城市大數據與定量城市研究

龍 瀛

1 大數據時代

隨著我國城鎮化進程的快速發展，傳統的城市快速擴張、用地粗放經營的發展模式已難以為繼，城鎮化發展帶來的一系列社會、經濟和生態問題開始日益顯現。包括北京和上海在內的一些大城市在總體規劃修改中，紛紛提出了建設用地“減量規劃”、“零增長”等規劃概念。集約、高效的城市發展模式已經成為新型城鎮化發展所需實現的目標。雖然傳統的規劃理念一直強調以人為本，但已有的規劃手段和技術很難從根本上實現這一原則。2014年3月，國務院頒布的《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年》，明確提出要“努力走出一條以人為本、四化同步、優化布局、生態文明、文化傳承的中國特色新型城鎮化道路”。新型城鎮化規劃要“以人的城鎮化為核心，推進智慧城市建設”。智慧城市作為提高城市可持續發展能力的重要手段和途徑，已成為國家城鎮化的重要戰略方向，在政府部門的引導下，相關的規劃與實踐在全國各地不斷推進。2014年8月，發改委、工信部、科技部、公安部、財政部、國土部、住建部、交通部等8部委印發了《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》。綜合來看，我國的城市規劃模式亟需進行轉型。

近幾年隨著信息通信技術的迅猛發展，大數據已成為重要的發展方向和研究領域，并在多個領域發揮著積極作用，影響著人們的生活方式。相比其他傳統行業，大數據帶給城市規劃和研究的影響更為顯著，其不僅對城鄉規劃編制、評價和管理的方式產生影響，也通過對人的活動、移動和交流方式的改變，改變了規劃的對象——城市和鄉村。大數據的應用與智慧城市理念促進了城市規劃的科學化與城鎮治理的高效化，使得各部門在數據及時獲取與有效整合的基礎上，能夠及時發現問題，實時進行科學決策與響應；同時為公眾參與提供了基礎與平臺，為以人為本、面向存量、自下而上的新型城市規劃構建提供了基礎。

2 來自多方面的探索

正是大數據，讓我們看到了作為微觀個體的社會空間中的人，“大”的開放數據，讓我們看到了物理空間中的設施/項目，為相應的學科/領域帶來了新的發展契機，也日益成為我國規劃學界和工程界關注的熱點。大數據對于各個行業，不是簡單的換筆和多了一個數據源，實際上，能夠看到人的大數據，是這個時代所提出的各種理念比如“以人為本”、“新型城鎮化”等的終極體現，也為相應的學術研究、規劃實踐和商業咨詢帶來了春天。例如：

（1）在研究機構方面，北京大學成立了智慧城市研究與規劃中心①www.smartcity.pku.edu.cn。；龍瀛博士創建了北京城市實驗室BCL②www.beijingcitylab.com。；南京大學城市規劃設計研究院成立了規劃技術協同創新中心；上海同濟城市規劃設計研究院成立了可持續智慧城市實驗室SU-SMART CITY LAB③；北京清華同衡城市規劃設計研究院成立了北京西城—清華同衡城市數據實驗室UDL④xc.urbandatalab.com。。另外，多個自媒體網站也先后創建或開始關注大數據和智慧城市領域，如朱瑋先生2012年創建的國匠城—城市規劃人的在線社區⑤www.caup.net。；城市數據派UDParty⑥tjupdi.com/smartcity。www.udparty.com。；澎湃新聞的市政廳欄目⑦www.ThePaper.cn。；以及北京市城市規劃設計研究院創建的城市界面CITYIF⑧www.cityif.com。。

（2）在學術研究方面，柴彥威、王德、甄峰等學者多年前建立并持續推動的中國時空間行為研究，近幾年來，他們數據獲取的手段由問卷調查，擴展到手持GPS、公交刷卡記錄、手機記錄等，發表了一系列非常優秀的研究成果。北京大學柴彥威在美國地理學會會刊AAAG上對中國的時空間行為進行了系統綜述，成功將中國這一領域的研究推向了國際舞臺；同濟大學王德將對中國時空間行為的深入研究，用于中國多個重大城市建設項目，如上海世博會、青島世界園藝博覽會等，這些研究及其成果振奮人心；而南京大學甄峰則利用多源的大數據和開放數據，帶領整個團隊開展了大量的探索性研究工作，這對于學術界具有很好的參考和借鑒意義。甄峰團隊的“關于中國互聯網信息生產和消費方面”的研究成果已發表在知名城市研究期刊Urban Studies上。此外，日本金澤大學沈振江教授長期以來一直關注如何利用地理空間分析和可視化等手段支持城市規劃，是日本這一領域的先行者和領軍人物，其專著《Geospatial Techniques in Urban Planning》被Springer出版社出版，產生了很大的影響。

（3）在規劃編制領域，不少編制單位正積極思考并嘗試將大數據和開放數據運用到其工作中。據中國城市規劃設計研究院的金曉春和翟健老師今年早些時候的介紹，他們正致力于推動一套系統的規劃支持系統，以支持規劃師更快更好地開展規劃的編制和評估工作，并對大數據和開放數據持非常開放的態度；北京市城市規劃設計研究院在黃曉春和茅明睿的帶領下，在大數據和開放數據方面也進行了深入的探索和挖掘，例如對公交刷卡數據的深入挖掘、微博數據挖掘、多源網絡開放數據的獲取和挖掘、規劃知識管理等，并提出了面向規劃行業的數據、方法和模型的框架體系；北京清華同衡規劃設計研究院的王鵬在自由論壇系統詳細介紹了其在APP開發、規劃編制系統開發、規劃熱點事件關注、大數據和開放數據挖掘、北京西城—清華同衡城市數據實驗室建設等方面的工作，其中很多工作并不僅僅是規劃信息化或新技術的應用，而是深入到了規劃編制或城市問題的核心所在。這些編制單位在這方面的探索，已不僅僅限于傳統的規劃信息化方面，比如在2014年6月China-UP新技術沙龍上天津規劃院和長春規劃院就分別介紹了他們各自在大數據和開放數據方面的實踐。

（4）在規劃行業方面，規劃信息化和新技術應用的行業代表上海數慧公司⑨www.dist.com.cn。多年致力于規劃行業的信息化解決方案，并成功將其解決方案報送給全國許多城市的規劃管理部門。據上海數慧羅亞總監介紹，大數據時代，對其業務拓展，是一個積極的信號。這點已通過北京晶眾公司⑩www.brightdata.cn。的業務拓展印證并體現出來，作為致力于交通行業利用手機數據開展咨詢工作的公司，北京晶眾公司近一年來取得了業務上的快速發展，目前已經積累了中國幾十個城市的手機數據。可以想象這些大量城市的手機數據，為商業咨詢工作提供了廣闊的業務空間。致力于推動信息化在城市規劃和管理及企業決策中的應用的美蒽朗（EnerLong）公司同樣為大數據時代的新機會所激勵，正躍躍欲試。而對于致力于開拓規劃行業咨詢工作的北京城垣公司，無疑也將是一個積極的信號。

3 案例：北京城市實驗室

2013年10月龍瀛博士倡議并首創的北京城市實驗室（Beijing City Lab，BCL），是一個致力于利用各種大數據、開放數據進行定量城市研究的學術網絡，BCL專注于運用跨學科方法量化城市發展動態，為更好的城市規劃和管理提供可靠依據，最終建立起可持續城市發展所需要的方法學基礎。在龍瀛博士領導的核心團隊努力下，BCL取得了持續、快速地發展，獲得海內外規劃界的廣泛關注，并逐漸成為廣大海內外學者了解中國城市研究的門戶和平臺，目前已累計有近百位學者和學生紛紛要求加入并成為會員。一方面BCL所共享的研究數據為會員提供了研究基礎，另一方面BCL所共享的工作論文也代表了中國定量城市研究的最新動向。此外，BCL推出一系列創新欄目，如通過排行頻道，推出中國城市的非官方排名，以此希望得到決策者和公眾的關注；通過可視化的手段，推出交互式地圖，以吸引公眾對BCL研究成果的關注和反饋等。

北京城市實驗室研究在方法論上強調多尺度城市定量建模：例如龍瀛博士和其他倡導者共同提出了“大模型”（Big Model）[1]這一定量城市研究范式，開展了多項針對中國所有城市的精細化城市研究案例，如全國所有城市的地塊尺度城市擴張模擬、鄉鎮街道辦事處尺度的PM2.5人群暴露評價、公共交通覆蓋水平評價、人口密度變化及城鎮格局等。

北京城市實驗室的研究主題以“新城鎮化規劃”中的人居環境質量為核心，希望對中國快速城鎮化時期的人居環境質量進行全面的度量與監測，為國家決策提供依據和保障。除了鄉鎮街道辦事處尺度的PM2.5人群暴露評價與公共交通覆蓋水平評價等研究之外目前還開展了全國地級以上城市的都市區范圍識別、居民生活質量（quality of life）評價、城市增長邊界評價等研究。

北京城市實驗室致力于傳播國內外對于中國定量城市研究的聲音。除了將國內學者的文章與數據公布到國際平臺，BCL也關注國際學術界對中國定量城市研究的聲音。例如2013年以BCL的名義采訪了倫敦大學學院高級空間分析中心的Michael Batty[2]，就城市模型研究的過去、現在和未來進行評述。2014年采訪了倫敦大學學院巴特雷規劃的Peter Hall[3]，就中國的“新城鎮化規劃”提出了其見解和判斷。英國皇家科學院院士Michael Batty在其主持的倫敦大學學院高級空間分析中心網站、其個人網站和Twitter上多次贊譽BCL，表示“北京城市實驗室是中國崛起的象征之一”[4]。

4 定量城市研究

北京城市實驗室作為學術研究網絡，致力于定量城市科學研究，而不是注重傳統意義上的規劃信息化或規劃新技術/方法的應用，例如，BCL并沒有開發具體的系統來支持規劃編制或管理，也沒有利用特別復雜的技術手段來開展研究工作。BCL所開展的工作，多是基于基本的專業理論和直觀（straightforward）的方法模型。通過開展客觀的定量城市研究工作，BCL將其研究成果向政府、規劃師和居民通報，并推送給領域內的專家學者，共同推動整個定量城市研究領域的發展。

一年多來，作者和合作者一直關注利用大數據和開放數據開展定量城市研究，在大數據方面，利用公交刷卡記錄研究北京的通勤出行、城市貧困、過度通勤、乘車人偶遇等課題；利用位置微博和簽到信息研究北京的城市功能混合程度等。由于一部分大數據并不開放（比如BCL一直未獲得手機的相關數據），BCL多是利用開放數據進行研究工作。龍瀛和合作者的一個觀點是，多數開放數據是不“大”的，如北京市規劃委員會網站上公布的北京市過去十余年一書兩證的數據，只有一萬多條信息，所以包括作者在內的BCL研究人員一個重要的行動是將開放數據作“大”，如，（1）搜集并空間化全國超過200個城市的用地規劃圖，并拼合成初步的“全國用地規劃圖”，進而初步評價在中國快速城市化的過程中，每個城市的城市開發與城市規劃匹配的比例；（2）搜集全國各直轄市、省市和自治區的鄉、鎮以及街道辦事處尺度的人口普查數據，進而研究鄉鎮街道尺度的人口密度及其時空演變[5]；（3）獲取中國過去一年每日的每個PM2.5監測站的每小時濃度以及每日的MODIS AOD遙感影像，進而建立了全國每日的鄉鎮街道尺度的PM2.5濃度并評價了相應的人口暴露情況[6]；（4）通過在線開放數據獲得中國三百多個城市的每個公交線路和站點的數據，進而評價每個城市的公共交通服務覆蓋率[7]。BCL這樣的實踐還很多，很多已經完成并在BCL網站上進行了發布，部分還在開展中，相信不久的將來會陸續進行發布。

北京城市實驗室一系列基于“大”的開放數據開展的研究工作，在一定程度上將相關領域開展類似研究的基礎數據進行了同等空間范圍的粒度細化。比如，關于中國人口密度的研究，以往學者的研究主要在區縣這個尺度，屬于宏觀分析的范疇。而BCL的研究將尺度由區縣推進到了更細一步的鄉鎮街道尺度，利用這些數據，除了進行區域分析/城市間研究外，還可以在典型城市或每個城市開展城市內的研究工作。在更細的尺度內會發現新的問題，例如BCL發現的中國的“空心鄉”、“空心鎮”、“收縮的城市”、“街道辦事處化”等，這些問題是在區縣尺度不易發現的。也正因如此，BCL人口密度研究得到了區域規劃領域的青睞，更得到了國內外一些學者的關注并納入授課內容；BCL利用全國所有公交站點數據開展的公共交通覆蓋率的研究，得到了一些交通領域同行的關注和贊賞；近期完成的中國鄉鎮街道尺度的PM2.5的人口暴露評估工作，得到了環境科學家的關注。因此，利用大數據和“大”的開放數據所開展的基于簡單理論模型或數據驅動模型的研究，讓BCL研究能夠跨入相應的專業領域，即所謂的“讓我們跨界”。相應的，BCL所開展的研究，不再是簡單的數據庫建設、GIS空間分析、規劃支持等等。這樣，BCL的數據、方法和論文等層面的基于開放數據的研究成果，才能更好地共享給學界、工程界和產業界。

5 結語

大數據的一個核心是人，讓我們有機會看到以人為尺度的活動、移動和心情等，這是以往的計算機輔助設計CAD、地理信息系統GIS、決策支持系統DSS，甚至是規劃支持系統PSS所不具備的。我們所說的“大數據”之于規劃師，不是CAD帶來的簡單換筆運動（清華同衡，王鵬），之于城市研究學者，也不是傳統意義上多了某個數據源。在對大數據和智慧城市表示樂觀的同時，也不能忽視那些針對大數據的批評聲音，如技術上大數據的有偏性。北京航空航天大學的熊璋和王靜遠提出了“數據活化”的理念，進而綜合各類大數據和開放數據，構建相對完整的城市映像。此外，北京大學劉瑜在一些場合也提出了目前大數據時代學者們的“盲人摸象”的比喻，比如不同的學者利用不同類別的大數據進行城市研究。但終有一天，完整的城市輪廓可以通過這些利用所謂有偏數據研究呈現出來，當然這個目標是用小數據無法實現的。

隨著城市規劃由建筑學一級學科下設的二級學科，上升為城鄉規劃一級學科，高等學校城鄉規劃學科專業指導委員會編制的《高等學校城鄉規劃本科指導性專業規范》指出，城鄉規劃的本科生的培養計劃將納入城市發展

模型、城市系統工程、地理信息系統、城鄉規劃公眾參與等諸多課程或知識點，相較原有培養計劃增設了較多定量城市研究的相關基礎課程。可以預見，四年后城鄉規劃專業的本科生畢業、六到七年后碩士生畢業、十年后博士生畢業，以及當他們紛紛走向工作和領導崗位，對定量城市研究/大數據/智慧城市等的認識將是全新的，與目前的學者/執業者/學生會有相當大不同。通過教育而不是通過規劃支持系統來進行規劃支持，是作者近幾年來的一個認識轉變[8]。在此，衷心期待教育上的改革，帶來定量城市研究/大數據/智慧城市等領域更明朗的春天。

References

[1]Big Models: From Beijing to the Whole China[EB/OL]. www.beijingcitylab.com/projects-1/9-bigmodel/.

[2]The Interview with Michael Batty on Applied Urban Modeling[EB/OL]. http://www.beijingcitylab.com/working-papers/wp21-40/，Working Paper #22.

[3]Lessons from Europe: Challenges and Opportunities of Chinese Urbanism in Transition – A dialogue with Professor Sir Peter Hall[EB/OL]. http://www.beijingcitylab.com/working-papers/，Working paper #43.

[4]China rising: Beijing City Lab, interesting virtual lab that is exploring many scientific issues in Chinese cities[EB/OL]. http://blogs.casa.ucl.ac.uk/author/michael/

[5]http://www.beijingcitylab.com/projects-1/4-population-china/.

[6]http://www.beijingcitylab.com/projects-1/13-pm2-5/.

[7]#1 Bus Coverage of Chinese Cities[EB/OL]．http://www.beijingcitylab.com/ranking/.

[8]劉倫，龍瀛，麥克?巴蒂. 城市模型的回顧與展望[J]. 城市規劃，2014，38（8）：63-70.LIU Lun，LONG Ying，Mike Batty. A Retrospect and Prospect of Urban Models：Reflections after Interviewing Mike Batty[J]. City Planning Review，2014，38（8）：63-70.