基于XGBoost-SHAP方法的中国中小城市活力评估与建成环境关联研究——以安阳市主城区为例

《Scientific Reports》：Nonlinear associations between the built environment and urban vitality in Anyang using multi-source data and explainable machine learning

　　

摘要

随着中国城市发展从空间扩张转向品质导向更新，科学规划对于中小城市的重要性日益凸显。本研究以中国安阳市主城区为案例，构建了一个综合框架，评估城市活力并探讨其与建成环境之间的关联。研究构建了一个涵盖经济、社会、文化和生态四个维度的活力指数。通过比较四种回归模型，并运用SHAP（SHapley加性解释）方法解释特征重要性、非线性关系、阈值及交互作用。结果表明，城市活力主要集中在东部核心区域，西部存在局部聚集区，向外围逐渐递减。XGBoost模型表现最优。SHAP分析揭示，到最近商业中心的距离是最具影响力的因素，其次依次为POI混合度、医疗服务可达性、总体POI密度和建筑高度。交互作用分析表明，城市活力受功能多样性、开发强度、设施可达性和交通连通性的共同影响。研究结果强调了城市功能协调的重要性，并为中小城市制定差异化更新策略提供了参考。