研究速递
今天分享的文章是一篇2024年发表在《Nature Cities》上的研究。文章通讯作者和第一作者是来自索尼计算机科学实验室罗马分部的Matteo Bruno，文章题目为《面向包容性15分钟城市的普适性量化框架》。
文章内容
构建可持续、互联互通的都市生活圈始终是热点议题。为实现该目标，”15分钟城市”理念应运而生——其核心是在城市创建高效便捷的生活空间，使居民通过步行或骑行15分钟内便捷获取购物、医疗、教育、文化及娱乐等基本服务。同时，该模式通过削减长距离通勤与降低私家车依赖，不仅能显著改善交通拥堵、减少碳排放，更能实质性提升居民生活质量与幸福感。
然而，尽管“15分钟城市”愿景获广泛认同，鉴于城市间地理条件、人口密度及经济水平的显著异质性，采用“一刀切”模式强制全域达标仍存争议性议题。比如，形式达标的城市可能掩盖服务资源的结构性失衡（如核心区与边缘带的梯度落差），导致更大的不平等，同时还可能需要牺牲周边绿地面积以实现十五分钟目标。此外，本地人口密度已被实证在未来城市的规划中起着关键作用。因此，本研究锚定人口密度，通过算法驱动的资源空间优化与精细化规划干预，探索不同城市渐进趋近“15分钟城市”的差异化路径，进而破解普适化框架与地方性约束的根本矛盾。
本研究基于全球10,000余城市开源数据库，包括人口分布、服务设施点位及交通路网数据。系统构建了15分钟城市包容性评估框架。采用空间分析法计算城市六边形网格单元的“邻近时间（Proximity Time, PT）”，并对全球633个典型城市样本进行归类分析，将人口密度区间趋同、服务配置结构相似的城市集群合并处理。本研究提出了一个新的优化算法，基于人口分布重新分配城市服务设施，并推测城市可达性的潜在改善效果。研究揭示：实现15分钟城市所需的人均服务数量存在显著空间异质性，核心受控于本地人口密度与人口空间分布方式。本成果能够为城市规划者和决策者提供理论范式与实践工具箱，对驱动更公平、更便利与更可持续的城市转型具有核心指导价值。
1.评估当前“15分钟城市”现状
首先，对当前城市与理想的“15分钟城市”的接近程度进行了全面评估，研究发现全球不同城市之间以及城市内部的可达性存在相当大的异质性。本研究测算了全球10,000余城市的PT，该值测量了从城市的某个特定点步行或骑行到达“15分钟城市”服务设施所需的时间。可达性在城市之间的差异明显，同时城市内部均未均等分配，不同城市可能呈现中心化或者多中心化的结构（见原文Figure 1a）。
之后，为进一步量化可达性不平等程度，本研究测算了在15分钟半径范围内能够获得九大基本服务的居民比例。包括户外活动、学习、购物、饮食、出行、文化活动、体育锻炼、服务和医疗保健。结果表明，不同城市之间，生活在“15分钟条件”下的人口比例存在相当大的差异，同时同一城市内部的可达性差异可能很大，并且这些差异通常随着平均PT值的增加而扩大（见原文Figure 1b, 1c）。这意味着平均可达性较差的城市往往也更加不平等。不同文化背景的城市之间同样差异显著，主要取决于城市规划风格和汽车依赖程度。
本部分的结果始终强调城市中心的可达性优于边缘地区。城市本质上会在其中心提供更多的服务，这是周边地区最方便的会面地点，但需要避免“富者愈富”的自我强化过程，“更多服务→更愿意访问→中心需求增加，边缘被进一步孤立”的恶性循环。
2.朝向机会平等的最优分布
在评估了城市可达性的不平等程度之后，采取什么措施来缓解不平等尤为重要。在这部分，本研究通过探究现有的兴趣点（Points of Interest， POIs）的重新选址来实现更好的可达性模式，即让更多人生活在“15分钟城市”目标之下（更高的F15值）。为此，本研究设计了一个新的算法，旨在使城市中人均服务设施的数量相等，从而实现比实际分布更为平衡的服务分布。在这种情况下，每个设施将为其邻近地区提供服务，服务的人口数量大致相等。
应用算法后，当考虑需要将多少服务设施从其原始位置重新安置到不同区域时发现，以汽车为中心设计的城市，需要重新安置高比例的POIs；一些欧洲城市，已经展示了优化良好且分布均匀的服务设施，重新安置的需求最小。这进一步证实了当前城市设计在使城市步行友好和可达方面的有效性，同样也突出了不同城市在努力改善其可达性并成为“15分钟城市”时可能面临的多样化挑战。（见原文Figure 2）
对比优化前后的可达性差异发现，尽管其他不太中心的区域的可达性有所提高，但城市中心并没有失去服务。同时，边缘地区的服务获取能力得到了显著增强，这验证了重新安置策略在弥合可达性差异方面的效率。图中红色区域的可达性恶化，一方面可能是他们原本已经得到了良好的服务，另一方面也可能是因为他们的低人口密度（见原文Figure 3a, 3b）。
通过对比特定城市优化前后的PTcity值和F15值发现，现有POIs的重新分配引发了城市的左移和上移趋势，即向更低的PTcity值（更高的平均可达性）和更高的F15（更大的平等性）方向发展。其中比较例外的亚特兰大这个城市，考虑到亚特兰大的高度分散性，亚特兰大中心的少数紧凑型社区的可达性恶化了。因此，尽管该城市的平均本地可达性有所改善，但其在15分钟区域内的居民比例却略有下降（见原文Figure 3c）。
本部分的结果强调，“15分钟城市”模式适合相对紧凑（即高人口密度）的城市区域。即使通过战略性地重新配置服务设施或增加其渗透性可以显著改善可达性，但整个“15分钟城市”的理念在低城市密度区域（如郊区或中间区域）需要重新思考。
3.追求包容性的15分钟城市
通过以上分析，本研究已经明确了如何在城市中更好地分配现有资源以改善服务获取的机会平等性。在这部分，将更进一步分析为了使尽可能多的人口能够享受“15分钟城市”所需要的POIs的最优数量和分布。为此，本研究模拟了再考虑不断增加的POIs数量时的最优城市结构。针对每种服务类型的POI独立运行算法，分别获取九类服务的POIs，并以每千人所需要的POIs总数量作为衡量城市可达性的参数。
从结果来看，F15，即15分钟内能够到达邻近设施的人口比例在不同城市之间存在显著差异。本研究特别比较了区县与F15为90%的交点（见原文Figure 4a），即为了使城市90%的人口能够生活在15分钟可达区域内，每1000名居民所需的POIs数量，然而这个数字并非是实现广泛15分钟可达性所需的最低限度，因为每千人POIs密度均匀分布的假设并不总是成立。
为了使城市成为“90%的15分钟城市”，每千人所需的POIs数量在所研究的城市之间同样存在显著差异（见原文Figure 4）b。像孟买和波哥大这样高度密集且分布均匀的城市，分别只需要每1000名居民0.45和0.56个POIs就能实现“15分钟城市”。欧洲和亚洲城市呈现出多样化的格局。它们处于中间区域，根据其城市布局和设计呈现出不同的趋势。例如，历史上更注重汽车交通设计的城市，如鹿特丹，或者拥有大片郊区的城市，如塔林、爱丁堡、阿姆斯特丹或赫尔辛基，需要更高的人均POIs数量才能成为“15分钟城市”。澳大利亚和新西兰的城市也是如此。相比之下，紧凑型城市，如都灵、米兰和巴塞罗那，由于其密集且均匀的城市结构，需要的人均POIs数量较少。另一个特殊案例是城市纹理不连续的城市，如罗马或雅典，历史遗产和地理限制对它们实现紧凑设计构成了额外的挑战。而许多美国城市是离群值，代表着独特的挑战。
本部分结果表明，不同的城市在实现“15分钟城市”目标时，面临着不同的挑战，部分城市达标所需要的POIs数量明显的不可持续，这再次强调了城市密度和设计对“15分钟城市”概念可行性的影响。
4.相关政策启示
本研究是理解城市可达性和基于邻近性的城市可行性的重要一步，为设计可持续、可达且宜居的城市环境提供了实际且可操作的见解。对城市规划者来说，应当重视基于邻近性的城市设计，对于人口密集的城市区域，可以考虑通过去中心化策略，增加周边区域的设施分布，能够改善整体区域的可达性。而对于不同人口密度和资源结果的城市，则需要更多采取差异化的政策。“十五分钟城市”目标需要因地制宜，其可能更适用于高密度城市（每平方公里人口数大于7,000人），对与低密度城市，则需要结合公共交通拓展“15分钟”定义，比如发展“15分钟公共交通圈”或接受更长可达时间阈值。此外，政策制定者还需关注不同类型服务设施的分布差异，区分基本与非基本服务，并根据城市的具体情况灵活调整规划策略。最后，作者提供了开源工具的在线平台（https://whatif.sonycsl.it/15mincity），便于政策规划者查阅城市的可达性现状。
选择理由和阅读思考
这篇文章在概念上和方法上具有双重突破。重新定义了“15分钟城市”的适用范围，发现只有极少数的城市适合成为“15分钟城市”，提示在政策推广时需要因地制宜发展，分析其在当地的适用程度。同时文章通过原创算法证明了迁移公共服务到边缘区域可以在不降低中心效率的前提下，提高周边区域的可达性，这点和基于传统两部移动搜寻法的优化方案的资源流向相似，体现了不同方法在提高公平性上的技术共性。同时文章的结论也给医疗资源的优化配置提供了新的思路，比如在医疗资源评估和优化时对不同人口密度的城市，以及对城市中心和城郊地区的资源配置采取不同的目标和策略；在配置资源过程中考虑潜在资源投入，根据实际承受能力明确该方案更适用的区域，而资源投入过大的区域可能就是发展远程医疗的优先区域。
引用信息
Bruno, M., Monteiro Melo, H.P., Campanelli, B. et al. A universal framework for inclusive 15-minute cities. Nat Cities 1, 633–641 (2024). doi: https://doi.org/10.1038/s44284-024-00119-4
https://www.nature.com/articles/s44284-024-00119-4 （Nature Cities 官网）
供稿 | 敖 露
编辑 | 古婧红
审校 | 颜 婷 何京蔓