大数据在城乡规划中的创新与应用初探

田云柯

贵阳市地理信息大数据中心（550000）

1 传统思维向大数据思维转变

大数据作为一种科学工具和新的思维方式，促使规划管理部门重新发现和认识数据的价值，从而为城市规划与决策提供新的思维、理念和方法。如何打造以大数据为引领的创新型中心城市，促进城市发展和管理变革，成为规划人急需解决的问题。

传统城市规划一般遵循着“自上而下”的规划模式，容易造成规划实施和管理的不合理和效率低下，大数据支撑下的城市研究与规划管理将促使城乡规划更多地从传统的空间规划向动态的“时”“空”规划转变，能够对规划实施效果进行长期的实时评估和快速优化。大数据时代的城乡规划将给城市开启一个新的时代，并成为城乡规划变革、创新的新动力[1]。

1.1 大数据思维转变——城市认知的变革

由单一的“条数据”转变为多元的“块数据”，将促使规划管理部门全面、及时地认识城市现状，发现城市问题。在大数据时代，数据供给渠道的增多和数据分析技术的进步，将为规划管理部门更客观地认知城市现状、分析城市问题和树立城市形象提供质量更高的数据[2]。

1.2 大数据思维转变——城乡规划主体的变革

在大数据时代，广泛、开放和多元协同的公众参与规划编制，不仅可以在各类社交网络上利用大数据技术获取和分析公众对城市发展的意见及建议，还可以在网络上搭建专门的城市规划咨询平台，收集公众的声音。此外，随着城市发展从规模扩张到品质提升的转变，城市规划关注的重点也逐渐从宏观转向微观。利用大数据的相关技术，搭建以城乡规划为主体、相关部门共同参与的城市研究、分析、管理平台，将为多部门协同解决城市发展中的问题提供帮助。

1.3 大数据思维转变——城乡规划技术的变革

随着城乡规划领域科学技术的发展,在大数据的驱动下,各类型数据的聚集、融合深刻影响着城乡规划领域的变化，不断推动城乡规划技术手段的变革。传统城乡规划以随机样本、抽样精准数据、因果数据为基础的分析模式，必将被全体数据、混合型数据、关联性数据所取代。以大数据为引领的创新型中心城市的视角,需要构建一套以“规划块数据”驱动城市规划新技术支持体系,才能更好地支持新形势下的城乡规划编制工作。

1.4 大数据思维转变——城乡规划编制方法的变革

传统城市规划的理论基础之一是统计学、线性预测模型及其对应的规划支持系统。复杂城市系统需要一整套科学方法和工作体系，其代表就是数据挖掘、机器学习、人工智能等大数据时代下的技术应用。

2 大数据在城乡规划领域中的创新

亚里士多德有一句名言:“人们来到城市是为了生活，人们居住在城市是为了更好地生活。”城市是人类文明的结晶，也是人类创造力的集大成之地。在2003年，威廉·J.米切尔在《伊托邦》一书中，为人们描述了城市的未来:“城市——指的是从柏拉图、亚里士多德到芒福德、雅各布斯这样的城市理论家们所熟悉的城市——已经不能再像以前那样维系在一起并发生作用了。传统的城市模式无法与“网络空间”（Cyberspace）共存。在大数据时代，城市的本质和形态也在悄然地面临巨大的变革。

2.1 运用大数据驱动城乡规划调查与分析的创新

人类信息存储量的增长速度比世界经济的发展速度快4倍，计算机的处理能力的增长速度则比世界经济的发展速度快9倍。在大数据时代，全体数据的出现，是人们发现事实和预测未来的模式的一次重大颠覆。大数据时代，人群每日上下班出行轨迹、年龄、教育背景、收入水准、家庭结构、日常消费、文化生活等早已统统被其周边的“准智能空间”以各种介质摄入在一个海量的数据库中。以此为基础进行有针对性地精准挖掘和分析，对于更好地组织公众参与、完善调研、支持决策，其重要意义不言而喻。对于城市规划者，大数据的采集和精准挖掘也可以说是如虎添翼。

现状调查与分析是各级各类城乡规划重要的基础环节，是城乡规划定性、定量分析的主要依据。对城乡现实状况的准确把握，有利于发现现实中的核心问题，有利于支撑城乡规划制订科学、合理的发展蓝图。在当前规划编制新形势下，既要保证现状调查的质量，又要提高现状调查的效率，深度改革与创新已势在必行。根据规划管理与编制的实践，积极探索了大数据技术支撑下的城乡规划现状调查与分析新模式，为城乡规划构建工作模式合理、技术手段先进的现状调查与分析提供有力的支撑[3]。

2.2 运用大数据驱动城乡规划管理和研究的创新

经典规划中的功能分区和交通布局基于传统的生产和生活方式。而这一前提正在慢慢发生质的变化。展望未来，工作、生活一体化的社区、24 h社区等有可能将越来越普及。人们的空间和时间配置将因为大数据而变得更为灵活。生活、工作、分享、交流、创造可以交替混杂进行。在大数据时代基础设施的支持下，人们创新的条件将更完美。在“永远在线”的模式下，以用户为导向的平台经济已经初露端倪，今后将获得更为突飞猛进的发展。以此为基础积累的大数据将为用户体验的技术创新、应用创新、商业模式创新，以及跨界交叉创新提供肥沃的土壤，更灵活的生产、营销和分配方式将会出现，最终将消除许多传统上对于工商业的地域限制，从而构成新型的城乡空间模式。

在城乡规划管理和研究中，大数据时代带给人们至少五个方面的重大机遇，产品和服务的非物质化 （dematerialization）、减少机动出行（demobilization）、大规模定制生产（mass customization）、智能化能源管理（intelligent operation），以及柔性的城市改造（soft transformation）。面对新的机遇与挑战，需要人们具备独特的预见力，充分发挥规划人专业优势，才不至于被时代所抛弃。

2.3 运用大数据驱动城乡规划技术的创新

在大数据时代，数据来源更广泛，分布更集中，以前散落各处的数据越来越集中，以前不可获取的信息现在可获取。通过互联网、医疗设备、视频监控、移动设备、智能设备、非传统IT设备获得的文本、图形、音频、视频、遥感遥测等建立与城乡规划管理直接相关联的实时数据集，处理空间信息和与之相关的属性信息，迅速及时地更新数据集，大规模综合性地管理城市空间分布信息。可以提高现状调研的效率和规划编制基础数据的准确全面，建立相应问题表象对于城市规划的决策系统、执行系统和反馈系统，改变规划的滞后性和低效率，提高规划的时效性[4]。

3 大数据在城乡规划中的应用

大数据在智慧城市和城乡规划中发挥着巨大作用。从政府决策与实施，到城市的产业布局和规划，再到城市的运营和管理，甚至人们生活的各个方面，注定要被贴上大数据的标签。在城市规划方面，通过对城市地理、气象等自然信息和经济、社会、文化、人口等人文社会信息的挖掘，可以为城市规划提供强大的决策支持，强化城市管理服务的科学性和前瞻性。

历史上，颠覆人类生活方式的技术进步往往伴随着新的城市发展理论的诞生[5]。如今，大数据的普及应用为新的城市分析和运行模式带来了可能，正在改变着规划师、政府和普通市民对城市的理解。

3.1 城乡规划中的新技术应用

城乡规划设计内容可分为几个阶段，包括基础图纸分析、前期规划调研、基础数据初步处理和信息提取、空间分析和城市问题剖析、方案设计、成果生成和可视化表达效果的提升、规划成果的科学管理等。在每一个阶段，根据不同要求和实现目标，对应不同特点的信息处理工具和应用软件[6]。

3.2 城乡规划中的大数据应用

在新技术和新数据的促使下，各类数据获取、应用和分析的整个生命周期贯穿在新的城市规划过程中，相比传统的数据组织和使用方式，最大程度上发挥数据应有的价值。

在生命周期视角下重新认识传统规划流程框架[7]。

3.2.1 调研阶段

主要任务是获取数据，在传统的踏勘、访谈和笔录等模式基础上进行数字化、格式转换、坐标校准、网络抓取和软件开发的工作。数据应尽可能保留空间属性。

3.2.2 分析阶段

针对规划需要对数据进行清洗、处理和分析。常用技术有GIS、数据挖掘、机器学习、自然语言处理、可视化等。

3.2.3 方案阶段

在统一的规划平台上将关于规划的数据进行匹配、整合，根据规划师的行业经验和技术对数据的进一步加工和解读。

3.2.4 成果阶段

在方案数据化的前提下，用数据分析结果指导软件或平台开发，取代机械重复劳动。

3.2.5 管理应用阶段

在规划工作完成后，利用已有数据进行延伸应用和开发。

3.3 新兴数据的应用

3.3.1 POI数据-导航地图类

POI是Point of Interest的缩写，可以翻译成信息点（或者兴趣点），包含导航地图类POI和大众点评POI。

3.3.1.1 导航地图类POI分类

每个POI包含四方面信息，名称，类别，经度纬度，附近的酒店、饭店、商铺等信息。

人们可以称其为“导航地图信息”，导航地图数据是整个导航产业的基石。

3.3.1.2 常用分析类型

设施密度分析:采用点密度、核密度等分析方法将设施密度可视化。可以描述各类设施的空间分布和聚集特征。

用地功能混合度分析:通过用地信息熵分析，得出地块的各类用地功能混合度数值。可以用来检测区域的各类用地配置均衡性。

多种设施的相关性分析:将研究范围分区，分别统计区域内某几类公共设施的数量，并用此类数量作相关性分。

3.3.2 POI数据、大众点评类

大众点评是我国领先的本地生活信息及交易平台，也是全球最早建立的独立第三方消费点评网站。大众点评不仅为用户提供商户信息、消费点评及消费优惠等信息服务，同时亦提供团购、餐厅预订、外卖及电子会员卡等O2O交易服务。

大众点评里面丰富的的POI评论、分类、特色菜等信息对人们研究城市生活提供了很好的数据基础，地块混合度、商圈密集程度、住宅配套等信息都可以通过挖掘此类数据得到。

与其他多种数据的交互使用，可以为人们了解城市提供更丰富的途径。如通过对服装鞋类、化妆品、首饰的聚类分析，可以看到城市的“热点”与“冷点”，通过咖啡馆的POI结合房价可以作出选址的最佳优化等。

3.3.3 社交类数据

3.3.3.1 包括微博数据和社交网络图片

主要指微博用户在使用微博时，产生并存储于新浪微博后台的数据，如用户基本信息、微博内容、签到地点坐标等。

通过微博数据，人们可以获知如某一时段的热点话题、某一地点的热点话题等内容，通过带有地理信息标识的舆情监测，反映城市的运行状况等与规划相关的有效信息。

3.3.3.2 常用分析类型

签到热度分析:寻找微博用户签到空间热点，针对某社会话题寻找舆情空间分布。

签到曲线分析:探寻微博用户的时间热力区间，针对某社会话题寻找舆情时间分布。

3.3.4 人口热图数据

人口热图数据包括百度热图数据、腾讯某LBS产品数据、百度景区热图数据等。

常用分析类型：利用了百度的时空大数据，包括定位数据、轨迹数据等，首次在细尺度上检测，并可视化出了中国的住宅空置率状况，发现了存在于不同城市、城市的不同区域有关住宅空置率的有趣现象，并分析了这些现象的原因。

3.3.5 智能设施数据

常见智能设施数据包括智能水电网运行数据、手机数据等反映城市运行状态、基础存量和人口活动的数据。

智能水电网运行数据:智能电网数据支持下的城市运行状态监测与特征地块识别。

手机数据:分为手机信令数据、手机话单数据等。其精度为2 g、3 g等蜂窝在中心城区为100 m左右，而市郊500～1 000 m。微蜂窝基站在城区可到建筑尺度，精度可达20 m，采样时间频率为不均匀的时间采样，采样率覆盖大部分人群。

4 结语

大数据不仅可以整合更广泛的资源，为城乡规划管理与研究提供更科学、客观、系统的分析支持，还可以为公众参与提供表达意愿的渠道。大数据也为城乡规划的变革提供理想的研究分析模型和公众参与平台。相对于传统数据对应的多种时间尺度面向未来的规划、扩张性的规划，大数据使规划人获得了一种全面、多维、稳态的规划技术手段，可以通过不断优化完善技术和方法，加快实现以大数据为引领的打造创新型中心城市的目标。人们正昂首阔步迈入大数据时代，在变革中拥有驱动大数据的能力，让规划人成为大数据时代的强人，才能赢得未来。