常州市城市体检智能评估系统研究与应用_张春敏.pdf

2023 年 2 月第 1 期城市勘测Urban Geotechnical Investigation SurveyingFeb2023No1引文格式:张春敏，鲍秀武，张楼香等 常州市城市体检智能评估系统研究与应用 J 城市勘测，2023(1):1822文章编号:16728262(2023)011805中图分类号:P208文献标识码:A常州市城市体检智能评估系统研究与应用张春敏*，鲍秀武，张楼香，刘也*收稿日期:20220418作者简介:张春敏(1981)，女，硕士，正高职高级工程师，主要从事测绘信息化、时空大数据挖掘、三维数字城市建设等方面的研究与应用。Email:632921229 qqcom基金项目:住房和城乡建设部科学技术项目:基于时空大数据的城市体检评估研究 以常州市南大街街道为例(2018K8051)(常州市测绘院，江苏 常州213003)摘要:随着城市体检评估的深入研究，如何充分利用信息化手段实现体检工作的常态化和智能化转型成为关键。本文以常州市为例，依托于常州市国土空间基础信息平台，开发集“数据采集、指标构建、模型分析、体检评估、专题应用”于一体的城市体检智能评估系统，实现模块化配置评估内容、体检指标“一张图”展示及城市发展健康评估等功能，从而为精准诊断“城市病”、精细化管理城市提供科学决策支持，确保“一年一体检、五年一评估”机制的长效运行。关键词:城市体检;指标体系;评估系统;指标模型1引言为全面贯彻落实中央城市工作会议精神和中共中央、国务院关于推动人居环境高质量发展的要求，住房和城乡建设部积极开展城市体检试点工作，重点围绕生态宜居、健康舒适、安全韧性、交通便捷、风貌特色、整洁有序、多元包容、创新活力 8 个方面和社会满意度调查进行体检评估1。国内众多学者就此纷纷开展城市体检研究25。然而，城市体检评估的结果往往以传统纸质报告的形式出具，直观性差，结果的可利用率不高6;而且由于基础数据分散、汇集方式不统一，主管部门不仅需要每年对外部数据进行收集整理，还常常遇到数据版本不统一、时效性差等问题，直接导致指标计算结果偏差，极大影响评估工作的推进和评估结果的真实性、准确性。为解决这些问题，北京、广州等城市搭建全覆盖体检评估信息平台，实现各项指标的实时监测，显著提高了城市体检的工作效率7，8。为了统一管理及动态更新常州市城市体检工作，本文在对南大街街道进行体检评估后9，提出建设城市体检智能评估系统，满足从数据管理、处理到成果展示的完整需求，通过体检指标的动态更新与分析、“一张图”展示体检成果，实现透彻感知、智能决策的智慧城市信息集成，为国土空间规划编制和城市精细化管理提供重要的基础支撑。2建设内容及总体架构2.1建设目标本系统以 WebGIS 技术、时空大数据挖掘技术、数据库技术、网络技术为支撑，依托于常州市国土空间基础信息平台，充分发挥平台的数据资源、管理共享服务优势，围绕体检指标建立、模型分析及综合评估等环节展开，建设统一规范的常州市城市体检智能评估系统，实现体检工作的智能化和信息化管理。其总体建设目标分为:(1)建立通用性、动态性的城市体检指标数据库。根据常州市的实际情况和矛盾比较突出的方面，依据相关标准及建库规范，构建体检指标数据库，实现对体检成果数据统一管理、动态更新，形成城市体检工作统一的数据底板。(2)建立城市体检智能评估系统，实现城市体检相关工作的网络化处理、综合查询、空间分析、“一张图”展示。2.2设计原则城市体检智能评估系统的开发，遵循实用性和先进性原则、可靠性和友好性原则、共享性和兼容性原则、安全性和保密性原则。从用户需求出发，在广泛需求调研的基础上，全面整合现有平台的建设资源，充分考虑系统集成和数据共享，采用先进的技术和方法，确保系统能满足用户的实际需求，同时建立安全保护机制，提高系统的安全性、完整性和保密性。第 1 期张春敏，鲍秀武，张楼香等.常州市城市体检智能评估系统研究与应用2.3总体框架设计系统采用主流的 SOA 架构，由用户层、应用层、平台层、数据层和基础层五部分组成，其总体构架如图 1所示。图 1系统总体框架基础层是系统搭建的基础保障，为系统运行提供软硬件与网络环境，支持体检数据和结果的存储、共享、传输及兼容现有业务系统等。数据层是针对体检内容和用户需求建立数据资源库和体检指标数据库，负责数据的存储、处理和转换，为后期体检指标计算和信息挖掘提供数据支撑。平台层是将体检智能评估系统嵌入国土空间基础信息平台，基于平台提供地图服务、接口服务、数据服务等。应用层实际是应用系统的建设层，即功能管理层。通过具体的功能平台和运维系统的支持，实现体检指标数据的管理、体检成果的“一张图”展示、综合体检评估及监测预警。用户层面向与城市体检相关的各级管理部门和社会大众，根据不同用户的需求，设置相应的访问权限。3功能设计与实现3.1体检指标设计体检指标是城市体检数据库和智能评估系统建设的关键，住建部为此从 8 个维度设置了体检指标要求，涵盖生态、生产、生活等方面。常州市城市体检智能评估系统在此基础上，结合自身的具体情况，按照指标可比、可量、可行的原则，建立具有常州特色的体检指标体系，如图 2 所示。将指标按照性质分为基础指标和考核指标，基础指标用于人口、住房、公共设施、道路交通、城市安全等维度的城市运行状态的实时监测评估，考核指标则用来对政府各部门分解任务和进行绩效考核。图 2体检指标体系3.2模型体系设计为实现城市体检，需根据选定的基础指标建立相应的详细指标体系及指标模型用于数字化评估。根据城市现状，查找相关文献资料，制定符合实际情况的模型计算算法，通过地理空间分析、统计分析、机器学习等方法，构建城市体检评估模型，实现模型的建立、计算和处理。通过对大量数据进行体检评估，与上报的体检评估结果进行比对，不断进行模型的优化和深度学习，提升评估模型的准确度。当同一指标的上报数据和实时数据计算结果偏差率过大时，立即形成通知反馈，系统在接到反馈后，对上报数据和实时数据进行校核，并确定最终的结果(图 3)。经过大量模型训练，实现体检的智能化评估，将体检评估从“被动统计”向“主动挖掘”转变。图 3体检数据分析流程图3.3功能设计常州市城市体检智能评估系统充分利用了常州市国土空间基础信息平台现有的技术成果，为系统提供全市覆盖、内容完整、动态鲜活的自然资源和规划空间基础数据资源，同时拥有基础地理数据库及平台、标准规范体系、应用与部署集成等功能，免去了系统前期的资金投入，为系统的接入提供了有效的技术途径。系统在功能上包括六大模块，分别为:数据管理模块、指标采集模块、体检评估模块、一张图展示模块、系统维护模块和应用模块，如图 4 所示。91城市勘测2023 年 2 月图 4系统功能模块数据管理模块是面向市区街道数据管理部门，构建数据库建库、质检、入库更新的自动化工具，采用“分布存储、集中管理”的方式，实现对时空大数据的清洗、校核、编辑、日常更新入库及存储，保证数据的准确性、可靠性和现势性。指标采集模块是通过在线填报、原有空间数据自动提取、系统对接等多种方式实现指标数据的采集，支持分级审核和确认，保证指标数据的实时更新和准确性。体检评估模块，运用空间分析和机器学习技术，开发模型算法，实现城市体检指标的定量空间分析，为体检报告的编制提供可靠数据支撑。一张图综合展示将体检评估的结果进行可视化展示，用二、三维地图反映空间分布，用颜色和线型反映信息的内容，实现“以图代数”。系统维护模块是面向系统管理员，提供对信息系统的操作管理功能，包括信息管理、权限维护、系统日志流程配置及安全控制。应用模块包括个性化专题服务、数据托管服务、地理信息公共服务移动应用及接口服务。3.4功能实现常州市城市体检智能评估系统，以体检指标数据库为基础，结合国土空间基础信息平台上的各类共享数据资源，提供在线的、可交互的体检成果的可视化服务，实现了城市规划管理监测预警、治理和智能决策。(1)数据管理和查询按照统一的数据标准要求，广泛收集基础地理信息数据、城市建设数据、普查数据、规划实施监督数据、城市运行大数据、互联网数据等，形成多源数据互为支撑、互为补充、互为校核的体检评估基础数据库，如图5 所示。图 5基础数据展示(2)指标数据采集该功能面向体检各责任部门，在进行城市体检工作前，技术支撑小组按照体检目录，在系统中配置好指标数据项，负责各指标的部门也可新增指标，对指标数据进行在线填报、上传、自动提取等，完成后系统将自动提交上级审核流程，审核通过后可确认入库，如图 6所示。图 6指标数据上传(3)体检评估综合利用统计分析、GIS 空间分析等方法建立相应的定量分析模型，直接对城市的人口、住房、公共设施、资源环境、道路交通等方面的运行健康情况进行评02第 1 期张春敏，鲍秀武，张楼香等.常州市城市体检智能评估系统研究与应用估，同时设置最大范围值，对超出阈值范围的指标自动预警提醒，并直接推送指标涉及的部门，图 7 为各体检指标模型列表。图 7体检指标模型列表(4)一张图展示运用可视化表达技术，将城市体检成果进行“一张图”展示、专题展示等，对每一个指标，系统会给出简单的文字介绍和评估结果的图表统计，同时进行不同维度、不同年份的对比，丰富指标内容，为城市体检专项评估做支撑。图 8、图 9 分别为体育设施服务半径成果展示和应急避难场所分布图展示。图 8体育设施服务半径成果展示图 9应急避难场所分布展示(5)系统维护该功能主要面向系统的管理员，实现对用户的管理和系统的安全控制，日常监控系统数据服务和接口应用情况，对数据服务和接口服务的访问权限和下载权限进行配置。以用户授权为基础，对不同的身份进行鉴别，设定每类身份对数据服务和接口应用的权限，避免用户的越权访问。(6)应用模块提供专题应用定制服务，用户可基于系统构建轻量级的专题应用，使用系统上的数据资源和成果，自由选择个性化的专题应用，为规划编制、执法督察、规划实施评估等提供应用服务，支撑国民经济和社会发展规划。4实施成效通过建设常州市城市体检智能评估系统，建立起了一套城市体检评估协调统筹机制，实现指标数据的多维度多尺度分析和综合评估，形成体检报告并提出综合性的意见和建议，为精准诊断“城市病”、精细化管理城市提供科学决策支持，主要成效包括:(1)通过指标体系与时空大数据的动态集成、指标模型定量分析和数据可视化，为常州市开展年度体检评估和动态维护提供技术支撑，确保“一年一体检，五年一评估”，促进体检工作的常态化、动态化。(2)城市体检智能评估系统是集数据管理、技术保障、应用支撑为一体的统一的基础支撑的平台，全力为规划一张图动态监测、资源监管、政务服务等应用提供信息和服务，同时通过指标数据统一化管理，大大减少对数据的重复投资，降低管理成本和使用成本，提高城市体检工作效率。(3)城市体检成果为城市规划建设管理决策提供基础支撑服务:根据体检结果，常州市委市政府提出老城厢复兴发展三年行动计划和大板房专项治理工程，整治街道环境、改善背街小巷通行性及沿街景观，持续增补公共开放区域，拓展宜人慢性空间，全力打造活力、人文、品质、宜居城厢，初步形成以“城市体检”发现问题、以“城市更新”治理问题的模式，为城市发展提供了新的思路和参考示范。5结语开发集“数据采集、指标构建、模型分析、体检评估、专题应用”于一体的城市体检智能评估系统，实现了常州市城市体检成果数据的统一管理和现势更新，形成“监测体检预警诊断治疗复查再监测”全周期管理，确保“一年一体检、五年一评估”机制的常态化运行;同时，辅助政府相关部门掌握城市发展建设情况，动态监测评估民生关注问题，大大提高城市管理和服务的水平与效率，加快城市治理精细化、智能化、12城市勘测2023 年 2 月标准化的进程，为智慧常州建设提供决策依据。参考文献 1 住房和城乡建设部住房和城乡建设部关于开展城市体检试点工作的意见(建科函 2019 78 号)Z 北京:2019 2 关丽，丁燕杰，刘红霞等 新型智慧城市下的体检评估体系构建及应用 J 测绘科学，2020，45(3):135142 3 林文棋，蔡玉蘅，李栋