Нелинейные эффекты застроенной среды на городскую жизнеспособность в Цзинане на основе мульти‑источниковых данных и объяснимого ИИ

Почему жизнь города имеет значение

Почему одни кварталы кажутся живыми и притягательными, тогда как другие кажутся пустыми даже в часы пик? В этом исследовании рассматривается «городская жизнеспособность» в Цзинане, крупном городе на востоке Китая, чтобы понять, что действительно заставляет городские улицы бурлить активностью. Сочетая большие данные — от тепловых карт мобильного населения до уличных фотографий — с объяснимой формой искусственного интеллекта, исследователи показывают, как магазины, жилье, транспорт, парки и ощущение улиц взаимодействуют сложными, часто нелинейными способами, формируя повседневный ритм городской жизни.

Видеть городскую жизнь под разными углами

Чтобы зафиксировать, насколько живыми являются разные части Цзинаня, команда создала составной индекс жизнеспособности, который объединяет три вида активности: социальную (где люди собираются и перемещаются), экономическую (где сосредоточены фирмы и рабочие места) и культурную (где находятся музеи, библиотеки и театры). Они использовали тепловые карты мобильного населения, ночные спутниковые снимки и десятки тысяч точек интереса — магазины, офисы и культурные площадки. Особый метод взвешивания CRITIC помог присвоить важность каждому набору данных на основе его вариативности и степени согласия или конфликта с другими данными, избегая обычного упрощения — считать все факторы одинаково важными. В результате получилась более богатая, трехмерная картина того, как люди живут, работают и проводят досуг по всему городу.

Город с сильными ядрами и тихими окраинами

Карты показывают четкий паттерн: исторический центр Цзинаня вокруг дороги Куаньчэн, источника Баоту и озера Дамин, вместе с новым восточным деловым районом образуют мощное двойное ядро активности. Социальная жизнь, торговля и рабочие места концентрируются там и распространяются на восток вдоль главного коридора, тогда как большая часть севера и запада ведет себя как «спальные районы» — с жильем, но с небольшим количеством услуг или привлекательных мест. Культура распределена несколько более равномерно, с несколькими меньшими центрами вокруг исторических районов и университетов, однако культурные объекты по-прежнему редки на окраинах. В целом комплексная жизнеспособность значительно выше на востоке и юге, чем на западе и севере, отражая неравномерную модель развития «сильный восток, слабый запад».

Что важнее: характеристики или восприятие?

Далее исследование задает вопрос, какие характеристики застроенной среды действительно определяют эту жизнеспособность. Исследователи разделили влияния на «объективные» факторы, описывающие физическое присутствие — например, сколько и какого типа объектов существует, насколько они плотны и насколько хорошо связана уличная сеть — и «субъективные» факторы, описывающие то, как улицы воспринимаются на уровне глаз, такие как зелень, открытость неба и удобство для пешеходов, извлеченные из тысяч уличных изображений с помощью компьютерного зрения. Объяснимая модель ИИ (XGBoost с анализом SHAP) показала, что доминируют объективные факторы: сочетание разных типов мест, их общая плотность и степень интеграции уличной сети объясняют более 60 процентов различий в жизнеспособности. Напротив, показатели, основанные на восприятии, такие как видимая зелень или проходимость, в текущем этапе развития Цзинаня сыграли лишь незначительную роль.

Скрытые пороги и оптимальные точки

Ключевое наблюдение — эти драйверы не работают по прямой линии. Модель выявила четкие пороги и «оптимальные точки». Когда смешение разных типов мест (магазины, услуги, культура и т. п.) слишком низкое, это фактически подавляет жизнеспособность; только при достижении определенного уровня смешения жизнеспособность резко возрастает. Увеличение числа объектов на квадратный километр повышает активность до примерно умеренного уровня, после чего эффект ослабевает. Связность уличной сети наиболее полезна в среднем диапазоне, при превышении которого заторы могут свести на нет выгоды. Даже открытость — сколько неба видно — следует инвертированной U‑образной кривой: некоторая открытость делает улицу приветливой, но очень большие открытые пространства, например обширные площади, могут казаться пустыми и отпугивать повседневное использование. Эти закономерности подчеркивают: больше не всегда значит лучше; важен баланс.

Руководство для более умного и справедливого роста

Привязав конкретные значения к этим порогам, исследование превращает общие идеи планирования в практические рекомендации. Для исторических кварталов с уютными улицами, но меньшим количеством сервисов, рекомендация — аккуратно добавлять смешанные культурные и коммерческие функции, не разрушая интимный масштаб пространства. Для плотных современных деловых районов приоритет — обогащение функционального микса и точная настройка открытости и уличных связей, а не простое возведение все новых башен. Для тихих пригородных районов самая очевидная потребность — базовое функциональное обеспечение: больше повседневных объектов и лучшее общественное транспортное сообщение, прежде чем тонкие дизайнерские правки дадут значимый эффект. Для непрофессионального читателя ключевой вывод прост: живой город зависит не от какой‑то одной характеристики, а от правильного сочетания и баланса мест, связей и пространств с подходящей интенсивностью в каждом районе.

Цитирование: Yu, M., Ji, Q., Zheng, X. et al. Nonlinear effects of the built environment on urban vitality in Jinan based on multi-source data and explainable AI. Sci Rep 16, 4923 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35537-y

Ключевые слова: городская жизнеспособность, застроенная среда, городское планирование, объяснимый ИИ, смешанное использование земель