CN104598742A - 城市发展需求应用测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市发展需求应用测算方法，包括以下步骤：对城市发展需求划分层次；建立城市发展需求层次与马斯洛需求层次的映射关系；建立城市需求理论模型；城市发展需求的指标化；计算得到各层次需求的权重。本发明提供的城市发展需求应用测算方法，将马斯洛需求层次理论应用到城市发展需求；在国家大力发展智慧城市建设的今天，城市发展需求理论及其应用算法可以协助政府寻找城市发展问题，制定符合城市发展特色的建设规划。

Description

城市发展需求应用测算方法

技术领域

本发明涉及城市发展需求评价技术领域，特别是指一种城市发展需求应用测算方法。

背景技术

智慧城市是近年来国内外经济社会生活的发展热点。智慧城市理念自从2009年提出以来，全球智慧城市已从概念和模型阶段快速发展至如今的规划和建设阶段。全球目前尚无已经建成的智慧城市，也未形成统一的智慧城市概念。在不同视角，不同学科背景，不同国家、区域和城市之间，甚至同一城市不同的发展阶段，智慧城市的建设均存在一定的差异。为了使智慧城市的建设更符合城市可持续发展的需求，为了辅助政府更具指导性的编制计划，科学合理贴合当地区域的出台政策，指导企业改善经营管理，帮助居民实现生活模式选择等我们通常会借鉴各种城市或区域发展研究理论，借助各种预测模型、决策工具等找到其发展规律，运用科学的方法实现对城市发展规划的决策。

参照附图1，为马斯洛需求层次理论示意图。马斯洛需求层次理论认为人类的需求可以分为五个层次，即生理需求、安全需求、社交需求、自尊需求和自我实现需求。生理需求如对空气、水、吃饭、穿衣等的需求是人们最原始、最基本的需求，也是推动人们行动的强大动力。当生理需求得到满足以后，人们迫切需要得到保障，由此产生劳动安全、职业安全、生活稳定等对安全感的需求。进而出于对更细致入微的归属感和更平等互利的认同感的需要，人们的社交需求和尊重需求也逐步产生。最后，人们期望实现个人理想、抱负，最大化的发挥个人能力，实现自我价值的需求就成为人类最高等级的需求。这五种不同性质的需求从低到高，按层次逐级递升，每一层次的需要与满足，就会成为向更高一层次需要驱使行为的动力。

需求层次理论有两个基本出发点，一是人人都有需要，某层需要获得满足后，另一层需要才出现；二是在多种需要未获满足前，首先满足迫切需要；该需要满足后，后面的需要才显示出其激励作用。一般来说，某一层次的需要相对满足了，就会向高一层次发展，追求更高一层次的需要就成为驱使行为的动力。相应的，获得基本满足的需要就不再是一股激励力量。马斯洛和其他的行为心理学家都认为，一个国家多数人的需要层次结构，是同这个国家的经济发展水平、科技发展水平、文化和人民受教育的程度直接相关的。在发展中国家，生理需要和安全需要占主导的人数比例较大，而高级需要占主导的人数比例较小；在发达国家，则刚好相反。

从城市的发展内涵来看，城市主要提供两个层面的功能，一个是“城”的物理功能和社会功能，一个是“市”的经济功能。人的生产和生活与城市的形态和发展密切互动，人的不同层次的需求也在劳动创造和社会生活中等到不断满足。城市的发展也遵循由低到高、逐级递进的发展规律，即在不同的发展阶段，城市的功能也需要满足不同层次的城市发展需求。

现有技术对于城市发展需求研究主要存在以下两个缺陷：

第一点：现有的城市相关研究理论仅止步于研究分析阶段，未形成系统的理论研究方法或仅从一个角度研究城市发展，无法实现对城市更合理更全面的研究；

第二点：现有城市相关研究理论缺乏实际的应用场景，未结合相关数学算法模型解决实际问题。

科学的探讨智慧城市的发展需求对智慧城市发展十分必要，它可以指导拟建和在建的智慧城市，使各系统的规划、设计和建设更趋合理和优化，同时使政府、投资方等可以通过城市的智慧水平评价和比较城市。目前，智慧城市建设仍处于初步实施阶段，其发展路径与模式仍处于不断探索实践中，各方参与建设的主体(政府、企业、社会)在对发展目标的认知上存在一定差异，许多城市的智慧城市建设项目实际效果并不显著。因此，在积极提出智慧城市建设的发展战略时，我国也亟待一套研究智慧城市发展需求的方法理论，为进一步推动智慧城市的健康有序发展提供有益的参考。

名词解释：

马斯洛需求层次理论：马斯洛需求层次理论认为人类的需求可以分为五个层次，即生理需求、安全需求、社交需求、自尊需求和自我实现需求。

城市发展需求：城市的不同阶段，城市功能需满足城市发展的各个方面。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种城市发展需求应用测算方法，能够量化城市发展需求中各项指标的权重并指导城市规划。

基于上述目的本发明提供的城市发展需求应用测算方法，包括：

按照马斯洛需求层次论将城市发展需求分为5个层次；

建立城市发展需求层次与马斯洛需求层次的映射关系；

假设每一层次的需求与总体需求呈正比，且各层次需求之间存在如下关系，即当y_i≠1时w_i+1＝0，表示若上一层次的需求得不到满足，则对下一层次需求的权重分配为0，城市需求理论可表示为以下模型：

$\left\{\begin{array}{c}Y=\max F(w_1,Y_1,w_2,Y_2,w_3,Y_3,w_4,Y_4,w_5,Y_5)\\ Y_i=\max f(w_{i1},Y_{i1},w_{i2},Y_{i2},...,Y_{\mathrm{im}},Y_{\mathrm{im}})\end{array}\right.,$

其中Y表示城市发展水平，Y_i与w_i(i＝1，2，3，4，5)分别表示城市需求理论中基本、保障、互动、特色及可持续的需求及其权重，Y_ij与w_ij(i＝1，2，……，5；j＝1，2，……，m)表示第i个需求对应的第j个具体内容(如y₁₁代表基本需求中的能源资源需求)及其权重，满足0≤w_i≤1，且 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i=1,$ 0≤w_ij≤1，且 $\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{ij}}=1;$

假设主体对第i个需求对应的第j个具体内容的期望值为实际获得的值为x_ij，则需求满足程度：

根据城市发展对每一层次需求赋予的重要性不同，且由于社会发展通常以指数规律或近似指数规律变化，构建城市发展需求指数模型，引入需求重要性递减因子λ(0≤λ≤1)，若以Y→y表示城市发展需求到城市发展需求满足城市的映射空间，则城市发展需求满足程度模型可表示为：

$Y_i\→\left\{\begin{array}{c}{y}_1,i=1\\ Y_{i-1}+{\mathrm{\λ}}^{i-1}{y}_i,i\≥2\end{array}\right.$

则城市发展各层次需求为：

$\left\{\begin{array}{c}{Y}_1\→y_1\\ Y_2\→y_1+\mathrm{\λ}{y}_2\\ Y_3\→y_1+\mathrm{\λ}{y}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3\\ Y_4\→y_1+\mathrm{\λ}{y}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4\\ Y_5\→y_1+\mathrm{\λ}{y}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4+{\mathrm{\λ}}^4{y}_5\\ Y\→y=y_1+\mathrm{\λ}{y}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4+{\mathrm{\λ}}^4{y}_5\end{array}\right.;$

得到各层次需求的权重θ_i(i＝1，2，3，4，5)与重要性递减因子λ的对应关系如下：

${\mathrm{\θ}}_1=\frac{1}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4},{\mathrm{\θ}}_2=\frac{\mathrm{\λ}}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4}$

${\mathrm{\θ}}_3=\frac{{\mathrm{\λ}}^2}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4},{\mathrm{\θ}}_4=\frac{{\mathrm{\λ}}^3}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4}$

${\mathrm{\θ}}_5=\frac{{\mathrm{\λ}}^4}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4}$

即当0≤λ≤1时，可以看出各层次需求权重满足0≤θ₅≤θ₄≤θ₃≤θ₂≤θ₁≤1；

根据具体应用场景，选择重要性递减因子λ的取值，得到各层次需求的权重。

在一些实施方式中，采用组合法确定各层次需求的综合权重；若θ′_i表示主观权重，即根据经验得到的权重，θ_i表示客观权重，即根据城市发展需求模型得到的权重，综合权重θ″_i可表示为：

θ″_i＝αθ′_i+(1-α)θ_i

其中0≤α≤1，表示综合权重中主观权重的比重。

在一些实施方式中，将城市发展需求的每个层次分为三个等级，一级指标为总目标层，二级指标为指标层，三级指标为评价对象；

为使得全部三级指标权重之和为1，对三级指标权重作归一化处理，即：

从而计算得到每个三级指标的权重。

从上面所述可以看出，本发明提供的城市发展需求应用测算方法，将马斯洛需求层次理论应用到城市发展需求；城市的发展遵循由低到高、逐级递进的发展规律，即在不同的发展阶段，城市的功能需要满足不同层次的城市发展需求；在国家大力发展智慧城市建设的今天，城市发展需求理论及其应用算法可以协助政府寻找城市发展问题，制定符合城市发展特色的建设规划。

附图说明

图1为马斯洛需求层次理论示意图；

图2为本发明提供的城市发展需求应用测算方法的一个实施例的简化流程示意图；

图3为本发明提供的城市发展需求应用测算方法实施例中城市发展需求层次理论与马斯洛需求层次理论的映射关系示意图；

图4为本发明提供的城市发展需求应用测算方法实施例中综合评价指标体系的三层结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参照附图2，为本发明提供的城市发展需求应用测算方法的一个实施例的简化流程示意图。

所述城市发展需求应用测算方法，包括下述步骤：

步骤101：按照马斯洛需求层次论将城市发展需求分为5个层次；

马斯洛需求层次论将人类的需求分为五个层次，即生理需求、安全需求、社交需求、自尊需求和自我实现需求。这五种不同性质的需求从低到高，按层次逐级递升，每一层次的需要与满足，就会成为向更高一层次需要驱使行为的动力。马斯洛需求层次理论符合人类需求发展的一般规律，对城市运营具有积极的启发作用。

结合马斯洛需求理论，分析城市发展需求的不同特点，总结出包括基本需求、保障需求、互动需求、特色需求、可持续需求在内的城市发展需求理论。其中，基本需求是指能源资源、区位空间、交通设施等关系到人们衣食住行，满足人们生存需求的基础物质需求；保障需求是指医疗卫生、教育保障、城市服务等能够满足人们对身体健康、知识获取、公共安全、城市服务等的多样化需求，为城市发展提供稳固支撑的需求；互动需求是指政策制度、产业聚集、商业活动等能够满足人与人、企业与企业、城市与城市等不同个体间的互动和成长的需求；特色需求是指城市规划、行政效率、特色打造等能够满足城市发展对差异化及个性化，为城市发展提供软动力的需求；可持续需求是指能源资源可持续、生态环境可持续、经济发展可持续等满足人们对经济发展和生态环境需求的城市发展的最终目标。

步骤102：建立城市发展需求层次与马斯洛需求层次的映射关系；城市发展需求层次理论与马斯洛需求层次理论的对应关系如图3所示。

步骤103：建立城市需求理论模型：

假设每一层次的需求与总体需求呈正比，且各层次需求之间存在如下关系，即当y_i≠1时w_i+1＝0，表示若上一层次的需求得不到满足，则对下一层次需求的权重分配为0，城市需求理论可表示为以下模型：

$\left\{\begin{array}{c}Y=\max F(w_1,Y_1,w_2,Y_2,w_3,Y_3,w_4,Y_4,w_5,Y_5)\\ Y_i=\max f(w_{i1},Y_{i1},w_{i2},Y_{i2},...,Y_{\mathrm{im}},Y_{\mathrm{im}})\end{array}\right.,$

其中Y表示城市发展水平，Y_i与w_i(i＝1，2，3，4，5)分别表示城市需求理论中基本、保障、互动、特色及可持续的需求及其权重，Y_ij与w_ij(i＝1，2，……，5；j＝1，2，……，m)表示第i个需求对应的第j个具体内容(如y₁₁代表基本需求中的能源资源需求)及其权重，满足0≤w_i≤1，且 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i=1,$ 0≤w_ij≤1，且 $\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{ij}}=1;$

参考萨缪尔森的幸福公式，即幸福＝效用/欲望来表示需求满足程度，即需求满足程度＝实际需求/期望需求；假设主体对第i个需求对应的第j个具体内容的期望值为实际获得的值为x_ij，则需求满足程度：

由该模型可以看出，只有当作为基本需求满足时，城市发展才会向更高一级的需求迈进，即最终的城市需求最大化离不开能源需求等基础需求的满足。这与上述从理论出发的马斯洛需求层次理论与城市发展理论的对比图所表达的意思不谋而合，即电力能源作为城市发展的基础需求是智慧城市建设的客观需要。

步骤104：城市发展需求的指标化：

城市需求指标化将便于计算和比较不同城市发展的需求满足程度；根据城市发展对每一层次需求赋予的重要性不同，且由于社会发展通常以指数规律或近似指数规律变化，构建城市发展需求指数模型，引入需求重要性递减因子λ(0≤λ≤1)，若以Y→y表示城市发展需求到城市发展需求满足城市的映射空间，则城市发展需求满足程度模型可表示为：

$Y_i\→\left\{\begin{array}{c}{y}_1,i=1\\ Y_{i-1}+{\mathrm{\λ}}^{i-1}{y}_i,i\≥2\end{array}\right.$

则城市发展各层次需求为：

$\left\{\begin{array}{c}{Y}_1\→y_1\\ Y_2\→y_1+\mathrm{\λ}{y}_2\\ Y_3\→y_1+\mathrm{\λ}{y}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3\\ Y_4\→y_1+\mathrm{\λ}{y}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4\\ Y_5\→y_1+\mathrm{\λ}{y}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4+{\mathrm{\λ}}^4{y}_5\\ Y\→y=y_1+\mathrm{\λ}{y}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4+{\mathrm{\λ}}^4{y}_5\end{array}\right.;$

得到各层次需求的权重θ_i(i＝1，2，3，4，5)与重要性递减因子λ的对应关系如下：

${\mathrm{\θ}}_1=\frac{1}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4},{\mathrm{\θ}}_2=\frac{\mathrm{\λ}}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4}$

${\mathrm{\θ}}_3=\frac{{\mathrm{\λ}}^2}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4},{\mathrm{\θ}}_4=\frac{{\mathrm{\λ}}^3}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4}$

${\mathrm{\θ}}_5=\frac{{\mathrm{\λ}}^4}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4},$

即当0≤λ≤1时，可以看出各层次需求权重满足0≤θ₅≤θ₄≤θ₃≤θ₂≤θ₁≤1。

步骤105：根据具体应用场景，选择重要性递减因子λ的取值，得到各层次需求的权重。

较佳的，采用组合法确定各层次需求的综合权重；若θ′_i表示主观权重，即根据经验得到的权重，θ_i表示客观权重，即根据城市发展需求模型得到的权重，综合权重θ″_i可表示为：

θ″_i＝αθ′_i+(1-α)θ_i

其中0≤α≤1，表示综合权重中主观权重的比重。

综合评价指标体系是从多个视角和层次反映了特定评价客体(如数量规模与数量)水平的。所以，综合评价指标体系是一个信息系统，构造一个综合评价指标体系，就是要构造一个系统。而系统的构造一般是包括系统元素的配置和系统结构的安排两方面的。在综合评价指标体系这一系统中，每单个指标都是系统元素，而各指标之间的相互关系则是系统结构。因此综合评价指标体系的构造相应也有两个内容：单项评价指标的构造、指标体系结构的构造，并且从构造程序来看，一般是先建立结构(或框架)，再设计元素。

指标体系结构的构造即是要回答该评价指标体系中所有指标之间的相互关系如何，层次结构怎样，因为越是复杂的综合评价问题，其评价目标往往是多层次的，理顺这种层次关系，对于提高评价效率与效果都有重要的作用。

任何评价指标体系都可以最简单的双层结构的形式出现：第一层为总目标层，第二层为指标层，如果将评价对象作为第三层(底层)，则就形式地成为“三层”结构，就指标而言，这种双层结构等于没有对指标体系进行结构分类。稍微复杂的综合评价指标体系一般都表现三层结构(不包括由评价对象所构成的底层)：总目标、子目标层、指标层，如图4所示。

从一般意义上讲，综合评价指标体系构造时必须注意以下一些基本原则：

全面性原则，即评价指标体系必须反映被评价问题的各个侧面，绝对不能“扬长避短”。否则，评价结论将是片面的。

科学性原则，即整个指标体系从元素构成到结构，从每一个指标计算内容到计算方法都必须科学、合理、准确。

层次性原则，即建立指标体系的层次结构，可为进一步的因素分析创造条件。

目的性原则，即整个指标体系的构成必须紧紧围绕着综合评价目的层层展开，使最后的评价结论的确反映了我们的评价意图。

可比性原则，即所构造的评价指标体系必须对每一个评价对象是公平的，可比的。指标体系中不能包括一些有明显“倾向性”的指标。

指标与指标体系设计包括构建内容、过程与方法，重点对比分析了四种指标构建方法，即综合法、分析法、交叉法和属性分组法，其中分析法是指标体系的度量对象和度量目标划分成若干个不同评价子系统，并逐步细分，形成各级子子系统及功能模块，是对评价对象系统科学的分析，能够集中反映了评价对象具有代表性的特征属性，虽然受评价者自身知识结构、认识水平和模糊性等影响，存在一定的主观性，但是分析法是目前指标体系最常用的构建方法，同样也适用于智慧城市指标体系的构建。在指标体系设计过程中，需明确指标设计目标，进而运用理论准备、体系初选、体系完善和体系使用的步骤，建设并应用指标体系。在体系设计过程中，可以根据各子目标或关键因素之间的关系，构建合适的体系模型有针对性的进行设计建模。

因此，可选的，将城市发展需求的每个层次分为三个等级，一级指标为总目标层，二级指标为指标层，三级指标为评价对象；

为使得全部三级指标权重之和为1，对三级指标权重作归一化处理，即：

从而计算得到每个三级指标的权重。

下面以对于智能电网支撑智慧城市评价指标体系为例，利用城市需求理论模型确定智慧城市评价指标体系指标权重。

(1)建立城市发展需求模型与评价指标体系对应关系

首先得到智能电网支撑智慧城市评价指标体系，如表1所示。

表1 智能电网支撑智慧城市评价指标体系

智能电网支撑智慧城市评价指标说明：

指标体系说明在阐述指标含义的基础上，对部分指标提出以智能电网角度衡量智慧城市指标方法，充分体现智能电网对智慧城市建设的支撑作用。

(1)智慧管理

1)市政管理信息化水平

指标含义：指政府利用各类数据库、信息化的系统、平台开展城市管理的需求程度和实现程度。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过市政管理系统与95598供电服务中心、电力光纤到户双向互动服务平台、智能用电交互终端等的数据传输频率、数据量大小及种类丰富性反映。

2)公共信息共享平台建设水平

指标含义：指建设能对城市的各类公共信息进行统一管理、交换的信息平台，满足城市各类业务和行业发展对公共信息交换和服务的需求。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过95598等互动平台的登陆量、访问流量等用户侧响应数据反映。

3)基础数据库覆盖率

指标含义：指城市空间数据、人口数据、宏观经济数据、建筑物数据等公共基础数据库的建设情况。

4)企业信息化运营管理水平

指标含义：指企业在研发、生产和管理过程中各类信息化系统的使用程度。

5)智慧社区普及率

指标含义：指达到社区管理和服务的数字化、便捷化、智慧化水平的社区所占比例。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过智能小区建设数量与全部小区数量的比率反映。

6)家庭智能表计安装率

指标含义：指居民家庭中安装智能型电、水、气表的比例。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过智能电表覆盖用户数与用电总户数的比率反映。

7)电子政务覆盖率

指标含义：各级政府部门核心业务信息化覆盖率

(2)智慧基础

1)光纤接入覆盖率：

指标含义：指接入光纤的用户占全部用户的比例。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电力光纤到户覆盖区域中接入光纤的用户数量与该区域全部用户数量的比值反映。

2)户均网络带宽

指标含义：指城市内每户家庭实际使用网络的平均带宽。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电力光纤为用户提供的户均带宽反映。

3)无线覆盖率

指标含义：指城市实现的无线网络覆盖比率。

4)下一代广播电视网覆盖率

指标含义：指城市开通的下一代广播电视网覆盖比率。

5)物联网技术应用水平

指标含义：指物联网技的术的研发、应用领域及水平。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过单位面积传感器数量、传感网覆盖行业领域反映。

6)云计算技术应用水平

指标含义：指云计算技术的研发、应用领域及水平。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过数据中心建设程度、数据集中程度以及数据对业务支撑程度反映。

7)大数据技术应用水平

指标含义：指大数据技术的研发、应用领域及水平。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电力大数据对城市各个功能的支撑程度反映。

8)公共基础设施建设水平

指标含义：指政府在路灯、道路、桥梁、交通等公共基础设施方面的建设水平。

9)电动汽车充电设施建设水平

指标含义：指城市电动汽车充电站、电动汽车充电桩等基础设施建设水平。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过充电桩、充电站等基础设施的建设数量、覆盖率反映。

10)智能公交站牌覆盖率

指标含义：指智能化的电子公交站牌(指至少能提供车辆位置信息，包括轨道交通)在城市所有公交站牌中的比例。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过用城市公交站牌总用电量与每台公交站牌用电量的比值除以全社会公交站牌总量反映。

11)电网基础设施建设水平

指标含义：指城市的电网基础设施智能化建设水平。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电网设施智能化普及率、电网安全运行能力、电网信息化投资水平等方面共同衡量。

12)地下管网建设水平

指标含义：指城市的地下管网的建设规模，安全防护等级及地下管网的信息化管理水平。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电网地下监控、传感器等监控数据结合地下管网系统信息管理数据综合测算反映。

(3)智慧服务

1)住房保障水平

指标含义：指通过信息技术手段应用，提升廉租房、公租房、棚户区改造等方面的建设服务水平。

2)智慧医疗服务水平

指标含义：指基本卫生医疗服务利用信息技术手段如信息化管理系统建设和终端的水平。

3)智慧养老服务水平

指标含义：指目标人群利用信息服务终端建设，享受社会救助、社会福利、基本养老服务和优抚安置等服务的便捷度。

4)教育支出水平

指标含义：指用于教育方面的硬件和软件的财政性教育支出占地区GDP的比例。

5)就业保障水平

指标含义：指通过现代信息技术手段的应用，包括建立就业信息服务平台、加大免费就业培训的保障力度等，提升城市就业管理和服务水平的程度。

6)政府服务的便捷程度

指标含义：指市民通过信息手段获取政府管理服务相关信息的便捷程度。

7)社区信息服务系统覆盖率

指标含义：指拥有各类综合性信息服务系统的社区在所有社区中所占的比例。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电力光纤到户社区服务系统覆盖率反映。

8)智能互动服务普及率

指标含义：指居民与政府、企业或社区在政务或社会信息等方面的互动实现程度。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过智能用电互动服务使用频次反映。

9)社区服务信息推送率

指标含义：指拥有社区信息服务系统的社区所接受的社区服务信息推送频率。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过智慧社区服务系统的信息推送频率反映。

10)应急管理水平

指标含义：指城市智慧应急的建设情况，包含应急救援物资建设、应急反应机制、应急响应体系、灾害预警能力、防灾减灾能力、应急指挥系统等方面的建设情况。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电力应急事件的处理速度反映。

11)信息数据安全度

指标含义：指智慧城市信息安全的保障措施及其有效性。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过外部企业利用公司数据中心备份恢复比率反映。

12)环境安全度

指标含义：指市民对城市环境污染治理和监控、突发事件等方面的信息化监控满意程度。

(4)智慧能源

1)电力供给充裕度

指标含义：指城市政府、企业和居民利用信息化的系统和技术实现其对电力需求的满足程度。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过需求负荷和总装机容量反映。

2)电力供给可靠性

指标含义：指城市利用信息化手段提高其电力供给的可靠程度。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过供电可靠性反映。

3)电能使用占比

指标含义：指城市使用电能替代其他能源的比例，反映城市电气化水平。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电能消耗占城市能源总消费比例反映。

4)水资源供给满足度

指标含义：指通过信息化手段提高水资源供给的使用便利和满足程度。

5)清洁能源使用便利度

指标含义：指城市使用风能、水能等各种清洁能源的便利程度。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过清洁能源发电调度情况反映。

6)清洁能源消纳能力

指标含义：指电网对清洁能源的并网能力。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过清洁能源利用率(并网发电量与最大发电能力比值)、清洁能源接入电能质量反映。

7)清洁能源的使用比重

指标含义：指清洁能源的使用占所有能源使用的比重。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过清洁能源与常规电源上网发电量比值反映。

8)碳排放水平

指标含义：指城市人均碳排放水平

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：基于清洁能源发电、区域节能信息，结合区域内家庭、楼宇、企业和公共耗能量实现能源消耗碳足迹精准测算，并根据城市人口反映城市碳排放水平。

9)建筑节能比例

指标含义：指城市建筑利用现代信息技术手段减少能耗的比例。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过对监测建筑的历史能效数据对比反映。

10)企业能效管理水平

指标含义：指企业通过信息化技术和手段对能源使用的节约比例和程度。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电网对上线能效管理平台的企业能效数据与以往能效数据分析结果反映。

11)重点污染监测水平

指标含义：指对城市内重点污染源的信息化监控情况。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过输电线路在线监测的污秽微气象传感器监测比例反映。

12)环境污染治理水平

指标含义：指城市通过信息化手段降低城市环境污染的程度。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过电网对碳排放与硫排放的监测分析结果反映。

(5)智慧产业

1)传统产业升级水平

指标含义：指在实现城市产业升级过程中，实现对传统产业的改造情况。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过传统产业负荷、用电量数据利用电力大数据分析结果反映。

2)新兴产业发展水平

指标含义：指城市高新技术产业、服务业等发展，包含支撑新兴产业人才环境、科研环境、金融环境及管理服务状况及在城市整体产业中水平状况。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过新兴产业负荷、用电量数据利用电力大数据分级结果反映。

3)产业结构优化水平

指标含义：指通过信息化技术和手段实现三大产业结构比例变化。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过各产业用电负荷、用电量数据及相关经济产出数据利用电力大数据分析结果反映。

4)智能支付普及率

指标含义：指包含一卡通、手机支付、市民卡等智能支付新方式的普及率。

5)人均可支配收入

指标含义：指智慧城市实现的城市人均可支配收入水平。

6)投融资有效性

指标含义：指经济体利用投融资体系开展活动的便捷度和安全度。

7)工业产出比

指标含义：指通过信息化手段提升的工业经济产出水平。

智能电网角度的智慧城市指标衡量方法：通过收集工业用户的所属地区、所属行业、所属产业、用电量等数据，分析地区产业结构的变化，利用电力大数据分析用电量和工业产出的关系。

城市发展需求模型将城市发展需求分为5个层次，即关系到人们衣食住行，满足人们生存的基本需求；满足人们对身体健康、知识获取、社保就业等保障需求；满足人与人、企业与企业、城市与城市等不同个体间的互动需求；满足城市发展对差异化及个性化从而为城市发展提供软动力的特色需求；满足经济发展和生态环境可持续等城市发展最终目标的可持续需求。为计算指权重将智能电网支撑智慧城市评价指标体系中的50个指标分别对应城市发展需求的不同层次，其对应关系见下表2。

表2 智能电网支撑智慧城市评价指标体系与城市发展需求的不同层次的对应关系

下面计算指标权重：

根据城市发展需求模型与评价指标对应关系，利用城市发展需求满足程度模型中各层次需求的权重来确定对应的智能电网支撑智慧城市三级指标权重，即将城市发展需求模型中的具体需求满足程度Y_i(i＝1，2，3，4，5)的权重作为对应评价指标体系中的三级指标的权重。在这里取经验值λ＝0.8，则五大层析需求的对应权重θ_i(i＝1，2，3，4，5)分别为0.297、0.283、0.191、0.152、0.122。

由于根据城市发展需求模型确定的指标权重完全是根据数据之间的关系来决定，可能在某些情况下不符合实际情况，而专家确定权重则是由实际经验得到的，可以对模型权重起到一定的修正作用。因此，可以采用组合法确定质保的综合权重。若θ′_i表示主观权重，θ_i表示客观权重，综合权重θ″_i可表示为：

θ″_i＝αθ′_i+(1-α)θ_i

其中0≤α≤1，表示综合权重中主观权重的比重。结合实际情况可以取α＝0.6。同时，为使得智能电网支撑智慧城市三级指标权重之和为1，将对三级指标权重作归一化处理，即：

三级指标权重结果计算如下表3：

表3 基于城市发展需求模型的智慧城市单机指标权重计算表

序号	城市需求	基本需求	保障需求	互动需求	特色需求	可持续需求	总计
								1	需求客观权重	0.297	0.238	0.191	0.152	0.122	1.00
2	需求主观权重	0.263	0.242	0.156	0.128	0.208	1.00
								3	需求综合权重	0.280	0.240	0.175	0.140	0.165	1.00
4	需求指标个数	7	8	7	13	15	50
								5	三级指标权重	0.040	0.030	0.025	0.010	0.011

从上述实施例可以看出，本发明提供的城市发展需求应用测算方法，将马斯洛需求层次理论应用到城市发展需求；城市的发展遵循由低到高、逐级递进的发展规律，即在不同的发展阶段，城市的功能需要满足不同层次的城市发展需求；在国家大力发展智慧城市建设的今天，城市发展需求理论及其应用算法可以协助政府寻找城市发展问题，制定符合城市发展特色的建设规划。

从智能电网支撑智慧城市指标体系的实施例中可以看出，智能电网作为智慧城市的重要基础和客观需要，在不同方面、不同层次、不同维度上对智慧城市的建设和发展起到了重要的支撑作用。未来智能电网通过发输变配用等各个环节配套的储能系统、智能变电站、输变电设备在线监测、电能质量监测与治理、智能电表、95598互动平台以及应急指挥中心、电力光纤到户等调度与通信信息系统收集到的相关电力数据还可用于来衡量城市建设运行水平，为智慧城市的规划和建设提供参考依据。

一方面，通过智能电网的建设和发展数据可直接估算智慧城市在某些领域的发展水平。例如，通过智能电表覆盖用户数与用电总户数的比率可反映家庭智能表具安装率；通过计算清洁能源接入电网的比率可反映城市清洁能源使用程度；通过智能电网记录的运用能效管理治理手段前后的单位用电量数值和用电负荷可反映单位能效管理水平；通过计算全社会用电量及其环比增长率可反映经济发展及产出水平。

另一方面，在智能电网不能直接反映的其他领域，可通过智能电网搜集到的数据间接反应智慧城市的建设水平。例如，通过95598供电服务中心、电力光纤到户双向互动服务平台和智能用电交互终端等与市政管理系统的数据传输频率可反映市政管理信息化水平；通过电力光纤到户覆盖区域的光纤接入率可反映同区域网络覆盖情况；通过电力应急管理系统建设数量以及应急事件的处理速度可反映城市应急管理水平；通过输电线路在线监测的污秽微气象传感器、温度湿度传感器获得的数据(包括碳排放、硫排放等)可反映城市的环境污染情况。

智能电网作为城市智能化发展的重要基础和客观需要，在促进城市管理科学化、基础设施智能化、公共服务精细化、能源利用高效化、产业发展现代化等方面发挥着重要的支撑和推动作用。我国智能电网的研究与实践整体上已达到国际领先水平，但对智能电网对智慧城市的支撑作用却认识不深，使得智能电网难以在智慧城市的建设中发挥其重要作用。在国家大力推进智慧城市建设的关键时期，我国应加快推进智能电网与智慧城市的紧密结合，建立智能电网与智慧城市的有效衔接，发挥智能电网对智慧城市的支撑作用，从而更好的开展智慧城市建设。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种城市发展需求应用测算方法，其特征在于，包括：

按照马斯洛需求层次论将城市发展需求分为5个层次；

建立城市发展需求层次与马斯洛需求层次的映射关系；

假设每一层次的需求与总体需求呈正比，且各层次需求之间存在如下关系，即当y_i≠1时w_i+1＝0，表示若上一层次的需求得不到满足，则对下一层次需求的权重分配为0，城市需求理论可表示为以下模型：

$\left\{\begin{array}{c}Y=\max F(w_1,Y_1,w_2,Y_2,w_3,Y_3,w_4,Y_4,w_5,Y_5)\\ Y_i=\max f(w_{i1},Y_{i1},w_{i2},Y_{i2},---,Y_{\mathrm{im}},Y_{\mathrm{im}})\end{array}\right.,$

其中Y表示城市发展水平，Y_i与w_i(i＝1，2，3，4，5)分别表示城市需求理论中基本、保障、互动、特色及可持续的需求及其权重，Y_ij与W_ij(i＝1，2，……，5；j＝1，2，……，m)表示第i个需求对应的第j个具体内容(如y₁₁代表基本需求中的能源资源需求)及其权重，满足0≤w_i≤1，且0≤w_ij≤1，且

假设主体对第i个需求对应的第j个具体内容的期望值为实际获得的值为x_ij，则需求满足程度：

根据城市发展对每一层次需求赋予的重要性不同，且由于社会发展通常以指数规律或近似指数规律变化，构建城市发展需求指数模型，引入需求重要性递减因子λ(0≤λ≤1)，若以Y→y表示城市发展需求到城市发展需求满足城市的映射空间，则城市发展需求满足程度模型可表示为：

$Y_i\→\left\{\begin{array}{c}{y}_1,i=1\\ Y_{i-1}+{\mathrm{\λ}}^{i-1}{y}_i,i\≥2\end{array}\right.$

则城市发展各层次需求为：

$\left\{\begin{array}{c}{Y}_1\→y_1\\ Y_2\→y_1+{\mathrm{\λy}}_2\\ Y_3\→y_1+{\mathrm{\λy}}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3\\ Y_4\→y_1+{\mathrm{\λy}}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4\\ Y_5\→y_1+{\mathrm{\λy}}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4+{\mathrm{\λ}}^4{y}_5\\ Y\→y=y_1+{\mathrm{\λy}}_2+{\mathrm{\λ}}^2{y}_3+{\mathrm{\λ}}^3{y}_4+{\mathrm{\λ}}^4{y}_5\end{array}\right.;$

得到各层次需求的权重θ_i(i＝1，2，3，4，5)与重要性递减因子λ的对应关系如下：

${\mathrm{\θ}}_1=\frac{1}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4},{\mathrm{\θ}}_4=\frac{\mathrm{\λ}}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4}$

${\mathrm{\θ}}_3=\frac{{\mathrm{\λ}}^2}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4},{\mathrm{\θ}}_4=\frac{{\mathrm{\λ}}^3}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4}$

${\mathrm{\θ}}_5=\frac{{\mathrm{\λ}}^4}{1+\mathrm{\λ}+{\mathrm{\λ}}^2+{\mathrm{\λ}}^3+{\mathrm{\λ}}^4},$

即当0≤λ≤1时，可以看出各层次需求权重满足0≤θ₅≤θ₄≤θ₃≤θ₂≤θ₁≤1；

根据具体应用场景，选择重要性递减因子λ的取值，计算得到各层次需求的权重。

2.根据权利要求1所述的城市发展需求应用测算方法，其特征在于，采用组合法确定各层次需求的综合权重；若θ′_i表示主观权重_，即根据经验得到的权重，θ_i表示客观权重，即根据城市发展需求模型得到的权重，综合权重θ″_i可表示为：

θ″_i＝αθ′i₊(1-α)θ_i

其中0≤α≤1，表示综合权重中主观权重的比重。

3.根据权利要求1所述的城市发展需求应用测算方法，其特征在于，将城市发展需求的每个层次分为三个等级，一级指标为总目标层，二级指标为指标层，三级指标为评价对象；

为使得全部三级指标权重之和为1，对三级指标权重作归一化处理，即：

从而计算得到每个三级指标的权重。