城市体检评估关键技术研究与应用

龚 磊，王明省，张鹏程，吴瑞龙

（1.广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060）

为贯彻落实中央城市工作会议精神、《中共中央国务院关于推动高质量发展的意见》要求以及习近平总书记关于建立“城市体检”评估机制的重要指示精神，加快转变城市发展方式，推动建设没有“城市病”的城市，促进城市人居环境高质量发展，国家住房和城乡建设部于2019年选取了11个试点城市[1]，2020年选取了36个样本城市[2]开展城市体检工作，探索建立城市“一年一体检、五年一评估”的工作制度和“城市体检—问题反馈—决策调整—持续改进”的城市科学发展长效机制。

广州市作为特大城市，在快速发展的同时也出现了人口拥挤、交通拥堵、积水内涝等“城市病”问题。广州市通过积极参与城市体检国家试点，主动检讨城市规划成果的落实情况，着力治理“城市病”，全面推动城市高质量发展，并结合粤港澳大湾区发展战略和枢纽型网络城市（国际航运枢纽、国际航空枢纽、国际科技创新枢纽）建设，深入推进生态文明城市建设，不断提升城市人居环境品质，不断增强人民群众的幸福感、获得感、安全感。

本文围绕广州市2019年度7个方面41项体检指标以及2020年度8个方面61项体检指标进行研究分析；并结合广州市现有数据，研究了时空大数据环境下城市体检评估的关键技术，对部分体检指标进行了精细化评估分析，体现了城市体检评估的智能化、标准化、精细化和科学化。

1 指标体系

2019年度《广州市城市体检试点工作方案》[3]要求，城市体检从生态宜居、城市特色、交通便捷、生活舒适、多元包容、安全韧性、城市活力等7个方面对城市人居环境进行分析评价。《广州市2020年城市体检工作方案》[4]要求，城市体检从生态宜居、健康舒适、安全韧性、交通便捷、风貌特征、整洁有序、多元包容、创新活力等8个方面对城市人居环境进行分析评价。城市体检指标体系如表1所示。

表1 城市体检指标体系说明表

2 数据基础

广州市2019年和2020年的城市体检工作收集和积累了海量多样数据，为城市体检评估关键技术研究提供了坚实的数据基础，主要包括基础地理、现状调查、业务专题和社会网络等多种时空大数据。基础地理数据包括广州市域范围（7 437km2）内历年系列比例尺地形图（1∶500/1∶2 000）、政务电子地图、地形地貌、遥感影像等数据；现状调查数据包括国土调查（三调）、四标四实、土地利用现状、土地变更调查、地下管线、POI等数据；业务专题数据具有较强的空间位置信息，包括行政区划、建成区、交通路网、公共服务设施、园林绿化等数据；社会网络数据包括微博、论坛、信令、迁徙等互联网数据。

3 关键技术

3.1 指标数据自动化空间落图

本文依托地名地址匹配引擎[5]和百万级标准地址库，实现了城市体检评估指标数据在空间上的自动化精确定位，将文字性描述地址与其地理位置坐标建立对应关系，支持对Excel格式或文本格式数据的快速匹配，生成矢量化数据（SHP），解决了指标数据空间化难题。

3.2 高性能GIS时空大数据运算

利用基于HBase的高性能分布式Key-Value存储方案和GeoServer发布WMS、WFS服务，通过Docker、Ngnix将GeoServer虚拟化并作反向代理，综合运用容器、时空大数据分布式存储[6]、空间大数据引擎集群等，实现时空大数据（千万级以上）快速检索计算、秒级统计分析等。

3.3 时空大数据挖掘与科学模型

构建多源异构时空大数据包括资源汇聚、存储管理、清洗处理、挖掘分析等步骤[7]。围绕城市体检评估，通过科学模型分析[8]（可达性、均衡性、适应性等）发现城市发展不充分不平衡的问题。

3.4 时空大数据可视化展示

结合时空大数据可视化分析展示技术[9]，集成地图、图表、数据表格、分类计算、动力图、热力图、气泡图等，实现时空大数据的可视化分析展示，快速探索并揭示数据背后的知识和规律。

4 实践应用

4.1 城市开发强度测算

城市开发强度为市辖区建成区内建筑面积与建成区面积的比值，反映了土地综合开发水平，是城市化发展阶段与健康评判的重要指标。城市开发强度的测算流程为；①将行政区与建成区进行叠加计算，得到落在行政区内的建成区图斑，再计算各级行政区范围内的建成区面积；②对全市建筑数据[10]进行处理，包括分层面处理、楼层信息、分层面面积计算等；③将行政区与处理后的建筑数据进行叠加，得到落在各行政区内的建筑图斑，并进行统计计算；④计算市—区—镇街不同层级的城市开发强度指标。以白云区为例，城市开发强度分布如图1所示。

图1 城市开发强度分布图（白云区）

4.2 高层高密度住宅评估

高层高密度住宅（容积率≥3.5的居住小区）已成为大多数城市新建住宅的主要形式。高层高密度住宅能节约土地，但更消耗资源，还会带来其他问题，如建设耗材多、能耗高、火灾扑救难、邻里关系薄弱、通风较差等。高层高密度住宅的评估流程为；①利用建成区和数字化现状图提取建成区内的居住用地图斑；②叠加房屋面数据，计算居住用地图斑的容积率。以白云区为例，高层高密度住宅分布如图2所示。

图2 高层高密度住宅分布图（百云区）

4.3 社区生活圈评估

围绕教育、文化、体育、养老、医疗、政府等公共服务设施[11-12]的覆盖性、均衡性和服务能力，本文对社区生活圈内（15 min/30 min）公共服务设施的分布情况进行了评估，从而完善步行尺度的多样化社区服务。公共服务设施覆盖性均衡性评估结果如图3所示。

图3 公共服务设施覆盖性均衡性评估

5 结 语

城市发展产生的时空数据是海量的，在大数据下进行高效科学的城市体检评估有助于准确判断“城市病”问题和精细化城市治理[13]。本文探索了在时空大数据环境下进行城市体检评估的关键技术，并成功应用于广州市城市体检指标的计算分析中，为实现“一年一体检、五年一评估”提供了技术支撑，具有较好的可操作性和实用性。