城市是异质主体跨尺度耦合的开放复杂系统,但既有研究受限于还原论与单一学科视角,难以形成整体性认知,导致“头痛医头”的治理困境。
用“人均道路面积”解释交通拥堵,忽视出行决策、信号联动、突发事件等动态耦合因素,无法揭示系统涌现行为。
单一学科范式只能刻画城市系统的局部切面,缺乏跨学科整合,难以形成对城市功能结构与运行机制的整体认知。
缺乏系统性认知导致“头痛医头”的治理困境,不仅难以根治城市病,还可能引发新一轮更复杂的问题。
以政府职能为制度性建构的核心载体,结合大语言模型与图检索增强技术,构建跨学科城市系统知识图谱,识别要素间的复杂关联。
基于广州、上海、深圳131份政府职能文件,借助LLM提取19类政府职能及其关联要素,并与SDGs映射。
BERTopic 语义聚类甄选20本高质量期刊,检索2000-2025年98,756篇文献,利用LLM筛选出58,522篇城市系统相关研究。
DeepSeek-R1 提示词工程采用GraphRAG技术提取248,630个实体、511,091个关系,构建城市系统知识图谱,揭示多层次耦合关系。
GraphRAG 实体-关系以19类政府职能为引导,筛选知识图谱中与城市系统要素匹配的实体,分析跨系统耦合机理。
语义筛选 社区检测市级政府职能划分是对“城市是什么”以及“如何管理城市”的核心建构行为,定义了城市问题的范畴与边界。
LLM与RAG技术辅助文本解析,将建构主义认识论操作化为对制度性建构过程的具体分析。
研究成功构建了覆盖8个子系统、19类政府职能的城市系统知识图谱,验证了基于建构主义认知路径的有效性。
| 政府职能 | 关联要素(示例) | 对应SDGs |
|---|---|---|
| 住房保障与城市建设 | 基础设施、保障性住房、人才住房 | SDG 9, 11 |
| 生态环境保护与治理 | 废气、废水、土壤、固废 | SDG 6, 11, 12, 13 |
| 信息基础设施与数字经济 | 基站、大数据、互联网、人工智能 | SDG 8, 9 |
| 城市道路交通设施 | 道路、桥梁、隧道、交通标志 | SDG 11 |
| 应急管理与防灾减灾 | 灾害救援、应急物资、信息平台 | SDG 9 |
19类政府职能完全覆盖三市14个共有部门的职能范畴,并识别出各自特有的机构设置。
资源环境子系统不仅关联生态治理,还关联能源保障、城市绿化、卫生健康等,验证了子系统间的复杂耦合。
与GPT-4o对比实验表明,GraphRAG能给出更具体、细化的要素识别结果,并追溯参考文献来源。
“城市基础设施,尤其是交通系统,被识别为影响经济运行效率的关键环节;土地资源配置效率则直接关系到城市经济密度与整体生产力水平。”
本研究为城市系统研究提供了新的认知框架与方法路径,揭示了城市如何在日常行政实践与制度互动中被持续“制造”出来。
提出基于建构主义的城市系统认知框架,超越纯工程技术思维,关注政治、制度、话语和认知维度。
将政府职能映射、跨学科知识整合与LLM语义抽取推理相结合,形成可操作化的城市系统认知路径。
为城市体检指标体系提供结构化、可解释的数据基础,支撑“城市生命体”全周期管理。
知识图谱可支撑跨部门协同治理,例如“城市安全”不仅依赖公安部门,更与教育、就业、社区服务等多要素协同作用密切相关。
当前主要聚焦政府主体,未来需引入企业、公众等多元行动者;扩大文献覆盖范围;拓展案例城市;构建系统化关联模型与量化指标体系。