信息时代的城市规划设计研究论文

引言

信息通讯技术的迅速发展促进了大量新数据的涌现。由大数据和开放数据构成的新数据环境正逐渐形成，为城市研究和规划设计带来了全新的机遇与挑战。区别于过去传统的统计年鉴等数据，本文提及的“新数据”特指十年前未被广泛使用的数据。

新数据在成为规划行业重要工具的同时影响着规划理念的创新。自2013年以来，有关数据在规划中应用的研究思潮如雨后春笋般出现，诞生了如“大数据与小规划”、“众筹众包众创”、“微时代与云规划”、“数据增强设计”、“大模型”等思潮。基于新数据开展规划分析、规划评估、辅助设计和模拟预测成为了技术视角的规划转型主要 探索 方向。

篇幅有限，本文主要采用近几年所进行的研究与应用作为案例。

数据获取、管理与平台

2.1 数据获取

2.1.1数据类型与特征

首先对大数据和开放数据进行辨析。开放数据（open data）指的是一种经过挑选与许可的，不受著作权、专利权以及其他管理机制所限制的，开放给 社会 公众自由出版使用的数据。大数据起源于21世纪以来互联网信息技术的发展。目前关于大数据较为广泛认可的是应具有“5V”特征——Volume（数据量）,Variety （多样性）,Velocity（速度）,Veracity（真实性）,Value（价值）。大数据种类多且价值高，但真正投入规划行业使用的数据类型却相对较少，主要有公交卡数据、LBS数据、浮动车数据及手机数据等。

大数据与开放数据共同构成了当下的新数据环境。受限于数据获取成本与途径等各种原因，目前存在着“大数据不开放，开放数据不大”的现象，制约了城市研究及规划实践对数据的获取与运用。

2.1.2新数据在城市规划中的价值

（1）城市基础数据覆盖范围的扩大

（2）编制手段的革新

（3）参与方式的扩充

2.1.3新数据获取的 探索

2.2 数据管理

针对不同数据源，需要运用不同类型数据库进行存储。其中结构化数据主要运用传统的关系型数据库如Oracle、MySql、SQL Server等，半结构化数据则采用非关系型数据库如HBase等，非结构化数据则需采用Text、HDFS等进行储存。对于数据量较大的新数据，如公交刷卡数据、LBS位置数据等，需要开发专门的平台进行管理。此外还有较常见的为大数据行业广泛使用的Hadoop、Spark等大数据管理平台。但这些平台并非针对规划行业搭建的数据管理平台，因而在应用前还需要作相应的改造。

2.3 数据平台

目前已有各式各样的规划数据平台为不同组织所运用，其组织构成框架大同小异，主要包括数据处理平台、规划应用平台、城市画像平台及规划支持平台四大部分（表1）。

目前，专门针对规划行业的综合数据平台正不断兴起。人迹地图规划分析平台、徐霞客计划、BCL数据共享平台是其中较为典型的三类（表2）。它们使用了不同的数据源，具有不同的应用领域，但均具有数据处理、城市研究与规划支持的功能意义。

城市研究

3.1 城市研究新范式

伴随着时空尺度的扩展，新数据为城市研究带来了新范式，龙瀛等将其提炼为“大模型”。 “大模型”是一种在大范围地理区域上建立的相对精细尺度的城市、区域分析与模拟模型。与传统城市与区域模型相比，大模型由大规模数据驱动，能够兼顾研究精度与尺度（图2右：大空间、细精度）。

在应用方面，“大模型”目前主要有以下几个方向：一是进行大中小各种尺度城市的分析（图3）；二是从人的视角进行精细化分析与模拟（图4）；三是将城市内尺度汇总的指标与宏观城市指标进行计量分析，以丰富城市理论（图5）。

3.2 基于开放数据的研究

针对不同的开放数据，城市研究者展开了不同的研究。如政府开放数据、微博数据、LBS数据等等。总体而言，尽管业内已有一定技术积累与学术成果，但基于开放数据的研究仍处于起步阶段。由于数据精确度与数据量大小问题，该领域的研究仍有较大的发展提升空间。

3.3 基于大数据的研究

业内主要运用到的大数据有公交一卡通刷卡记录数据、手机信令数据、智能手机LBS数据等。这种数据起源于基于智能卡的公共交通自动计费系统，它记录了持卡者的出行行为，同时也在个体维度揭示了城市空间的使用模式。其次是手机信令数据。手机信令数据能在落实到个体的时空行为精度基础上兼顾更广的覆盖范围，是一种近乎全样本、全覆盖的数据。此外还有通过与TalkingData合作获得的基于智能手机APP采集的LBS和用户标签数据等。

规划应用

4.1 认识城市规律——理解

然而，尽管新数据拥有许多优点，仍存在数据有偏性明显、缺乏个体 社会 经济属性等不可规避的缺陷。新数据虽长于分析城市现象中的特征关系，却短于揭示现象背后的原因。

4.2 规划编制——创造

龙瀛与沈尧在 “大模型”的基础上提出了“数据增强设计”（DAD，Data Augmented Design）。它是一种以细尺度设计为基础，同时对各个尺度效应进行精准了解与评估的设计模式，是“大模型”理念在规划设计方面的深化与发展。它以定量城市分析为驱动，通过数据分析、建模、预测等手段，为规划设计的全过程提供调研、分析、方案设计、评价、追踪等支持工具（图6），以提高设计的科学性，激发规划设计人员的创造力。

DAD从本质上与过去的计算机辅助设计（CAD）及地理信息系统（GIS）一致，是一种新的规划设计辅助方式。其设计框架主要由大尺度城市设计的时间、空间与人三维度构成（图7）。其中，每个维度都可以细分为尺度与粒度两个刻画指标（图8），并能在尺度与粒度间自如调度。

在具体实践方面，DAD理念已在增量设计案例北京副中心和雄安的总体城市设计及存量设计案例上海城市设计挑战赛中得到应用。对于增量设计而言，DAD可起到 探索 规律、辅助设计的作用。其中，“城市生长基因”方法可用于数据稀缺场地，如北京副中心城市规划设计。借鉴“城市生长基因”，该项目从 历史 数据中 探索 “城市生长基因”，从而对北京未来城市形态和活力展开定量分析与预测。此外，该项目还通过 探索 其他目标相似的城市“生长基因”，从中总结一般性规律并提取模式，以支持新区设计方案的评价和优选（图9）。

对于存量设计而言，DAD还可以提供有助于沟通协作的信息平台。以曹哲静等人在上海衡复城市设计竞赛中的作品为例。该项目的基地在上海衡复 历史 街区，涉及多主体、多产权、多价值观的碰撞与融合。因而该项目在多维数据的帮助下搭建了测度空间数据的动态反馈平台，沟通了设计主体与客体，为空间干预制造了反馈机制。

4.3 规划设计评价——评估

城市规划云平台：存量规划时代新的规划形式与技术基础

5.1 规划行业未来方向：数据平台支持下的人本主义存量规划

数据化与平台化对规划行业的革命性意义不言而喻，如何顺应并利用DT（Data Techonology）时代成为规划行业内部亟待自我升级与变革的关键命题。如今，传统规划院的部分业务已具备平台化的条件，具有经济价值的案例业已出现。北京市城市规划设计研究院搭建的城市规划云平台CITYIF正是其中一例。

5.2 城市规划云平台的内容与组成

城市规划云平台是北京市城市规划设计研究院于2014年搭建的服务于政府、市民、规划师的云平台。该平台可分为数据云平台、智慧云平台和动力云平台三个部分，目的在于实现数据汇集、智慧汇集和动力汇集三大功能。

（1）数据云

数据云的任务是实现互联网上微小元素的集成，包括所有新数据以及提供驱动新数据的技术、工具和应用系统。

（2）智慧云

智慧云的任务为构建规划师之间智慧汇集与分享的平台。目前，已有微博、微信、网络论坛、虚拟社区等分享平台。智慧云的任务是在这些平台的基础上建立知识库与智库。

（3）动力云

动力云旨在实现规划众包、动力汇集与公众参与的全 社会 化与全过程化。云平台将促成更多自下而上的微动力通过汇聚。它是自上而下与自下而上的联系平台，更是各方面各层次动力的汇集平台。

结论与建议

6.1 收获与经验

正如前文所述，新数据已应用在城市规划与研究的方方面面。对于城市规划来说，新数据既是资源 探索 ，更是研究范式，还引发了理念创新，在实践中形成了应用系统。下面将对近几年在这几个方面的收获与经验进行简单的总结：

（1）资源 探索

新数据对于城市规划与研究而言，首先是一种资源。相对于传统数据而言，新数据具有样本量大、动态性、时效性、精细化、多样化等特点，在个体行为捕捉、样本容量、研究尺度、趋势预测、规律发现等方面更具优势。经过几年的 探索 ，业内掌握一定的智能获取多源数据的技术方法。对于规划行业如何与互联网公司合作等现实问题上亦有一定的思考成果。

（2） 研究范式

除了资源外，新数据同样为城市研究带来范式革新。基于新数据环境，笔者将新数据驱动下产生的城市研究新范式提炼为“大模型”。“大模型”能兼顾研究的尺度与粒度，因而它在保证研究粒度的前提下，为城市定量研究带来了尺度的拓展。

（3） 理念创新

伴随着新数据在城市规划实践中的应用，一些新的理念诞生，如数据增强设计（DAD，Data Augmented Design）、人本尺度城市形态（human-scale urban form）、街道城市主义（Street Urbanism）以及图片城市主义（Picture Urbanism）等。这些理念在实际的规划设计中也已有所应用，如北京副中心城市规划设计、雄安总体城市设计及上海城市设计挑战赛衡复 历史 片区更新改造等。在实践中更是诞生了如“城市生长基因”等可直接应用于规划设计的理念细分。

（4）应用系统

基于新数据的规划综合应用平台同样是规划行业拥抱新数据的收获与积累。其中，北规院搭建的城市规划云平台CITYIF是较典型的一例。此系统实现了规划师、政府及市民的在线互动，是真正意义上基于“互联网+”与多源数据的公众参与辅助平台。

6.2 教训

新数据为城市规划与研究带来新视角、新动力的同时，也由于数据使用不规范带来了一系列经验教训。在城市研究方面，主要面临的教训是数据使用方法不当产生的“大错误”及一系列道德伦理问题。首先是数据质量及使用方法，如数据收集失真、数据缺失、数据不具备代表性、一致性及可靠性等问题所带来的“大错误”（big error）；其次是伦理道德、个人隐私的问题。在城市规划实践领域同样出现了盲目使用数据，为数据而使用数据的现象，方法严谨性的考究不足使得最终的结果良莠不齐。

总体而言，这些问题的产生与不科学、不规范的数据收集与处理过程有关。不能科学使用数据，就无法科学指导城市规划研究与应用，因此我们必须从中吸取以下几点教训：（1）数据处理、分析方法的科学性；（2）数据供应方的合作模式；（3）不能完全摒弃传统数据采集方式；（4）数据的多源校验；（5）研究伦理的审查。

6.3 对未来发展的判断

新数据环境为存量规划时代中的精细化人本主义规划提供了支持，规划行业头一次具备了进行人本主义规划实践的条件。然而当下利用新数据所进行的城市研究与规划应用多还处于现象描述、特征提取阶段。未来对新数据的进一步运用势必需要进一步的数据挖掘与分析方法进步。在下一阶段，机器学习与人工智能介入城市规划行业势在必得。

因而在此背景下，规划行业改革迫在眉睫。这种改革不同于往日引进CAD、GIS之类的技术革新，而是从方法论上重新构建城市规划的理论基础、编制办法、技术指标与评价体系。但是这种改革单凭规划师群体难以实现，因而整个规划行业也要做好开放与联合行业外资源的准备。

笔者有理由相信，在不久的未来，大数据将不再是少数具有数据科学技能的城市研究者的专属物，而是像CAD和地形图一样每个规划师都会用，能投入生产的生产资料。而这也是数据时代下城市规划行业的自我变革与更新结果。

从古至今的房屋建设和变迁，未来城市规划发展的趋势，你的发展目标OK了

城市规划可以写旧城改造、景观设计等等。开始也是苦于写不出，还是学长给的文方网，写的《多智能体城市规划空间决策模型及其应用研究》，用了很多国内外案例对比，相当专业的说，没几天就ok了

.3创新发展的布局 创新是城市发展的永恒动力，也是城市人文精神的重要体现。随着经济全球化和城市国际化，城市经济和社会发展的核心要素从自然因素让位给智力因素，创新能力愈益成为城市发展的决定性力量。杭州要保护和发展其为浙江省的经济、科技、文化中心和长江三角洲副中心城市的战略作用，必须着力增强创新功能，真正成为“求知创业”的天堂。增强创新功能，首先要培育和增强创新源，其工作重心更多的是指创造吸引人才、资本等先进要素的机制和环境。 4.城市建筑 打好“品位牌”，彰显艺术特征。城市应当成为开放式建筑工艺品博物馆，绝大多数城市建筑物都应当按照有艺术观赏价值的标准来打造。市政府、车站、学校、艺术馆等重要的公共建筑物，要按照建筑工艺品的标准来设计和建设；临街建筑物应当讲究优美的造型、漂亮的外观、柔和的色调。整个城市和每一条街道都要对建筑物的风格、造型、色调、高度等因素有明确的要求，反对出现建筑造型的克隆和雷同，赋予城市建筑物文化艺术生命，努力建造中西合壁、富于特色和个性的现代化城市。 4.1城市生态系统的特点 现代城市是一类脆弱的人工生态系统，它在生态过程上是耗竭性的，其最大特点就是人口的高度密集；城市生态系统是不完全的和开放式的，主要体现在需要其它生态系统的支持（如农业生态系统、森林生态系统、海洋生态系统等），需要人为的输入大量的能源与物质，同时，城市中人类生产和生活中排泄的大量废物，也不能完全在本系统内分解，还需要其他生态系统（如农田、海洋等）中处理消化。 城市在自然界占有很小的一部分空间，却集中了大量的人口、交通和信息流，建立了大量的人工设施，并生产破坏城市环境的污染物质，改变了原来的生态平衡，造成城市物理环境的变化，如城市热岛效应、温室效应、土壤板结等。城市生态系统中，城市化的发展过程不断影响着人类自身，他改变了人类的生产、生活形态，创造了高度的物质文明，同时，其造成的环境污染也影响了人类的健康，引发公害。 4.2城市景观与空间设计的特点 城市是一个开放的复杂系统，它包含有大量的物质构成因素和若干子系统，是人类活动的物质载体。城市景观与空间形态是人们的主观意愿的物化表现，凝聚着人类的智慧、情感、想象力和理想的追求。城市景观空间与人的生活密切相关，两者之间也存在着相互影响：人的主观意愿引导着城市景观与空间的建成，并对已存环境施加影响力；城市景观与空间向人们传递着无限的信息，支持人们的活动，丰富人们的生活内容。 城市是一个连续的发展过程，城市景观与空间形态的演化受到“空间”和“时间”两个向度的影响，即在任何一个时间片段，人们都可以获得创造城市景观与空间的各种物质要素；同样，任何一个正在营造的城市景观环境又不得不考虑时间的意义：“过去时”的历史延续，“现在时”的应用意义和“未来时”的理想追求。城市景观的本质是人们主观意愿的一种物质表达，反映了人们不同时期的价值观和世界观。 因此，我们也可以说，正确合理的城市景观设计规划理念本质上与可持续发展的理论并不矛盾，反而应该是相辅相成的。 4.3现代城市景观与生态规划的关系十分密切。 景观生态学是一门新兴的交叉学科，主要研究空间格局和生态过程的相互作用，它的主题是地理学与生态学的交叉。它以整个景观为对象，通过物质流、能量流、信息流与价值流在地球表层的传输和交换，通过生物与非生物以及人类之间的相互作用与转化，运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化已经相互作用机理、研究景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护，具有很强的实用性。 城市生态系统是一个自然、经济与社会复合的人工生态系统，它包括生命系统、环境系统，具有一个复杂的多层次的结构，可以从不同角度研究人类活动与城市的相互关系和影响。城市环境规划作为宏观指导和协调部门利益、优化城市土地资源配置、合理组织城市空间环境的重要战略部署，必须要具备生态观。只有具备了生态观，才能指导城市在今后的各项建设中向生态城市的目标迈进，建立高效、和谐的人居环境。 近年来，景观规划在城市景观特色保护与城市环境设计中得到广泛的运用。早在20世纪60年代，美国等发达国家开始把它运用于建筑学、规划学中，开创了景观规划与环境设计的先例。其目标在于创造人类与他们的环境之间协调和谐的气氛，建立起土地开发利用与环境资源保护之间和谐的关系。 5.现代生态规划的内涵 现代生态规划基本上可以理解为：应用生态学的基本原理，根据经济、社会、自然等方面的信息，从宏观、综合的角度，参与国家和区域发展的战略或中长期发展规划的研究和决策，并提出合理的开发战略和开发层次，以及相应的土地及资源利用、生态建设和环境保护措施，从整体效益使人口、经济、资源、环境关系想协调，并创造一个舒适和谐的生活与工作环境。现代生态规划的理论基础现代生态规划的理论基础还不是很成熟，生态学的3个基本原则基本上可以作为现代生态规划的理论基础。 5.1整体性原则。无论是生态建设还是生态规划，都十分强调宏观的整体效益，所追求的不仅仅是局部地区的生态环境效益的提高，也不仅仅是经济、社会、环境三者中某一方面效益的增加，而是谋求经济、社会、环境3个效益的协调统一与同步发展，并有明显的区域性和全局性。 5.2循环再生原则。将自然界生物对营养物质的富集、转化、分解和在生过程应用与工农业生产和生态建设及生态规划中，使自然资源（包括土地资源、水资源、林业资源、动植物资源、矿产资源及旅游资源）获得最佳利用，从而保护自然资源、保护人类健康几居住环境，使废弃物对环境与人类的危害降至最底。 5.3区域分异原则。生态建设与生态规划均强调生态系统的多样性和地域分异，应针对不同地区的经济、社会、自然条件和生态环境指定不同的生态建设和生态规划方针，对不同的资源采取相应的保护与利用对策。 6.生态城市设计 做好生态城市设计，以真实实现城市的生态化目标，并体现不同城市拥有的城市生态环境、城市文化、城市形象、城市风格的特点和吸引力。其基本设计有城市景观设计、城市产业设计、城市住区设计三个方面。 城市景观设计的目标是建立在由建筑、园林等为主的人文景观和各类自然生态景观构成的城市自然生态系统。建筑景观设计的重点在平面规划的基础上做好空间天际轮廓线的规划设计，特点是沿主要街道建筑景观设计，要在做好高层超高层的建筑景观设计的同时，适当布置低层的生态建筑。 园林设计的重点是要做好沿江、河、湖、溪等两岸林带及城市公园、城市广场的景观设计，融生态环境、城市文化、历史传统与现代理念及现代生活要求于一体，提高生态效益，景观效应和共享性。各类自然生态景观设计的重在完善基础设施，完善生态功能，提高其生态效益，景观效应和共享性。要用生态建筑原理对居住区进行科学的规划设计，形成生态建筑与完善的基础设施构成的生活环境以及包括精神文明在内的社会生态系统。居住区的设计要坚持以下原则，选择城市居住区的最佳区位和发展规模。 二是节能低耗无污染，即在建筑材料的是使上坚持环境保护原则，避免由于建筑材料的原因造成光污染、化学污染、放射性污染等。要充分考虑建筑物的朝向、间距等，以解决住宅采光、室内通风等卫生问题。 三是应用生态技术处理生活排泄物、生活垃圾。四是通过增加居住区绿地，推广屋顶绿化、垂直绿化、湖河溪流水体的坡岸绿化等，大幅度提高居住区绿化覆盖率。居住区设置中央绿地。公共绿地必须大于人均1.5平方米。五是增加居住区的文化体育设施。城市的形成源于我们的祖先“逐水草而居”的生存准则，生态城市建设中必须充分利用自然生态基础，所谓充分利用，一是保护，二是提升。从实践经验看，只有充分利用自然生态基础，才能建成真正意义上的生态城市。 7.结论 总之，城市规划是科学严谨的，是中国现代城市建设中值得深思的课题，为将来留下什么样的建筑艺术，为人们的生活打造什么样的生活氛围，为可持续发展做什么样的努力。关注城市规划，是每个设计师应该做的，也是我们这一代，甚至几代人的努力。