式。高層高密度住宅能節約土地，但更消耗資源，還會帶來其他問題，如建設耗材多、能耗高、火災撲救難、鄰里關系薄弱、通風較差等。高層高密度住宅的評估流程為；①利用建成區和數字化現狀圖提取建成區內的居住用地圖斑；②疊加房屋面數據，計算居住用地圖斑的容積率。以白云區為例，高層高密度住宅分布如圖2所示。

圖2 高層高密度住宅分布圖（百云區）

4.3 社區生活圈評估

圍繞教育、文化、體育、養老、醫療、政府等公共服務設施[11-12]的覆蓋性、均衡性和服務能力，本文對社區生活圈內（15 min/30 min）公共服務設施的分布情況進行了評估，從而完善步行尺度的多樣化社區服務。公共服務設施覆蓋性均衡性評估結果如圖3所示。

圖3 公共服務設施覆蓋性均衡性評估

5 結 語

城市發展產生的時空數據是海量的，在大數據下進行高效科學的城市體檢評估有助于準確判斷“城市病”問題和精細化城市治理[13]。本文探索了在時空大數據環境下進行城市體檢評估的關鍵技術，并成功應用于廣州市城市體檢指標的計算分析中，為實現“一年一體檢、五年一評估”提供了技術支撐，具有較好的可操作性和實用性。