本技術(shù)涉及市政規(guī)劃，具體涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的城市公園體檢評估體系構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、城市公園作為優(yōu)化健康人居環(huán)境和提高城市品質(zhì)的重要載體，是城市體檢框架中的關(guān)鍵專項(xiàng)。然而，傳統(tǒng)的城市公園評估方法往往依賴于人工巡查和專家評分，導(dǎo)致評估結(jié)果存在主觀性強(qiáng)、效率低下的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的城市公園體檢評估體系構(gòu)建方法，能夠從客觀角度對城市公園進(jìn)行評估，提高評估效率。

2、本技術(shù)的技術(shù)方案如下：

3、一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的城市公園體檢評估體系構(gòu)建方法，包括以下步驟：

4、s1）選取城市公園體檢評估指標(biāo)組成評估指標(biāo)集合；

5、s2）以公園體系、城市綜合公園、城市社區(qū)公園、城市微綠地協(xié)同組為評估尺度，在所述評估指標(biāo)集合中為各所述評估尺度選取評估指標(biāo)；

6、s3）分別采集各評估尺度下的評估指標(biāo)具體數(shù)據(jù)組成指標(biāo)數(shù)據(jù)集；

7、s4）對各指標(biāo)數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使用方差膨脹系數(shù)篩選所有指標(biāo)數(shù)據(jù)集中具有復(fù)共線特征的重復(fù)指標(biāo)；

8、s5）使用k-medoids聚類算法對所有指標(biāo)數(shù)據(jù)集中的指標(biāo)進(jìn)行聚類，基于最終聚類結(jié)果并按照最小距離原則將評估指標(biāo)劃分至相應(yīng)的分類中；

9、s6）基于shap機(jī)器學(xué)習(xí)算法，進(jìn)行全樣本分析并輸出指標(biāo)因子的重要性程度，基于指標(biāo)因子的重要性程度構(gòu)建城市公園體檢評估體系。

10、進(jìn)一步地，步驟s1）中評估指標(biāo)集合中包含的城市公園體檢評估指標(biāo)包括：城市公園公共項(xiàng)目市民參與度、城市公園綠地建設(shè)市民參與度道路綠化達(dá)標(biāo)率、公園分布均好度、公園可達(dá)性、公園綠地免費(fèi)開放率、公園內(nèi)開放面積的百分比、公園志愿者數(shù)量(人/萬人)、綠地網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)度、人均公園保障度、人均社區(qū)公園面積、人均游憩綠地、與最近的住宅區(qū)的距離、園內(nèi)路網(wǎng)密度、志愿者工作時(shí)間、古樹名木及古樹后續(xù)資源保護(hù)率、安全避險(xiǎn)設(shè)施達(dá)標(biāo)率、公園內(nèi)報(bào)告的安全事件數(shù)量、噪音降低量、廣場平均照度、監(jiān)控覆蓋范圍、街道綠意感知度、具有歷史價(jià)值的公園保護(hù)率、人體舒適度、樹木滯塵量、城市綠地平均健康度、冬季綠視率、高頻時(shí)段人均占有面積、全齡友好服務(wù)水平、三維綠量、生態(tài)園林工程項(xiàng)目中鄉(xiāng)土植物和本地適生植物苗木自給率、生物量密度、物種豐富度水平、綜合物種指數(shù)、公園周邊活力值、創(chuàng)建工作崗位的數(shù)量、公園管網(wǎng)管線智能化監(jiān)測管理率、公園信息模型基礎(chǔ)平臺建設(shè)三維數(shù)據(jù)覆蓋率、市域范圍內(nèi)編制公園體系規(guī)劃實(shí)施率、特色環(huán)境感知度、營銷和推廣水平、擁有生態(tài)學(xué)、環(huán)境管理、景觀建筑或其他公園管理相關(guān)學(xué)科相關(guān)資格的公園管理人員百分比、園林綠化工持證上崗率、智慧設(shè)施應(yīng)用程度、自然科普教育水平、植物群落構(gòu)成、游憩設(shè)施密度、文化設(shè)施數(shù)量、衛(wèi)生質(zhì)量、綠化管理水平、道路無障礙設(shè)施建設(shè)率、設(shè)施維護(hù)水平。

11、進(jìn)一步地，步驟s2）中，公園體系尺度下的評估指標(biāo)包括：道路綠化達(dá)標(biāo)率、公園分布均好度、公園可達(dá)性、公園綠地免費(fèi)開放率、人均游憩綠地、人均公園保障度、綠地網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)度、古樹名木及古樹后續(xù)資源保護(hù)率、街道綠意感知度、具有歷史價(jià)值的公園保護(hù)率、城市綠地平均健康度、生態(tài)園林工程項(xiàng)目中鄉(xiāng)土植物和本地適生植物苗木自給率、物種豐富度水平、全齡友好服務(wù)水平、公園周邊活力值、市域范圍內(nèi)編制公園體系規(guī)劃實(shí)施率、特色環(huán)境感知度、營銷和推廣水平。

12、城市綜合公園尺度下的評估指標(biāo)包括：城市公園公共項(xiàng)目市民參與度、公園內(nèi)開放面積的百分比、公園志愿者數(shù)量、與最近的住宅區(qū)的距離、園內(nèi)路網(wǎng)密度、安全避險(xiǎn)設(shè)施達(dá)標(biāo)率、公園內(nèi)報(bào)告的安全事件數(shù)量、古樹名木及古樹后續(xù)資源保護(hù)率、監(jiān)控覆蓋范圍、人體舒適度、廣場平均照度、噪音降低量、冬季綠視率、高頻時(shí)段人均占有面積、綜合物種指數(shù)、全齡友好服務(wù)水平、三維綠量、物種豐富度水平、創(chuàng)建工作崗位的數(shù)量、公園管網(wǎng)管線智能化監(jiān)測管理率、公園信息模型基礎(chǔ)平臺建設(shè)三維數(shù)據(jù)覆蓋率、智慧設(shè)施應(yīng)用程度、擁有生態(tài)學(xué)、環(huán)境管理、景觀建筑或其他公園管理相關(guān)學(xué)科相關(guān)資格的公園管理人員百分比、園林綠化工持證上崗率、公園周邊活力值。

13、城市社區(qū)公園尺度下的評估指標(biāo)包括：城市公園綠地建設(shè)市民參與度、人均社區(qū)公園面積、志愿者工作時(shí)間、監(jiān)控覆蓋范圍、人體舒適度、樹木滯塵量、廣場平均照度、噪音降低量、高頻時(shí)段人均占有面積、全齡友好服務(wù)水平、三維綠量、物種豐富度水平、冬季綠視率、綜合物種指數(shù)、公園管網(wǎng)管線智能化監(jiān)測管理率、智慧設(shè)施應(yīng)用程度。

14、城市微綠地協(xié)同組尺度下的評估指標(biāo)包括：綠地網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)度、與最近的住宅區(qū)的距離、道路綠化達(dá)標(biāo)率、公園分布均好度、街道綠意感知度、監(jiān)控覆蓋范圍、廣場平均照度、人體舒適度、城市綠地平均健康度、全齡友好服務(wù)水平、三維綠量、生物量密度、物種豐富度水平、冬季綠視率、智慧設(shè)施應(yīng)用程度、公園周邊活力值。

15、進(jìn)一步地，步驟s5）具體包括以下步驟：

16、s51）以評估指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)為y軸，以目標(biāo)導(dǎo)向?yàn)閤軸，并隨機(jī)選擇 k個(gè)點(diǎn)作為初始中心集，在初始中心集中隨機(jī)選擇一個(gè)點(diǎn)作為原始中心點(diǎn)，計(jì)算各剩余對象與原始中心點(diǎn)的距離，具體公式如下：

17、；

18、式中， p為給定對象，為簇的中心點(diǎn)， e為數(shù)據(jù)集中所有對象的離差平方和；

19、s52）將各剩余對象分配至與其距離最小的一個(gè)簇，生成初始聚類結(jié)果；

20、s53）基于所述初始聚類結(jié)果，隨機(jī)在初始中心集中選擇一非原始中心點(diǎn)替代原始中心點(diǎn)重新計(jì)算，生成替代聚類結(jié)果；

21、s54）判斷所述替代聚類結(jié)果與初始聚類結(jié)果每個(gè)類別內(nèi)對象距離與各類別之間的距離；若每個(gè)類別內(nèi)對象距離最小且與其他類別距離最大，則保留替代聚類結(jié)果并將其作為新的初始聚類結(jié)果進(jìn)行迭代；若否，則恢復(fù)原始中心點(diǎn)繼續(xù)迭代；

22、s55）通過聚類評價(jià)函數(shù)得到各類別內(nèi)數(shù)據(jù)集對象相似性最大，類別間數(shù)據(jù)集對象差別最大的聚類結(jié)果；迭代至最大迭代次數(shù)后，輸出最終聚類結(jié)果，所述最終聚類結(jié)果表征該分類下包含的指標(biāo)特征。

23、進(jìn)一步地，步驟s6）具體包括：

24、s61）計(jì)算指標(biāo)因子的邊際貢獻(xiàn)值，所述邊際貢獻(xiàn)值是以最終聚類結(jié)果表征的指標(biāo)特征的shap絕對值之和，邊際貢獻(xiàn)值的計(jì)算公式如下：

25、

26、式中， ?s為模型中使用的特征的子集， n為訓(xùn)練集中所有特征集合，其維度為 m（=4）；為特征組合 s下的模型輸出值；

27、s62）計(jì)算指標(biāo)因子的實(shí)際shap值，進(jìn)一步對指標(biāo)因子與其特征之間的相關(guān)性進(jìn)行解釋；shap值為正，因子正向影響評估結(jié)果，shap值為負(fù)，因子負(fù)向影響評估結(jié)果，具體公式如下：

28、

29、式中，表示樣本在決策樹中的預(yù)測值，表示解釋模型，φ0是每個(gè)特征的歸因值；z i′表示指標(biāo)的相應(yīng)特征是否存在，z i′∈{0,1}；表示該樣本所在的決策路徑中包含的特征；

30、s63）使用summary_plot圖表征指標(biāo)特征的重要程度，對指標(biāo)因子的實(shí)際shap值進(jìn)行可視化分析。

31、由于采用了上述技術(shù)方案，本技術(shù)的有益效果如下：

32、1.本技術(shù)利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，并結(jié)合所選取的城市公園體檢評估指標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)對城市公園建設(shè)和管理質(zhì)量的客觀評估，以避免傳統(tǒng)評估方法的主觀性和不確定性。

33、2.本技術(shù)通過聚類中心算法對指標(biāo)進(jìn)行聚類，通過shap機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行全樣本分析求解關(guān)鍵指標(biāo)，基于關(guān)鍵指標(biāo)，本技術(shù)能夠高效地對城市公園建設(shè)和管理質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步評估，能顯著提高評估效率。

34、3.本技術(shù)中一系列步驟所形成評估體系具有持續(xù)更新優(yōu)化的能力，能夠適應(yīng)城市公園建設(shè)和管理決策變化，保持評估體系的先進(jìn)性、精確性。