基于GIS的宜居城市评价研究——以济南市莱芜区为例

文/苏州科技大学建筑与城市规划学院 黄霖涛

0 引言

宜居城市指适宜于人类居住和生活的城市。宜居性评价是对城市整体适宜居住的程度进行的综合评价，其指标包含环境、经济、社会等方面，是各方面协调共生、以居民感受和居住质量为核心的系统，在此系统中，生态、文化、社会等子系统互不冲突、协调发展，居民可充分满足自身的物质和文化需求。宜居城市本质是基于可持续发展理论，贯彻以人为本的思想，结合创新高效的生态技术，在城市建设中兼顾各个利益群体和合理的资源调配，达到环境宜人、社会和谐、生态宜居的最终目标。

1 研究区域概况

莱芜位于山东省中部地带，原为山东省辖地级市，北临济南市章丘区，东临淄博市沂源县，西临泰安新泰市，自2019年1月起并入济南市，成立莱城区和钢城区，下辖15个街道乡镇。2017年，莱芜获得“国家森林城市”称号，城市环境治理工作上升到新阶段。社会人文方面，莱芜区教育普及率达98%，文化事业建设逐步推进，社会人居指数处于较高水平，故选取其作为宜居城市建设案例。

2 构建评价体系

2.1 评价指标选取

宜居城市作为目标导向的城市建设理念，需有可量化的衡量标准。建立评价指标体系的意义为：首先，依靠各种可被量化的因子，客观公正地对城市发展可持续性作出判断，通过对不同指标因子进行分层次、分对象整理分析，在横向与纵向对比中找出当前城市建设中尚存的不足，为未来发展指明方向；其次，以宜居可持续作为未来城市发展目标，对其进行评测，可为进一步决策提供参考。作为衡量人居环境可持续发展的指标体系，不仅应遵循客观性、科学性、完整性、有效性等普遍原则，还应满足以人为本、层次性、区域性、可操作性、稳定性与动态性等原则。

宜居城市的指标体系应涉及自生态环境至经济社会等城市系统对居民影响的各个方面，对居住环境的评价指标应选取对居住环境影响程度最大的分项，如居住安全性、环境健康性、生活方便性、出行便捷度、居住舒适度这五大指标体系。

根据评价体系的内涵和构建原则，进一步细化各个准则层因子下的指标层因子：①环境适宜度 包括地势平坦程度、噪声达标区覆盖程度、绿地率、绿视率；②生活便利度 包括中小学分布、公共体育设施分布、医疗保健设施分布；③交通通畅度 包括道路路况、自行车站点分布、公交站点分布；④社会人文适宜度 包括城市商务住房分布、住房价格、名胜古迹；⑤居民满意度 包括环境满意度、设施满意度、交通满意度。依据上述层级得出如表1所示的指标体系层次结构。

表1 指标体系层次结构

2.2 评价指标权重确定

在宜居城市评价指标体系中，不同的城市发展阶段、文化背景下，各项指标对城市整体宜居性具有不同影响，同样反映在城市宜居性评价中，即其权重分配。各指标权重反映出其对评价结果影响的重要程度，权重本身确定的合理程度也将直接影响整个评价指标体系的可信性和评价结果的有效性。层次分析法（AHP法）由于具备系统性、科学性和可操作性，是确定各指标权重最有效的方法。

运用层次分析法通过两两比较各指标要素，通常采取1～9标度法，以1，3，5，7，9各标度值表示因子两两之间的相对重要程度，得到指标体系中指标层的判断矩阵。对整个指标体系指标进行层次排序和一致性检验，计算出判断矩阵最大特征根λmax的特征向量，通过向量中各个元素之和等于1的方法将其进行归一化处理，记为W。

根据公式，求得在目标层下各个指标层的权重分别为0.1549，0.2251，0.1389，0.0957及0.3853，在获得具体权重数值后，为检验判断矩阵的一致性，需要计算一致性指标CI和比例CR，RI为平均一致性指标，具体公式为CI=(λmax-N)/(N-1)，CR=CI/RI，当CR〈0.1时，矩阵便具有一致性，可得到一致性比例CR=0.0857，因此判断矩阵具有适当的一致性。

同理，在准则层之下，可求出各指标层因子的权重，通过对权重结果进行排序，得到城市宜居性评价指标权重（见表2）

表2 城市宜居性评价指标权重

3 生成评价结果

通过上述分析手段，对原始数据处理后，得到针对不同指标的栅格数据图像，由于各个指标的量纲和评判标准不同，其结果数值难以统一度量，需运用重分类工具对数据进行统一处理。将每个图像分为5个等级，分别对应宜居度低（1）、宜居度较低（2）、宜居度一般（3）、宜居度较高（4）、宜居度高（5）。

在进行重分类操作后，将各个指标的栅格图像统一于相同的评价标准下，然后通过像元统计工具统计各个图像的平均值，以此作为各指标的得分，最后对每个栅格数据进行加权求和，得到莱芜区综合宜居评价最终得分。

4 莱芜区宜居性评价分析

莱芜区宜居性空间分布整体呈中心向外围逐渐降低的现状，各评价值在指标层面的分异性逐渐增大。

莱芜区宜居性评价总体得分为3.58，已达到一般宜居的得分标准，且城区内部分地区有较高宜居度：①自然环境指标得分最高，达3.80，说明莱芜区响应生态文明建设的植树增绿行动卓有成效，无论是绿化覆盖率还是体验度都保持较高水平；②生活设施覆盖率指标得分较高，达3.74，说明居民日常生活生产需求可得到较好满足，并能获得更深层次的提高；③人文社会评价指标得分为3.55，说明住房供应能满足居民需求，房价维持在可让人接受的范围内，但由于市区周边人文景观缺乏，导致名胜古迹得分较低；④交通设施指标得分最低，仅为3.43，由于机动车数量较少，市区内路况较好，公交站点分布能覆盖大多数居民的出行需求，但由于自行车站点不足，居民短距离出行的舒适度受到影响。

莱芜区包含的3个街道中，凤城街道总体得分最高。凤城街道是莱芜城市化最早形成规模的街区，相较其他2个街区，更早经历棚户区改造，拥有更多现代化居住小区，同时是莱芜区的政治文化中心，莱芜汽车总站位于街道东南，带来大量人流。由于凤城街道西部莱城大道南部的牟汶河周边以往是工业用地，且棚户区改造尚在进行，宜居度较低，故应作为以后重点提升整治的对象。

总体得分紧随凤城街道之后的是张家洼街道，张家洼街道位于莱芜区北部，各项得分与凤城街道相当，该区西部为行政村，土地未集约利用，而东部沿长勺北路周边开发较成熟，服务功能和生活设施完善，故宜居指数较高。总体来说，张家洼街道宜居度的提升应着眼于西部地区，对土地进行集约化利用，注重公园与环保工程的建设，充分发挥其自然环境优势。

总体得分最低的是鹏泉街道，街区内仍存大量的工业用地及未利用土地，商业设施较少，多是满足基本生活需要的小型商业。未来建设应注重公共服务设施的覆盖和工业污染的防治，同时通过合理规划仓储用地，协调货运车辆和客运车辆的矛盾，缓解街道内的交通压力。

5 结语

目前，对宜居城市的研究建立于可持续发展理论基础上，通过生态学、社会学、经济学等多学科交叉，构建系统化的评价结构。由于此种研究方式建立于现有的理论基础之上，数据来源于相关部门的统计文件与选点调查，故往往依赖于研究者的已有经验和自身专业知识，具有一定的主观性和随意性。随着智能设备普及、信息获取渠道拓展，宜居城市可结合3S技术、智慧城市等研究理论，利用信息化背景下的大数据作为研究工具，通过聚类分析、空间建模等研究方法，对研究目标进行清晰定位和解释。