基于城市体检数据的城市发展类型及指标分析方法及装置与流程

本发明涉及数据处理，具体涉及一种基于城市体检数据的城市发展类型及指标分析方法及装置。

背景技术：

1、城市体检是通过综合评价城市发展建设状况、针对性制定对策措施，优化城市发展目标、补齐城市建设短板、解决“城市病”问题的一项基础性工作。城市体检的出现和常态化机制的建立，比以往的规划评估更集中体现对规划实施监测、周期反馈、动态维护的诉求。在国土空间规划体系建立后的新发展时期，城市体检一如既往的发挥重要作用，服务于国土空间规划的实施监督环节，着力于及时揭示国土空间治理、城市功能布局中存在的问题和短板，完善国土空间规划编制、实施和维护，提升城市发展质量。

2、然而，当前并未形成系统化利用城市体检数据来分析城市状态、特征、问题的技术方法。主要体现在两个方面：一是，大多数城市参照2021年发布的《国土空间规划城市体检评估规程》或其他标准选取指标展开城市体检工作，这不置可否。《规程》普适性强，并鼓励各城市设置特色指标，具备一定的弹性空间。但是，其未对特色指标的制定和推荐指标的选取给出指导，导致多数城市直接照搬所有指标内容；二是，城市体检服务于规划的周期反馈、动态维护环节，零散的单个指标值分析不能直接反映城市问题，应考虑指标背后的联动性、交叉性和依赖性进行全局分析。因此，在规程的基础上，结合客观的分析方法，对城市体检数据系统化的筛选、归类更有利于精细化、定向化的为城市发展“出谋划策”。此外，城市体检目的是及时揭示城市发展存在的问题和短板，强化城市体检发现问题的手段，即优化与系统化处理城市体检指标体系是首当其冲的。为了让城市体检评估可量化、可衡量、可考核，一些组织和机构为城市体检工作制定了“标准尺”。这在一定程度上推进了城市体检工作的开展，但地方在实践时受评价被委托机构的主观认知与组织程序所限，对后续国土空间规划的动态维护支撑效果较差。

3、各城市由于地理区位、自然资源、历史人文、产业结构等方面的因素而展现出独特性。独特性、多样性是城市的天性，通用的城市体检指标系统无法检测出每个城市重点发展、重点目标和重要领域中的问题，导致城市体检的意义被削减。不同发展类型的城市，反映出来的城市体检指标结果也具有不同的内涵和导向，有必要区分不同城市发展类型，从而客观、真实地解读城市体检结果。但当前还尚未关注到这一视角，也尚未形成切实可用的方法。此外，国土空间规划城市体检评估中较少提及规划预警值，而是就指标分析结果，即便提出设立预期值的构想也没有提出具体的设立方式。预期值的设立不仅可以进行现状与理想的对比，通过指标趋势演变和差距估算判断城市问题，更能引导城市发展，指导规划编制和地方发展政策的制定。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于城市体检数据的城市发展类型及关键指标分析方法及装置。首次构建基于城市体检数据的城市发展类型及关键指标解读方法，并按照指标分布构建指标指示板，优化了城市体检数据对国土空间动态维护的路径。利用城市体检数据，采用客观、科学的算法降维与分类体检指标，基于此判定城市发展类型，并对城市发展类型贡献度高的关键指标进行解析与合理区间识别，不仅有利于城市特色化发展，也有利于对国土空间规划提供动态预警作用。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种基于城市体检数据的城市发展类型及指标分析方法，包括以下步骤：

4、获取城市体检数据，建立城市体检的标准化数据库；所述城市体检数据中包含多个城市体检指标，所述城市体检指标用于反映城市发展状态；

5、利用主成分分析法对标准化数据库中城市体检数据进行降维与筛选，提取影响城市分类的第一关键指标；

6、基于k-means算法，对所述第一关键指标进行聚类，根据聚类结果筛选影响城市分类的第二关键指标；

7、根据第二关键指标对目标城市进行分类，并获取各类型城市的各指标区间，形成基于关键指标值域与预警值的城市评价报告。

8、进一步的，所述的利用主成分分析法对标准化数据库中城市体检数据进行降维与筛选，提取影响城市分类的第一关键指标，包括：

9、计算各城市体检指标的指标填报率，并根据预设的指标填报率阈值对标准化数据库中的城市体检指标进行第一次筛选，针对任一指标，其指标填报率＝该指标的所有城市填报数/城市总数；

10、利用主成分分析法，对第一次筛选后的结果进行降维处理，得到影响城市分类的第一关键指标。

11、进一步的，所述指标填报率阈值的设定方法包括：

12、从100％至0％设定多个连续的指标填报率变化区间，按照从高到低的顺序，统计指标填报率落入各变化区间的指标个数，查找指标个数变化趋势发生转折的区间，将该区间的下限设定为指标填报率阈值；其中，所述的指标个数变化趋势发生转折的区间是指，指标填报率落入某区间的指标个数大于两侧相邻的区间内的指标个数。

13、进一步的，所述的利用主成分分析法，对第一次筛选后的结果进行降维处理，得到影响城市分类的第一关键指标，包括：

14、将标准化数据库中城市体检数据处理成p×n维数据样本x，p表示城市，n表示经过第一次筛选后的剩余的城市体检指标；

15、将所述p×n维数据样本x作为主成分分析法的数据输入，得到主成分分析结果，结合主成分分析结果中的总方差解释和成分得分系数矩阵分别提取出在各个主成分中起显著作用的指标，即第一关键指标，以及所述第一关键指标所属的指标类型。

16、进一步的，所述的基于k-means算法，对所述第一关键指标进行聚类，根据聚类结果筛选影响城市分类的第二关键指标，包括：

17、根据需求设定不同的k值，采用k-means算法，基于最小化误差函数，对第一关键指标进行聚类；对比不同k值对应的聚类结果，根据聚类簇间和聚类簇中指标间的差异，选择最优的聚类结果，并根据最优的聚类结果提取影响城市分类的第二关键指标。

18、进一步的，根据第二关键指标对目标城市进行分类，并获取各类型城市的各指标区间，形成基于关键指标值域与预警值的城市评价报告，包括：

19、根据聚类结果对目标城市进行分类，同时获取第二关键指标的分布区间，记为第一区间；

20、根据目标城市的客观发展情况，以及所述第一区间，设定第二关键指标的合理区间，并设定指标警戒阈值。

21、进一步的，在利用主成分分析法对标准化数据库中城市体检数据进行降维与筛选之前，还包括：利用离差标准化公式将各城市体检指标的值映射到[0,1]的区间内；离差标准化公式如下：

22、

23、式中x为某项城市体检指标的数值；min(x)为某项城市体检指标的最大值；min(x)为某项城市体检指标的最小值。

24、第二方面，本发明提供一种基于城市体检数据的城市发展类型及指标分析装置，包括：

25、数据库构建模块，获取城市体检数据，建立城市体检的标准化数据库；所述城市体检数据中包含多个城市体检指标，所述城市体检指标用于反映城市发展状态；

26、第一提取模块，利用主成分分析法对标准化数据库中城市体检数据进行降维与筛选，提取影响城市分类的第一关键指标；

27、第二提取模块，基于k-means算法，对所述第一关键指标进行聚类，根据聚类结果筛选影响城市分类的第二关键指标；

28、报告生成模块，根据第二关键指标对目标城市进行分类，并获取各类型城市的各指标区间，形成基于关键指标值域与预警值的城市评价报告。

29、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：

30、存储器，用于存储计算机软件程序；

31、处理器，用于读取并执行所述计算机软件程序，进而实现本发明第一方面所述的一种基于城市体检数据的城市发展类型及指标分析方法。

32、第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机软件程序，所述计算机软件程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种基于城市体检数据的城市发展类型及指标分析方法。

33、本发明的有益效果是：本发明提出基于城市体检数据的“城市发展类型研判——关键指标提取——指标区间预警”的原型系统，该方法整合了主成分分析法、非监督的k-means算法等多项方法，将城市体检数据与国土空间规划动态维护程序接轨。

34、1.既往城市体检一事一议或高度依赖专家经验，所形成的实施经验无法在更大范围推广普及。本发明基于城市体检数据提出的原型系统从城市本身出发，体检指标确定、城市类型研判、预警值设定均与城市本身挂钩，相关性极强，横向在同省的多个城市可比，纵向在本城市多个时间序列内可比，由此搭建形成宏观尺度的城市体检数据在城市发展与空间利用方面的应用框架。

35、2.与以往参考既有的城市体检指标体系等主观分类方法不同，本发明主客观方式结合将城市体检的指标分类工作形成完整闭环，利用主成分分析法将城市体检数据降维，据此体检数据作为分类的依据，再结合相关分类标准进行城市体检数据归类。

36、3.本发明利用城市体检数据，结合k-means方式对城市进行分类，并基于城市类型识别关键指标，研判指标的合理分布区间。由此形成的城市分类操作路径可复制转移，操作结果具有灵活性，需要注意的是操作结果在不同城市存在变化的可能，但贴合城市发展的具象性、动态性。