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公共资源均等化建设实践

2023-08-29 106 上传者：管理员

摘要：为了合理提高城市公共资源的利用效率，为城市公共资源的精准规划提供有益思路，借助网络Voronoi图和时空行为模型，将地理空间信息与城市人口画像相匹配，绘制15分钟生活圈，设置基本公共服务设施点均等化评价体系，并选取了上海市某些15分钟生活圈开展资源分布的试点研究，探索可落地的均等化策略，为特大城市科学提高基本公共服务均等化水平提供了有益的参考。

关键词：
15分钟生活圈
公共服务均等化
城市空间人口画像
时空行为模型
网络Voronoi图
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1、引言

基本公共服务设施是基本公共服务的空间载体，其均等化发展程度决定了全体公民是否能公平可及地获得大致均等地基本公共服务[1]。《“十四五”公共服务规划》中明确提出，“到2025年基本公共服务均等化水平明显提高，到2035年基本公共服务实现均等化”，要统筹经济社会发展水平和财政承受能力等因素，推动基本公共服务达标，并实现动态调整。

在考虑均衡配置原则的指导下，城市基本公共服务设施的空间配置应当注重服务单元内的基本公共服务设施的数量、种类供给与人民群众需求的关系。本文结合地理信息系统(Geographic Information System,GIS)与大数据技术，基于网络Voronoi图和时空行为模型，为衡量城市基本公共服务均等化相对程度提供新技术思路，并以上海重点区域的15分钟生活圈为对象，对养老和体育类基本公共服务设施的分布以及数量供给现状开展试点，探索配置优化策略，为推进基本公共服务均等化目标实现奠定坚实基础。

2、研究思路

利用大数据分析技术，通过地理位置信息和POI(Point of Interest，信息点)数据划定社区生活圈，并刻画对应生活圈内的市民需求，开展时空匹配性分析，探索城市基本公共服务均等化相对程度的衡量方法。

技术路线主要可分为以下5个步骤，如图1所示：

(1)确定研究范围与对象；

(2)划分城市空间区域：利用城市地理数据以及交通数据，采用基于水流扩展思想的等时线生成方式，绘制社区15分钟生活圈；

(3)获取城市空间人口需求：通过时空聚类算法和时空序列预测算法，搭建城市空间人口画像体系，以标签化的方式确定各城市空间对公共服务设施的实际需求规模；

(4)获取区域设施供给现状：将上海市公共服务设施点加载到GIS中，进行空间连接，形成“生活圈—设施点”的属性表，统计当前各城市空间基本公共Government

服务设施的供给情况；

(5)评价指标与结果可视化：设计评价方法和评价指标，并以某重点区域为试点对象，分析其养老和体育类公共服务设施供给配置现状，发现当前规划建设中可能存在的优化点，并提出可能性方案建议，为推进基本公共服务均等化目标实现奠定策略基础。

3、技术路线实施

3.1选定数据源

为了使数据范围及类型覆盖面能够更充分的满足研究需求，进而得到更完善的15分钟生活圈以及城市需求画像，本文主要用到的数据主要包括但不限于：道路数据、POI数据、地理地貌数据、城市空间人口画像数据。

(1)道路数据：本文基于开源地图(Open Stree Map,OSM)，获取上海全市的城市道路、市区杂路等数据，作为后续设施可达模型的基础数据。

(2) POI数据：通常称作兴趣点，泛指一切可被抽象为点的地理实体，每个POI数据点都是包含名称、地址、经纬度坐标、类别等丰富属性的点状空间数据，可对城市基本公共服务均等化研究提供空间数据支持[2]。本文利用互联网电子地图的POI数据，并参照DG/TJ 08-55-201《城市居住地区和居住区公共服务设施设置标准》，结合《上海市15分钟社区生活圈规划导则》相关规定，对POI数据进行识别和分类，以测量各类公共服务设施空间配置特征。

本次研究数据获取了“养老福利、医疗卫生、教育、文化、体育、商业、市政、绿地”八大类相关设施点，共32小类POI数据，见表1。

(1)数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据：即数据高程模型，是数字地形模型的一个分支。DEM数据通过一组有序数值阵列形式，实现对地形曲面的数字化模拟的地形模型，可用来补充道路数据与POI数据中地表的高程、坡度、坡向，计算可达范围。

(2)城市空间人口画像数据：是基于区域、互联网大数据以及行为位置信息等，计算得出的数据标签。可用于综合识别出城市各类人群基本特征、空间行为特征和数量规模，支撑城市各空间对基本公共服务需求的分析。

3.2基于网络Voronoi图的15分钟生活圈绘制

生活圈是基于居民日常需求差异，在一定交通方式下的资源获取范围，体现了使用者的需求层次性[3]。相较于传统居住区，生活圈的规划理念以人为本，按照不同时间尺度，可以将其分为5分钟生活圈、10分钟生活圈、15分钟生活圈等。其中，根据《上海市15分钟社区生活圈规划导则》规定，15分钟生活圈已经成为上海社区生活的基本单元，是落实人民城市建设理念，提升人民获得感、幸福感和安全感的重要抓手[4]。

等时线是由出发点出发，在相同的时间、空间约束下所能达到的所有点连线而得到的连线，是空间可达性的一种重要度量方式，也是得到15分钟生活圈的基础。本文以居民步行为主，采用基于水流扩展思想的等时线生成方式，通过将上海道路网络进行栅格化处理，建立网络栅格模型，并在进行路径扩展时，叠加约束条件，得到以出发点为中心的网络Voronoi图[5]。该方法相对其他算法，同时考虑了地理实体的几何属性，以及道路等级、通行条件等非空间属性，使得结果更接近于实际情况。另一方面，此算法的可扩展性也比较强，可根据研究内容灵活的增减路径扩展时叠加的约束条件。约束条件可从以下3类考虑：

(1)移动条件约束：移动对象的出行方式(如步行、骑自行车、自驾等)直接表现为移动对象的速度的变化，移动速度越快，理论上路径扩展规模应越大；

(2)道路网约束：需考虑交通拥堵程度、道路通行方向限制(车辆在某道路方向上是否能通行)、道路通行能力(道路等级越低，通行成本通常相对越高)等；

(3)地形约束：地形作为道路自然区位因素，会直接影响空间实际可达范围，可引入DEM数据，将高程数据与道路网进行叠加，根据不同的坡度和地形起伏度设置不同成本值，最终得到总的地形行进成本值。

完成网络Voronoi图的生成后，再以分钟为阻抗，找到5分钟、10分钟、15分钟分钟等时区域边界，即可得到相应时间内的生活圈。图2为15钟生活圈的绘制流程。

3.3基于时空行为模型的城市空间人口画像获取

为了探索以人为中心的公共服务设施配置情况，需要搭建城市空间人口画像体系。通过收集和分析不同城市空间居民的人口属性如性别、年龄等相对稳定的信息，以及行为偏好、位置信息等行为数据，以标签化的方式勾勒出居民的综合特征和轮廓。通过不同的标签，识别城市各类人群，总结不同人群的差异化特征，进而确定各城市空间对公共服务设施的实际需求规模。

3.3.1城市空间人口标签体系

标签体系是以数据为手段，体系化、结构化地形容物理世界中的人、物以及关系。通过搭建标签体系，将不同城市空间的人群按照其本质属性和特征分层分群，并统计各标签体系中每一构成元素。经过多次迭代建设，对城市区域和各类人群进行计算刻画，形成城市空间人口画像体系，见表2。

3.3.2获取城市空间人口画像

本文使用2021年上半年某超大型在线社交网络的人口基本属性数据以及基于位置服务(Location Based Service,LBS)数据，选用基于密度空间的时空聚类算法，以及基于时间变化匹配数据的时空序列预测算法，分别用于提取居民有效停留点和识别停留点行为。城市空间人口画像的生成流程如图3所示。

步骤一：采集并汇总基础数据，用到的数据包含但不限于城市区域数据、POI数据、LBS数据、人口基本信息等；

步骤二：对基础数据进行数据清洗，去除部分无效数据或漂移数据，并引入基于LOF离群点检测的K-means算法，在空间维度过滤远离中心的、可能会干扰后续提取停留点的噪声点，只保留后续进行停留点提取的轨迹点；

步骤三：采用ST-DBSCAN聚类算法，其中控制因素为时间与空间两个因素，根据定义的距离和最短时间间隔阈值，识别停留点；

步骤四：利用隐马尔科夫模型，对步骤三识别出的停留点进行停留点行为识别，并使用POI数据对识别结果进行进一步的校核，提高识别精度；

步骤五：结合人口基本数据以及识别出的行为数据，计算并生成人口个人标签，形成人口个体画像；

步骤六：基于人口个体画像数据，结合城市空间人口标签体系，计算得到城市空间人口画像数据，用于统计城市各类地理空间的居住人口、工作人口数量，并对各类人口的性别、年龄、人生阶段进行了细分，以明确需求情况。

4、评价方法与指标设计

4.1评价方法

可按照两级评价原则对基本公共服务的均等化程度进行评价：第一级是对最低配置标准的满足度测量；第二级是在满足最低配置标准的条件下，再通过“四象限法”，对公共服务设施配置的充足度进行对比测量。

(1)基本公共服务设施的最低配置标准：根据DG/TJ 08-55-201中规定的布局原则和各类设施的配置指标以及上海市常住人口数，即可转换得到。结果见表3。

(2)按照“四象限法”，根据需求人口数与人均设施配比数量两个属性，将均等化情况划分成“标杆示范区”“亟需发展区”“资源富裕区”“潜力发展区”4种分类。各区分类特征见表4。

4.2指标设计

参考DG/TJ 08-55-201规定，对于在设施数量和人口数量方面制定了以下3个分析指标：

(1)基本公共服务设施数量：简称设施数量，指在该区域中对应的教育、文化、体育、医疗卫生、养老福利、商业、绿地、市政八类公共服务分类下的服务设施数量总和；

(2)居住人口数量：简称人口数，是指该区域的居住人口数量，不包含流动人口和工作人口；

(3)每万人均基本公共服务设施配置数量：简称每万人设施数量，是指某区域内为每一万居住人口平均配置的基本公共服务设施数量。单位为个/万人，公式为：(设施数量/人口数)×10 000。

5、资源优化试点

以建筑密度和容积率为主要指标，选取上海人口密度较高的区域作为重点区域进行落地探索，以地理中心点为出发点，划分15分钟生活圈，对养老和体育类基本公共服务设施的分布进行分析。对不同资源配比区，应进行不同的策略的资源调整：

(1)对缺乏特定公共设施的区域，通过分析居民结构和分布特征，结合已有设施的服务能力，联结相邻区域的相关分析，及时规划建设或共享启用新的公共设施。

(2)对于特定公共设施富裕的区域，考虑与其自身或相近区域的缺口类公共设施进行跨类共享，实现公共资源的活化。通过规划多层级、多类型的跨层跨域跨类规划，形成网状、动态的资源共享模式，快速提升城市公共服务能力。

(3)发展五大新城是加快城市转型，凸显发展后劲，展现上海整体优势的重要举措，需要整体规划，产城融合，快速导入人口，发挥综合性节点功能。在规划中，可以吸收其他区已有的优质建设经验，形成教育、医疗、市政、文化等各类资源的综合配套建设。

以某重点区域A为例，在对区域A在15分钟生活圈内的养老和体育设施的需求和供应现状进行对比后，发现该区域当前体育类公共设施需求相对较少，但供应数量较多，属于“资源富裕区”；而养老类公共设施服务供应相对当前居民需求量来说缺口较大，处于“亟需发展区”，见图4 a。考虑到富裕出的设施复用可以快速填补其他类设施的需求缺口，建议结合各体育设施的具体情况和养老需求的分布进行规划研究，提出下一步可落地性建议。本文仅在空间分布上对体育资源的复用提出示意，见图4 b。Government

6、结语

本文是基于基本公共服务设施点POI数据，利用大数据技术，通过构建15分钟生活圈、获取城市需求画像，设计基本公共服务设施点均等化的评价体系，更精准地对上海市重点区域的社区公共服务设施均等化程度进行量化评价，形成“以人为本”的配置思路，使公共设施的规划从原有的按投入资源规划，逐步转变为按需规划，精准满足居民的各类公共需求，“微创式”优化城市功能，快速提升城市软实力。

参考文献:

[1]李阿萌,张京祥.城乡基本公共服务设施均等化研究评述及展望[J].规划师, 2011, 27(11):5-11.

[2]崔真真,黄晓春,何莲娜,等.基于POI数据的城市生活便利度指数研究[J].地理信息世界, 2016,23(3):27-33.

[3]何浪,刘恬,李渊,等.生活圈理论视角下的贵阳市保障性社区公共服务便利性研究[C]//新常态:传承与变革——2015中国城市规划年会论文集.贵阳:中国城市规划学会, 2015.