基于城市空间复杂性关系的城市体检方法研究
王凯(1963-),男,江苏南通人,博士,教授级高级城市规划师,研究方向为城镇化、区域规划、区域与城市规划理论方法等。E-mail: wangkai@163.com |
收稿日期: 2024-06-07
修回日期: 2024-09-14
网络出版日期: 2024-12-26
基金资助
“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFC3800204)
Research on urban health check methods based on the complexity of urban spatial relationships
Received date: 2024-06-07
Revised date: 2024-09-14
Online published: 2024-12-26
基于城市空间的复杂性关系,提出以空间多尺度性、空间形态与空间多样性三类空间基本属性为主线,建立城市整体性体检指标体系框架,为精准识别城市人居环境领域的问题提供了一套方法和工具集。具体指标的设定除了考虑三类空间基本属性外,还需要注重以下三个方面的要求:一是要明确指标所对应的物质环境、生态服务、社会经济三大子系统群,便于在后续问题诊断环节建立与城市空间基本属性的相关关系;二是要考虑长周期影响因素和短期受人类活动干扰因素两方面影响,科学确定两者指标数量的比例关系;三是要考虑地域性因素对指标体系标准阈值的影响。基于整体性体检指标框架,提出问题诊断的工具集,包括多尺度联动的指标分析方法,涉及空间形态的多指标关联性分析法、面向空间差异性的多维聚类法。通过大样本微观单元的多指标分析,并从宏观层面上进行汇总统计,可以识别影响城市可持续发展的关键阈值。
王凯 , 徐辉 , 骆芊伊 , 翟健 , 李长风 , 李昊 , 贾鹏飞 , 王伊倜 , 李倩 , 茅明睿 . 基于城市空间复杂性关系的城市体检方法研究[J]. 自然资源学报, 2025 , 40(1) : 91 -103 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20250106
This paper delves into the interrelationships between urban spatial characteristics and mechanisms. It further proposes a framework for establishing a comprehensive assessment index system for urban spaces with multiscale, spatial form, and spatial diversity as the main attributes. This framework provides a methodology and toolset for the precise identification of problems in the area of living environment. In addition to considering the three basic spatial attributes, the setting of specific indicators needs to address the following requirements: firstly, clarifying the three major subsystem groups corresponding to the indicators—material environment, ecosystem services, and socio-economic aspects—to establish relationships with the basic attributes of urban spaces in subsequent diagnostic stages; secondly, considering the long-term influencing factors and short-term disturbances from human activities in determining the proportional relationships of these indicators scientifically; thirdly, taking into account the regional factors' impact on the threshold values of the index system standards. Building on the comprehensive assessment index framework, this paper proposes a toolset for problem diagnosis for urban spatial issues, encompassing a multi-scale interactive indicator analysis method, a multi-index correlation analysis method involving spatial form, and a multidimensional clustering approach tailored to spatial variations. This research identifies key thresholds influencing urban sustainable development through extensive statistical assessments of indicator values about large samples of micro-units.
Key words: complexity theory; urban health check; multi-level linkage; basic unit
表1 涉及四个空间尺度的城市体检指标Table 1 Urban health check indicators covering four spatial scales |
指标维度 | 序号 | 指标项 | 体检内容 | 数据获取方式 | |
---|---|---|---|---|---|
住房 | 安全耐久 | 1 | 存在结构安全隐患的住宅数量/栋 | 依托第一次全国自然灾害综合风险普查房屋建筑和市政设施调查数据成果,对住宅结构安全状况进行初步筛查,查找住宅的结构安全问题 | 调取第一次全国自然灾害综合风险普查房屋建筑和市政设施调查数据或其他相关专项工作数据、小区物业了解情况并调取相关资料、社区管理员现场调研填报、专业机构检测等 |
小区(社区) | 设施完善 | 16 | 新能源汽车充电桩缺口数/个 | 按照《电动汽车分散充电设施工程技术标准》《完整居住社区建设标准(试行)》等标准,查找现有充电桩供给能力与小区居民新能源汽车充电需求的差距,以及充电桩在安装、使用、运维过程中存在的问题 | 社区管理员或专业人员现场调研填报 |
街区 | 功能完善 | 25 | 公园绿化活动场地服务半径覆盖率/% | 按照“300 m见绿,500 m米见园”以及公园绿地面积标准要求,调查分析公园绿化活动场地服务半径覆盖的居住用地面积,占所在街道居住用地总面积的百分比,查找公园绿化活动场地布局不均衡、面积不达标等问题 | 遥感解译数据、行业部门调查统计数据,街道管理员或专业人员现场调研复核 |
城区(城市) | 生态宜居 | 30 | 城市生活污水集中收集率/% | 按照城市生活污水集中收集率不低于70%的目标,调查分析生活污水集中收集效能的影响因素,查找城市污水收集管网建设改造、运维等方面的差距和问题 | 官方统计数据、行业部门调查统计数据 |
注:数据来源于《中华人民共和国住房和城乡建设部城市体检工作手册》。 |
表2 城市体检指标体系的构建方法 ②Table 2 Construction method of urban health check index system |
一级维度 | 表征指标 | 监测指标 | 监测指标的相关属性 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
涉及空间基本属性 | 涉及空间关联属性 | 是否具有长期敏感 | 是否受人类活动扰动敏感 | 是否衔接区域城镇化分区 | |||
绿色与低碳 | 涉及城市总体生态环境、资源利用状况等 | 城镇开发边界管控与合理的密度、强度分区 | 多样性 空间形态 | 物质环境 | 否 | 否 | 否 |
整体性、系统性、连通性生态网络 | 多尺度性空间形态 | 生态服务 | 是 | 是 | 是 | ||
生物多样性与珍稀动植物保护 | 多样性 | 生态服务 | 是 | 是 | 是 | ||
集约、高效、循环水系统和海绵城市 | 多尺度性空间形态 | 生态服务 | 是 | 否 | 是 | ||
建筑材料、生活垃圾、废弃物的资源化利用 | 多尺度性 | 物质环境 | 否 | 否 | 否 | ||
建筑、交通等领域碳减排 | 多尺度性 | 物质环境 | 否 | 否 | 否 | ||
绿色交通体系与小汽车控制 | 多尺度性 | 物质环境 | 否 | 否 | 否 | ||
繁荣与创新 | 经济增长率与就业率等 | 对外交通便捷与物流体系建设 | 多尺度性 | 物质环境 社会经济 | 是 | 否 | 是 |
引导适度功能混合与规划足够共享空间 | 多尺度性多样性 | 物质环境社会经济 | 否 | 是 | 否 | ||
有适度比例的小街区、密路网空间 | 多样性 空间形态 | 物质环境 | 是 | 否 | 否 | ||
“第三空间”密度 | 多样性 | 社会经济 | 是 | 否 | 否 | ||
健康与宜居 | 城市密度、强度及人类健康指数 | 完整居住社区和15分钟生活圈居住区 | 多尺度性 | 物质环境 社会经济 | 否 | 否 | 否 |
健康舒适的开敞空间与绿道 网络 | 多尺度性 空间形态 | 物质环境 | 否 | 否 | 是 | ||
都市农业和社区共同缔造 | 空间形态 | 生态服务 | 否 | 否 | 是 | ||
人文与包容 | 文化活动丰富与多样,老年人、低收入人群比例等 | 物质与非物质文化遗产保护 | 多样性 | 社会经济 | 是 | 是 | 是 |
丰富而多元的景观风貌与艺术空间 | 多样性空间形态 | 社会经济 | 否 | 是 | 否 | ||
覆盖弱势群体与特殊人群的住房与公共服务、无障碍系统 | 多样性 | 物质环境 社会经济 | 否 | 是 | 否 | ||
公众参与度与社区志愿者数量 | 多样性 | 社会经济 | 否 | 否 | 否 | ||
安全与韧性 | 人员财产及社会经济年度损失情况 | 绿色生态基础设施系统 | 多样性 空间形态 | 生态服务 | 是 | 否 | 是 |
整体设施系统与重要功能区的稳定性与抗风险能力 | 多尺度性 多样性 空间形态 | 物质环境 | 是 | 是 | 是 | ||
关键服务部门和应急系统的保障性 | 多尺度性 | 物质环境 | 是 | 否 | 否 |
表3 城市规划中经常采用的空间单元一览表Table 3 List of spatial units often used in urban planning |
空间单元 | 空间尺度出处 | 空间范围/km2 |
---|---|---|
功能分区 | 按照主导功能的城市组团单元,如商业中心区、大型居住区、产业园区、仓储物流园区等 | 20~50 |
城市组团 | 城市规划中职住相对平衡,功能服务体系完善,具有一定的生态隔离廊道的城市空间 | 20~50 |
雨水排水分区 | 《城市排水工程规划规范》GB50318-2017 | 根据水脉格局、地势、用地布局等综合划定 |
街区层面 控规单元 | 根据《首都功能核心区控制性详细规划(街区层面)2018—2035年》《北京城市副中心控制性详细规划(街区层面)2016—2035年》等综合判断 | 老城区:1.5~3.0 中心城区:2.0~4.0③ 新城:3.0~5.0 |
地块层面 控规单元 | 根据各地控制性详细规划综合判断 | 老城区:<1.0 中心城区:<1.5 新城新区:<2.0 |
交通小区 | 老城区:<1.0 中心城区、新城:<2.0 城市边缘:5.0~10.0 | |
15分钟生活圈居住区 | 《城市居住区规划设计标准》GB50180-2018 | 2.0~3.0 |
5~10分钟生活圈居住区 | 《城市居住区规划设计标准》GB50180-2018 | 0.3~0.5 |
表4 基于空间关联性的城市体检分析工具集Table 4 Analytic toolkit of urban health check based on spatial connectivity |
分析切入点 | 分析工具 | 涉及相关空间规律及通用模型算法 | 主要应用场景 |
---|---|---|---|
空间多尺度 | 问题台账—问题清单汇总法 | 幂律指数下的各类设施、要素在不同空间尺度下的分配/汇总关系泰森多边形供需有效匹配法④ | 识别关键问题,识别主要问题的子系统 |
空间形态 | 指标关联分析法 | 相关性矩阵回归法、OLS模型、GWR地理加权模型、主成分分析方法、随机森林等 | 识别影响空间可持续演化/子系统演化的主要指标,确定主要影响指标的关键阈值 |
空间差异性 | 多维聚类法 | K-means聚类、自组织地图(Self-Organization Map)等多维聚类方法 | 从整体结构上找到问题地区,微观尺度上识别重点的问题单元 |
表5 城市活力各项指标之间的相互关系Table 5 Interrelationships among the indicators of urban vitality |
指标 | 短期人口吸引量 | 游客活跃人口 | 小微企业数量 | 小微企业密度 | 夜间活跃人口 | 高新技术企业数量 | 创新型企业密度 | 路网密度 | TOD指数 | 创意活动频率 | 社交网络活跃度 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
短期人口吸引量 | 1 | ||||||||||
游客活跃人口 | 0.94 | 1 | |||||||||
小微企业数量 | 0.83 | 0.82 | 1 | ||||||||
小微企业密度 | 0.59 | 0.59 | 0.46 | 1 | |||||||
夜间活跃人口 | 0.9 | 0.88 | 0.94 | 0.53 | 1 | ||||||
高新技术企业数量 | 0.78 | 0.75 | 0.84 | 0.39 | 0.85 | 1 | |||||
创新型企业密度 | 0.66 | 0.62 | 0.6 | 0.42 | 0.67 | 0.86 | 1 | ||||
路网密度 | 0.58 | 0.56 | 0.43 | 0.66 | 0.5 | 0.32 | 0.28 | 1 | |||
TOD指数 | 0.56 | 0.54 | 0.51 | 0.23 | 0.6 | 0.48 | 0.41 | 0.3 | 1 | ||
创意活动频率 | 0.74 | 0.73 | 0.92 | 0.36 | 0.9 | 0.92 | 0.68 | 0.34 | 0.53 | 1 | |
社交网络活跃度 | 0.83 | 0.88 | 0.78 | 0.56 | 0.89 | 0.65 | 0.46 | 0.51 | 0.46 | 0.68 | 1 |
注:数据来自中国城市规划设计研究院《中国城市繁荣活力报告2020》。 |
图3 北京、上海、广州、深圳商业街区(含商务区)的聚类结果分布对比Fig. 3 Comparison of the distribution of clustering results of commercial districts (including business districts) in Beijing, Shanghai, Guangzhou and Shenzhen |
表6 大城市中心城区街区单元的推荐规划参数(对标上海、深圳中心城区)Table 6 Recommended planning parameters for urban block units in central areas of major cities (benchmarking Shanghai and Shenzhen central areas) |
街区单元分类 | 指标方向 | 控制与引导指标 |
---|---|---|
商业街区(含商务区) | 道路网络 | 含主次支在内的路网密度集中在10~15 km/km2之间,支路网间距120~150 m |
开发强度 | 容积率集中在2.8~3.5之间 | |
建筑密度集中在35%~40%左右 | ||
公共设施配套 | 公交覆盖率应达到90%以上 | |
公园绿地覆盖率应达到90%以上 | ||
住宅区(集中连片) | 道路网络 | 含主次支在内的路网密度集中在8~10 km/km2以上,支路网间距200~250 m |
开发强度 | 容积率集中在1.8~2.5之间 | |
建筑密度在25%~35%之间 | ||
公共设施配套 | 公交覆盖率应达到75% | |
公园绿地覆盖率应达到80%以上 | ||
产业园区(含创意园区) | 道路网络 | 主次支在内的路网密度集中在8~10 km/km2以上,支路网间距200~300 m |
开发强度 | 容积率集中在1.9~2.6之间 | |
建筑密度集中在30%~35%之间 | ||
公共设施配套 | 公交覆盖率应达到65%以上 | |
公园绿地覆盖率应达到85%以上 |
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