大數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃中的應用探討

張帥權

摘 要：在數(shù)字化時代背景下，大數(shù)據(jù)成為城市規(guī)劃研究中的熱點方向。規(guī)劃研究者們利用居民運動軌跡數(shù)據(jù)、移動新媒體社交數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡開源數(shù)據(jù)等對城市空間、城市人口流動與行為特征、城市交通和城市管理與公眾參與進行了多方面的研究。文章以武漢市15分鐘社區(qū)生活圈研究中多源大數(shù)據(jù)的應用為例，探討大數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃新理念中的應用。

關鍵詞：大數(shù)據(jù);城市規(guī)劃;社區(qū)生活圈

隨著信息技術的發(fā)展，大數(shù)據(jù)理論和方法正在改變著人們的行為方式、工作方法和思維路徑，成為各學科的關注對象。城市規(guī)劃作為綜合性學科，更需要對新知識、新數(shù)據(jù)、新技術保有敏感性。因此在數(shù)字化背景下及城市規(guī)劃體系轉型的時期，城市規(guī)劃者應改進依據(jù)少量樣本數(shù)據(jù)進行規(guī)劃評估、決策、編制、管理的傳統(tǒng)方法，要認識到大數(shù)據(jù)的價值，積極探索大數(shù)據(jù)的運用途徑、使用手段，使城市規(guī)劃成果更加具有科學性、合理性與前瞻性。

一、大數(shù)據(jù)概述

大數(shù)據(jù)（Big Data）源于互聯(lián)網(wǎng)領域，它最初用于描述大量需要同時處理或分析的數(shù)據(jù)集，以更新Web搜索索引。目前公認的大數(shù)據(jù)定義為所涉及的資料量規(guī)模巨大的，在合理時間內(nèi)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理應用軟件不足以對有價值的信息進行提取、管理、處理，并整理成可供直接參考、輔助決策的海量數(shù)據(jù)[1]，具有規(guī)模性、多樣性、高速性以及價值性的特點。大數(shù)據(jù)的意義不在于龐大的數(shù)據(jù)集合，而是通過合理的工具對數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理，挖掘其背后隱藏的巨大價值。

二、大數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃中的研究及應用現(xiàn)狀

城市規(guī)劃的研究和編制中需要對大量的城市基礎信息進行采集和處理，涉及的大數(shù)據(jù)類型有感知數(shù)據(jù)、新媒體數(shù)據(jù)、城市交通數(shù)據(jù)、政府公開數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡開源數(shù)據(jù)等。在應用方面，經(jīng)過對大數(shù)據(jù)論文的閱讀與分析，大數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃領域研究應用主要集中在城市空間、城市人口流動與行為特征、城市交通、城市管理與公眾參與等領域。

（一）城市空間

隨著“流空間”研究的不斷深入，利用大數(shù)據(jù)中“人流”“物流”“信息流”來研究城市間的關聯(lián)度，從而判定城市群的等級關系受到學者的青睞。姚凱等利用手機用戶時空活動軌跡對區(qū)域內(nèi)城市網(wǎng)絡聯(lián)系強度進行模擬，為南昌大都市多中心城鎮(zhèn)體系、構建城鎮(zhèn)組群、優(yōu)化主要廊道的策略提供了定量分析支持[2]。

通過網(wǎng)絡定位、手機信令數(shù)據(jù)識別空間熱點，對城市空間結構和城市功能混合度進行評價也是研究的熱門方向。吳志強等利用百度地圖熱力圖，通過分析人群的集聚度、集聚位置、人口重心等指標，分析了上海市中心城區(qū)空間結構[3]。鈕心毅等對移動信令數(shù)據(jù)進行空間處理，識別出上海市公共中心等級和類型，并對功能區(qū)地塊的混合度進行判定[4]。同時梅夢媛等利用夜間燈光、微博簽到等多源數(shù)據(jù)對城市建設用地進行模擬，實現(xiàn)城市開發(fā)邊界的劃定[5]。

（二）城市人口流動與行為特征分析

人的活動信息是大數(shù)據(jù)的重要來源之一，通過關注人的行為特征與活動路徑，可以挖掘人的真實訴求，實施人口流動監(jiān)測、特征人群識別和行為特征分析等。王婧等基于百度遷徙數(shù)據(jù)和人口普查數(shù)據(jù)探討了京津冀地區(qū)人口時空變化特征和影響因素[6]。謝彥敏等利用地鐵刷卡數(shù)據(jù)對深圳市居民通勤結構進行了分析，揭示了特征人群的經(jīng)濟社會屬性對職住空間選擇影響較大[7]。

（三）城市交通

大數(shù)據(jù)在城市交通中的應用較為成熟，主要集中在道路交通評價、最優(yōu)化路線分析和出行目的與出行模式研究等領域。于伶姿基于出租車GPS軌跡數(shù)據(jù)最大還原城市道路的時效性，結合公交站點的數(shù)據(jù)與全局最優(yōu)的思想，制定出了客流量最大、運行時間最少的城市公交路線[8]。龍灜等利用公交IC卡數(shù)據(jù)對持卡人通勤出行的方式和目的地進行了識別，展示了北京整體的通行形態(tài)，為研究城市系統(tǒng)的時空間動態(tài)發(fā)展規(guī)律提供借鑒[9]。

（四）城市管理與公眾參與

隨著空間規(guī)劃體系的轉變和居民主體性意識的提高，大數(shù)據(jù)的應用在城市管理與公眾參與領域極為重要。許多城市已經(jīng)展開了空間規(guī)劃“多規(guī)合一”平臺的搭建，在橫向上將不同部門之間的數(shù)據(jù)進行融合與共享，破除信息壁壘以實現(xiàn)更加科學的決策;在縱向上進行不同空間尺度和行政層級信息的對接，有助于宏觀上對資源的調(diào)控與引導。同時城市動態(tài)發(fā)展的信息也需要向社會進行展示并接受監(jiān)督，目前政府、規(guī)劃機構已經(jīng)開通了微信公眾號、微博賬號等，旨在搭建社會與規(guī)劃編制者的溝通平臺，促進公眾參與。

總體來看，大數(shù)據(jù)在城市空間識別、城市交通等領域已經(jīng)得到廣泛的關注，但是在城市功能區(qū)劃、城市公共服務設施、城市管理與公眾參與方面的研究還比較薄弱，難以符合政府、企業(yè)與社會各方面的需求，“智慧規(guī)劃”“智慧城市”建設任重道遠。下文就武漢市社區(qū)生活圈中大數(shù)據(jù)的應用進行探討，以期充實城市公共服務設施在實踐方面的成果。

三、實例探究——大數(shù)據(jù)在武漢市社區(qū)

生活圈研究中的應用

武漢市15分鐘社區(qū)生活圈的研究是武漢新一輪城市總體規(guī)劃的子課題之一，目的是為居民提供便捷的公共服務設施，更加科學合理地進行居住區(qū)規(guī)劃建設，提高城市的宜居性。該項目對數(shù)據(jù)采集與處理進行了創(chuàng)新，改變了通過實地調(diào)研獲取設施位置信息、發(fā)放紙質問卷調(diào)查居民滿意度的傳統(tǒng)路徑，采取了大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相結合的方法。該研究中對于數(shù)據(jù)的應用包括原始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)標準化、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化表達四個階段。

（一）原始數(shù)據(jù)采集

原始數(shù)據(jù)集包括武漢市遙感衛(wèi)星地圖、城市道路網(wǎng)、居住用地邊界、公共服務設施種類和數(shù)量、居住社區(qū)內(nèi)部道路網(wǎng)以及人口數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)來源主要有全能電子地圖下載、OSM道路網(wǎng)信息以及政府網(wǎng)站的開放數(shù)據(jù)等。其中公共服務設施數(shù)據(jù)獲取手段是利用Python編程代碼，利用高德地圖API開放平臺進行爬取。

（二）數(shù)據(jù)標準化

由于數(shù)據(jù)信息來源廣泛，需要對數(shù)據(jù)的真實性、有效性進行判別，如需對從利用問卷星獲得的滿意度數(shù)據(jù)進行篩選，剔掉重復的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)標準化的工作平臺是ArcGIS9.2，因此需要對篩選后的數(shù)據(jù)進行矢量化，符合ArcGIS的工作標準。

（三）數(shù)據(jù)分析

在數(shù)據(jù)分析階段，主要采用數(shù)理統(tǒng)計、空間分析、機器學習等手段進行數(shù)據(jù)處理，客觀地展現(xiàn)生活圈內(nèi)人居環(huán)境現(xiàn)狀。

（四）數(shù)據(jù)可視化表達

最后將研究數(shù)據(jù)、成果形成數(shù)據(jù)庫與專題圖，向公眾進行展示，并建設互動平臺，積極發(fā)揮社會參與、獻言獻策的作用。

四、大數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃應用中面臨的問題

大數(shù)據(jù)為城市規(guī)劃工作提供了新的數(shù)據(jù)類型、研究方法與技術手段，有助于以規(guī)劃師主觀判斷為主的經(jīng)驗主義的分析轉向科學化和精細化的定量處理。以聚焦居民行為的城市規(guī)劃大數(shù)據(jù)和開放透明的信息平臺，更加關注微觀層面人的真實需求，促進了城市規(guī)劃由“自上而下”到“上下聯(lián)動”的轉變。但是當前城市規(guī)劃中的大數(shù)據(jù)應用仍存在著諸多問題與挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應用三個方面。

數(shù)據(jù)的獲取是首要問題，大數(shù)據(jù)最大的特點是數(shù)量大，需投入較多的精力進行數(shù)據(jù)適用性研判，甚至超過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集、分析所耗費的時間，較難進行普及。價值較高的數(shù)據(jù)掌握在信息化行業(yè)的領域，如互聯(lián)網(wǎng)公司等，掌握了非開放大數(shù)據(jù)的資源，在城市規(guī)劃與城市研究中較難接觸到真實的城市數(shù)據(jù)。同時缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準化和規(guī)范化指南，根據(jù)研究目的的不同具有一定的主觀性，影響了研究成果的可采納性。在數(shù)據(jù)應用領域，以數(shù)據(jù)挖掘為核心，研究成果主要用于分析現(xiàn)象而非解決實際問題，與城市規(guī)劃較強的實踐性有所差距。

五、結語

大數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃中的應用已經(jīng)取得了初步成效，但仍處于探索階段。對于城市規(guī)劃學科而言，隨著大數(shù)據(jù)的滲透和空間規(guī)劃體系的變革，要正視新理論、技術和方法對于城市研究的影響，增加學科的延展性。規(guī)劃師要以開放的心態(tài)迎接大數(shù)據(jù)時代的到來，準確地評估自身能力是否與未來工作相匹配，不斷地學習相關理論知識和方法，最大限度地將大數(shù)據(jù)與規(guī)劃工作相結合，實現(xiàn)城市規(guī)劃由相對簡單觀察向復雜模型模擬、靜態(tài)統(tǒng)計向動態(tài)修正與監(jiān)測的轉向。

參考文獻：

[1]李芬，朱志祥，劉盛輝.大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問題[J].西安郵電大學學報，2013（5）：100-103.

[2]姚凱，鈕心毅.手機信令數(shù)據(jù)分析在城鎮(zhèn)體系規(guī)劃中的應用實踐：南昌大都市區(qū)的案例[J].上海城市規(guī)劃，2016（4）：91-97.

[3]吳志強，葉鍾楠.基于百度地圖熱力圖的城市空間結構研究：以上海中心城區(qū)為例[J].城市規(guī)劃，2016（4）：33-40.

[4]鈕心毅，丁亮，宋小冬.基于手機數(shù)據(jù)識別上海中心城的城市空間結構[J].城市規(guī)劃學刊，2014（6）：61-67.

[5]梅夢媛，陳振杰，張云倩，等.居民活動空間與生態(tài)約束協(xié)調(diào)的城市開發(fā)邊界劃定方法：以長沙市為例[J].長江流域資源與環(huán)境，2018（11）：2472-2480.

[6]王婧，劉奔騰，李裕瑞.京津冀人口時空變化特征及其影響因素[J].地理研究，2018（9）：1802-1817.

[7]謝彥敏，錢志誠，陳宇.基于地鐵刷卡數(shù)據(jù)的深圳市過度通勤研究[C]//持續(xù)發(fā)展 理性規(guī)劃：2017中國城市規(guī)劃年會論文集.北京：中國城市規(guī)劃學會，2017：898-921.

[8]于伶姿. 基于出租車GPS軌跡數(shù)據(jù)的公交路線規(guī)劃方法研究[D].東北大學，2015.

[9]龍瀛，張宇，崔承印.利用公交刷卡數(shù)據(jù)分析北京職住關系和通勤出行[J].地理學報，2012 （10）：1339-1352.

作者單位：

廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院