近日，园林学院钱云副教授团队在建成环境与街道活力研究领域取得新进展，研究成果以“Beyond single-element thresholds: Statistical compensatory effects among built environment factors in enhancing street vitality”为题，发表在国际期刊《 Sustainable Cities and Society 》（IF=13.3）。
提升街道活力是城市更新中的核心议题。已有研究证实，建成环境要素（如建筑密度、地铁可达性、绿化率等）对街道活力的影响存在阈值效应——即某个要素只在特定取值范围内才有正向作用，超出后效果减弱甚至反转。这些结论为单要素优化提供了依据，但城市更新实践中，受制于历史保护、土地产权、资金等约束，很多要素无法被自由调整到所谓的“最优区间”。那么，当一个要素受限时，其他要素能否增强自身作用来弥补？这正是本研究试图回答的问题。
针对这一实践困境，研究选择北京市二环至六环之间的连续楔形样带，涵盖历史保护区、成熟高密度社区、高校创新区、科技产业区和外围居住区等多类建成环境背景，共选取260个街道样本。基于“5D”建成环境框架，从密度、多样性、公共交通距离、目的地可达性和设计五个维度构建变量。方法上研究首先选取表现更优的LightGBM开展解释分析；随后利用SHAP和LOESS识别变量的重要性、非线性关系与阈值区间，以LIME诊断阈值前后其他要素局部贡献的变化；再通过Welch独立样本检验和BH-FDR校正验证贡献重分配关系，并计算贡献变化及有效补偿区间。最后选取四类街道情境，比较不同建成环境组合下的局部贡献结构。
研究通过可解释人工智能方法，系统考察了建成环境要素影响街道活力的非线性特征与补偿机制，主要结论包括：第一，SHAP 重要性分析表明，五个维度的累计贡献依次为：密度 23.33、公共交通距离 7.46、设计 5.26、多样性 4.26、目的地可达性 2.27。各核心指标均呈现显著的非线性变化。密度维度是影响街道活力的首要因素，其中道路密度贡献最大。各核心要素均呈现显著非线性关系，并具有明确的阈值边界，为精细化管控提供了数值参考。第二，要素间存在统计补偿效应：当某要素因现实约束无法处于有效区间时，其他要素可通过增强自身贡献来部分弥补。72组有序变量关系中，16组（22.22%）经BH-FDR校正后显著，其中9组为正向贡献增强，可解释为潜在补偿关系；另外7组是负向或拮抗变化。第三，补偿关系的具体配置在不同街区情境下存在差异，意味着补偿策略需要结合所在街区的实际条件进行本地化校准，而非直接套用全局平均结果。
该研究的创新性主要体现在将阈值分析推进至要素间贡献重分配，但“统计补偿”仍是机器学习预测结构中的关联现象。数据能够帮助识别街道活力中不易察觉的非线性关系与要素补偿，但模型所呈现的“贡献变化”仍不能替代对真实城市生活的理解。街道活力不仅由密度、功能和可达性决定，也受到居民习惯、日常交往、经营活动、管理方式及地方文化的共同影响。因而，阈值和补偿关系只有回到具体街道中，通过现场观察、行为记录和访谈加以核验，才能转化为可信的规划判断。
园林学院城乡规划2022级本科生王雨晨为论文第一作者，钱云教授为通讯作者，OB体育（中国）官方网站-OBSPORTS为第一署名单位。其他作者还有博士研究生史辉辉、2021级风景园林硕士研究生潘俊辰（已毕业）。
