本發(fā)明涉及一種識(shí)別城市紳士化空間的技術(shù)方法。

背景技術(shù)：

1、紳士化(gentrification)是一種全球化危機(jī)，指隨著資本進(jìn)入城市中心，高收入群體侵入原有社區(qū)，地區(qū)社會(huì)階層提升，城市物質(zhì)景觀升級(jí)，低收入階層直接或間接地被替代，最終導(dǎo)致居民職業(yè)、收入、生活方式等發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化。目前，我國城鎮(zhèn)化率已經(jīng)超過60％，城鎮(zhèn)化進(jìn)入相對(duì)成熟的中后期階段，城市發(fā)展逐漸從增量模式轉(zhuǎn)為存量更新模式。通常紳士化會(huì)伴隨著城市更新的過程，導(dǎo)致大量社會(huì)沖突，貧困居民被置換到質(zhì)量更差的區(qū)位，加劇空間分異和社會(huì)歧視，最終導(dǎo)致社會(huì)極化。

2、準(zhǔn)確識(shí)別紳士化空間將有助于改善城市更新策略、制定住房政策、指導(dǎo)土地再開發(fā)，確保城市規(guī)劃政策更具包容性，促進(jìn)社會(huì)公平和城市的可持續(xù)發(fā)展。目前識(shí)別紳士化空間的傳統(tǒng)方法基于不動(dòng)產(chǎn)信息、收入水平、教育水平等社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性開展，通過變化量、與平均水平的對(duì)比等來判斷某地區(qū)是否發(fā)生紳士化。該方法在中國的應(yīng)用局限主要在于：傳統(tǒng)人口數(shù)據(jù)更新緩慢且精度不高、不動(dòng)產(chǎn)交易數(shù)據(jù)未覆蓋所有社區(qū)類型。

3、隨著街景圖像的覆蓋范圍越來越廣、分辨率越來越高，該數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出獲取成本較低、更新速度快、圖像客觀準(zhǔn)確等特點(diǎn)，可短時(shí)間內(nèi)提供大尺度城市物質(zhì)空間影像并輔助判斷城市空間的紳士化現(xiàn)象。利用街景數(shù)據(jù)判斷紳士化空間的方法可以通過人工主觀觀察兩個(gè)時(shí)間截面的街景圖像是否在若干方面發(fā)生了建成環(huán)境變化，來判定該空間是否發(fā)生了空間紳士化，然而如何智能化對(duì)多個(gè)時(shí)間截面的街景圖像展開紳士化信息計(jì)算，形成量化指標(biāo)客觀地反映城市空間是否發(fā)生紳士化，相關(guān)技術(shù)方法有待進(jìn)一步完善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，公開一種自動(dòng)識(shí)別城市紳士化空間的方法。該方法強(qiáng)調(diào)利用街景數(shù)據(jù)與深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)大尺度城市空間展開定量評(píng)價(jià)，有利于城市更新的現(xiàn)狀調(diào)研和方案編制工作。同時(shí)，該方法基于大數(shù)據(jù)實(shí)行，具有復(fù)用性強(qiáng)、操作效率高的特點(diǎn)，且可用于搭建城市紳士化空間智能識(shí)別平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)即時(shí)、持續(xù)、定位準(zhǔn)確的城市空間紳士化監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。

2、本發(fā)明技術(shù)方案如下：

3、一種基于深度學(xué)習(xí)的城市紳士化空間智能識(shí)別方法，包括以下步驟：

4、步驟(1)：獲取目標(biāo)城市空間內(nèi)所有街景采樣點(diǎn)i的延時(shí)街景對(duì)t(i)，即兩個(gè)時(shí)間截面的街景圖像，分別為前置街景和后置街景其中前置街景的記錄時(shí)間早于后置街景

5、

6、步驟(2)：隨機(jī)選取部分采樣點(diǎn)作為樣本采樣點(diǎn)，將樣本采樣點(diǎn)按照比例劃分為訓(xùn)練集與測(cè)試集；

7、步驟(3)：對(duì)步驟(2)選取的各樣本采樣點(diǎn)的街景圖像對(duì)進(jìn)行紳士化的人工識(shí)別，對(duì)符合條件的延時(shí)街景對(duì)賦予紳士化標(biāo)簽y(t(i))；

8、步驟(4)：使用開源的預(yù)訓(xùn)練的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)efficientnet?b0模型作為基礎(chǔ)模型對(duì)樣本采樣點(diǎn)的延時(shí)街景對(duì)進(jìn)行特征提?。?/p>

9、步驟(5)：將上述步驟(4)所得的延時(shí)街景對(duì)的隱藏向量線性變換為多維的單個(gè)輸入值，再將其輸入sigmoid函數(shù)激活層，得到預(yù)測(cè)的紳士化概率p(t(i))：

10、步驟(6)：根據(jù)各樣本采樣點(diǎn)的延時(shí)街景對(duì)在步驟(3)中的紳士化標(biāo)簽y(t(i))和在步驟(5)中預(yù)測(cè)的紳士化概率p(t(i))，計(jì)算二值交叉熵?fù)p失s(t(i))：

11、s(t(i))＝y(tǒng)(t(i))logp(t(i))+(1-y(t(i)))log(1-p(t(i)))，公式4；

12、步驟(7)：對(duì)步驟(2)中選取的樣本采樣點(diǎn)中的訓(xùn)練集按照上述步驟(4)、步驟(5)、步驟(6)以batch進(jìn)行多輪訓(xùn)練，得到相對(duì)最優(yōu)的街景圖像特征提取的模型參數(shù)；

13、步驟(8)：基于步驟(7)中記錄的最優(yōu)的街景圖像特征提取的模型參數(shù)，使用步驟(4)和步驟(5)中的特征提取、線性變換與激活函數(shù)，完成城市尺度所有采樣點(diǎn)i的延時(shí)街景對(duì)t(i)的紳士化屬性y(t(i))的預(yù)測(cè)；

14、步驟(9)：針對(duì)各個(gè)城市街區(qū)，計(jì)算紳士化屬性為1的采樣點(diǎn)占所有采樣點(diǎn)的比例，判斷街區(qū)是否紳士化。

15、進(jìn)一步的，所述步驟3，紳士化的人工識(shí)別具體操作為：

16、對(duì)包含“有意義的變化”的延時(shí)街景對(duì)，紳士化標(biāo)簽y(t(i))標(biāo)記為1；對(duì)僅有“沒有意義的變化”的延時(shí)街景對(duì)，紳士化標(biāo)簽y(t(i))標(biāo)記為0，其中：

17、“有意義的變化”包括：土木結(jié)構(gòu)的低矮平房變?yōu)榕溆鞋F(xiàn)代服務(wù)設(shè)施的高樓、建筑立面翻新并修復(fù)陽臺(tái)與門窗、商業(yè)業(yè)態(tài)從普通零售變?yōu)閲H品牌、控制交通的新標(biāo)志或結(jié)構(gòu)增多、市政基礎(chǔ)設(shè)施增多、安保設(shè)施增多、室外增設(shè)花架、草坪修整，標(biāo)志著紳士化；

18、“沒有意義的變化”指無變化或隨機(jī)變化，包括：道路上的車輛、天氣狀況、圖像明暗陰影。

19、進(jìn)一步的，所述步驟4，延時(shí)街景對(duì)的特征提取具體操作如下：

20、步驟4.1：提取每張街景圖像的隱藏向量，包括：

21、步驟4.1.1：對(duì)每張街景圖像進(jìn)行預(yù)處理，即：將每張rgb圖像轉(zhuǎn)換為大小為224x224x?3的張量；

22、步驟4.1.2：通過efficientnet?b0模型對(duì)每張圖像提取特征；因卷積核在變化，該過程會(huì)產(chǎn)生不同的模型參數(shù)，同時(shí)記錄特征提取中的模型參數(shù)；

23、步驟4.1.3：提取到每張圖像的特征，得到大小為1x?1x?4的特征值，記為該張圖像的隱藏向量；

24、步驟4.2：每組延時(shí)街景對(duì)的兩張圖像的隱藏向量為前置街景的隱藏向量和后置街景的隱藏向量將每組延時(shí)街景對(duì)的兩張圖像的隱藏向量進(jìn)行拼接，作為每個(gè)樣本采樣點(diǎn)的延時(shí)街景對(duì)最終特征表示，記為隱藏向量

25、

26、式中，表示延時(shí)街景對(duì)的隱藏向量，表示前置街景的隱藏向量，表示后置街景的隱藏向量。

27、進(jìn)一步的，所述步驟7，獲取相對(duì)最優(yōu)的街景圖像特征提取的模型參數(shù)包括：

28、步驟7.1：對(duì)樣本采樣點(diǎn)的訓(xùn)練集按照上述步驟(4)、步驟(5)、步驟(6)，進(jìn)行訓(xùn)練，記錄每輪訓(xùn)練的損失s(t(i))和步驟(4)中進(jìn)行特征提取的模型參數(shù)；

29、步驟7.2：對(duì)測(cè)試集通過步驟(4)、步驟(5)得到pi，將得到的pi與采樣點(diǎn)紳士化概率閾值a相比來預(yù)測(cè)紳士化屬性y(t(i))，即：當(dāng)pi<a時(shí)，將y(t(i))取值為0；當(dāng)pi≥a時(shí)，將y(t(i))取值為1，將測(cè)試集上預(yù)測(cè)的紳士化屬性y(t(i))與紳士化標(biāo)簽y(t(i))相對(duì)比，計(jì)算得到每輪訓(xùn)練的模型在測(cè)試集上的準(zhǔn)確率并記錄；

30、步驟7.3：當(dāng)損失s(t(i))下降后趨于擬合且測(cè)試集上的準(zhǔn)確率不再大幅提升時(shí)，將該輪訓(xùn)練對(duì)應(yīng)的街景圖像特征提取的模型參數(shù)進(jìn)行記錄，作為最優(yōu)的街景圖像特征提取的模型參數(shù)。

31、進(jìn)一步的，所述步驟8，對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的延時(shí)街景對(duì)t(i)依次按照步驟(4)、步驟(5)，得到紳士化屬性的概率pi，將得到的紳士化的概率pi與采樣點(diǎn)紳士化概率閾值a相比來獲取采樣點(diǎn)的紳士化屬性，當(dāng)pi<a時(shí)，將y(t(i))取值為0；當(dāng)pi≥a時(shí)，將y(t(i))取值為1。

32、進(jìn)一步的，所述步驟9，城市中各個(gè)街區(qū)，計(jì)算紳士化屬性為1的采樣點(diǎn)占所有采樣點(diǎn)的比例，判斷街區(qū)是否紳士化，具體計(jì)算及判斷公式如下：

33、

34、當(dāng)p<p0時(shí)，y＝0

35、當(dāng)p≥p0時(shí)，y＝1

36、式中，p表示各街區(qū)紳士化比例，y＝1表示街區(qū)紳士化，y＝0表示街區(qū)未紳士化，k表示各街區(qū)內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)量，p0表示用于判斷街區(qū)是否紳士化的紳士化比例閾值。

37、本發(fā)明的有益效果是：

38、(1)使用街景圖像數(shù)據(jù)，突破空間尺度、時(shí)間、人力等條件限制，將研究視角擴(kuò)展至大尺度城市空間。

39、(2)具有較強(qiáng)可復(fù)用性，針對(duì)不同地域的城市空間均可采用該方法識(shí)別街區(qū)是否發(fā)生紳士化。