智慧城市与大数据在城市规划中的应用

（武汉大学城市设计学院，湖北武汉 430072）

城市是一个国家国民经济和社会发展的基本载体，在城市化的不断发展过程中，随着城市规模的不断扩大，容易引发“大城市病”。大城市病是指在大城市中出现人口膨胀，从而引起交通拥挤、住房困难，环境恶化、资源紧张、信息严重不对称等“症候群”。城市发展中这些问题的中心就是人口问题，面临这些日益加重的城市问题，必须应用新的措施和技术，探索新的路径和模式。

1 大数据与智慧城市的界定及作用

1.1 大数据的界定

大数据是利用云计算对所需的海量数据进行挖掘，是一个从海量相关信息中进行数据“提纯”，有效提取所需数据的过程。大数据是伴随互联网网络的诞生和发展而形成。随着“大数据时代”的来临，人们利用云计算、云储存、分布式数据库等一系列工具，大幅度提高了资源的利用效率，提高了信息的准确性和目标性。

大数据具有“4V”的特征。第一，大量（Volume）：大数据的数量级巨大，从信息时代的TB单位级一跃达到PB数量级。第二，高速（Velocity）：随着电子处理设备硬件的不断升级、软件系统的不断更新、互联网带宽的不断加速、5G时代的来临，大数据时代的数据处理能力在不断升级和加速。第三，多样（Variety）：数据类型的多样化，大数据时代的数据类型不局限于传统的文件数据类型，所有互联网中可交互流转的信息都是大数据时代可收集的对象，如视频、图片、地理位置等。随着互联网络类型的不断发展和传输功能的不断强化，大数据中的数据类型将更深更广发展。第四，价值（Value）：大数据下对数据的快速提纯，利用计算机软件的辅助，有限改善了传统手工删减和抽样调查带来的数据不准确性，精准的数据信息大幅度提高了数据的利用价值。

1.2 智慧城市的界定

2008年11月，IBM在纽约召开的外国关系理事会上首次提出了“智慧的地球”的概念，在此基础上，2010年IBM正式提出“智慧城市”的概念和愿景。

不同视角下，学者对“智慧城市”的界定从定义不同，但可总结出大致统一的特征定义，即利用科技创新提升资源利用效率，优化城市管理和服务，改善市民生活质量。随着技术的不断创新，智慧城市的概念越来越丰富，越来越受到学界和业界的关注。

1.3 智慧城市构建的特征

智能城市的构建区别于传统城市构建过程的最主要特征主要有以下几个方面：

第一，智慧城市建设必然以互联网为载体，以信息技术应用为主线。智慧城市被认为是城市信息化的高级阶段，必然涉及信息技术的创新应用，而信息技术是以物联网、云计算、移动互联和大数据等新兴热点技术为核心和代表。

第二，智慧城市是网状结构模型。城市的智慧性在于区别于传统城市，智慧城市是一个互联互通、信息交互的网状复杂系统。在这个系统中，信息技术与其他资源要素优化配置并共同发生作用，促使城市更加智慧化运行。

第三，智慧城市是城市发展的新兴模式。智慧城市的服务对象面向城市主体，即相关部门、企业和个人，其结果是城市生产、生活方式的变革、提升和完善，终极表现为人类拥有更美好的城市生活。

2 大数据和智慧城市技术在现代城乡规划中的应用探索

2.1 大数据技术的应用

在城乡规划工作中，以构建大数据系统为基础，在大数据基础上，衍生出多种数据：（1）城镇规划数据；（2）城市规划数据；（3）乡规划数据；（4）镇规划数据；（5）村庄规划数据；（6）城乡规划工作的意见与建议数据。

在收集和整理上述数据过程中应用大数据技术，可以使每项工作贯彻和落实规划政策，有助于提高各项工作的基础建设水平，在高水平的基础上开展各项工作，可以使获得的数据更加真实可靠。

在城市以及城乡规划工作中，通过应用大数据技术可以实现以下目标：（1）使互联网覆盖范围不断扩大，进一步完善互联网基础设施，通过互联网技术吸引更多的从业人员，使智慧城市建立专业性强的互联网人才队伍。（2）为城市以及城乡居民提供反馈意见和建议的条件，尤其是采用数据平台的方式，在平台内居民与城市规划部门实时交流，通过交流确定解决问题的方法，如交通拥挤、医疗资源紧张等，使城市发展更加和谐。

以城乡规划工作的角度进行分析，通过应用大数据技术，将城乡的人文历史有效融入规划工作，一方面使城市规划体现出人文特点，另一方面使规划工作更加简化。工作人员在城乡规划工作中利用大数据技术，可以呈现出直观的规划图形，在图形内实时产生数据，用于向规划人员提供决策依据。以城市核心区域人流分布情况为例，大数据技术可以收集限定区域内人流分布情况，根据人流分布情况分配交通资源，使限定区域内的交通压力得到有效缓解，避免在限定区域内发生安全事故，并且保证限定区域内用户的生活和工作不受到影响。

2.2 智慧城市技术的应用

在许多城市规划过程中，已经将智慧城市技术作为规划工作中的重要组成部分，尤其是在发达国家，智慧城市技术应用较为广泛，并且技术应用较为成熟。以荷兰的阿姆斯特丹为例，城市规划中应用智慧城市技术，将公共照明系统与城市智慧系统相互连接，在夜幕降临时，城市系统会控制照明系统，根据光度的变化调整照明亮度，直至进入完全照明状态。美国芝加哥应用智慧城市技术，将GPS技术与智慧城市系统连接，构建传感器网络，可以对城市的各个街区进行数字化管理，用于调节街区的交通情况以及公共资源，使城市运行更加稳定。在美国纽约的规划过程中，应用智慧城市技术，将传感器配置在城市地下管网中，可以利用传感器对地下管网水资源运行情况进行监测，如果发现水资源出现异常情况，如管网内积水较多，城市系统会调节地下管网，降低管网承受的水压力。

在智慧城市技术应用过程中，将智慧城市技术应用在交通体系，可以使城市交通运行安全有序，降低发生交通事故的概率。智慧城市技术可以对城市交通情况进行实时监测，在监测过程中慧使用到多种设备，包括卫星、无人机以及摄像机等，上述设备可以构建交通动态监管系统，对城市交通状态进行全面分析，通过分析判断交通在一定时间内的变化，及时对交通做出调整，以便缓解交通压力，保证人们出行更加方便。

2.3 完善基础建设，促进生态发展，落实智慧城市

为推动智慧城市快速发展，需要城市进一步完善基础设施建设，在城市的各个区域布置基础设施，应做好以下几方面的工作。（1）充分利用大数据技术，对基础设施建设区域进行综合分析，分析内容主要为经济水平、人口数量等，根据分析内容制定基础设施建设计划。（2）在建设基础设施过程中，应满足城市与城乡居民的生活以及工作需求，充分发挥基础设施的作用，使城市发展与生态环境建设相互融合，突出可持续发展的意义。（3）提高城市空间的利用率，进一步整合城市资源，可以提高城市和城乡规划的合理性。以土地资源利用为例，在保证农田生产不受影响的前提下，选定适合的位置配置基础设施，优化和调整空间资源，使各项生产保持协调发展关系。（4）基于宜居角度进行城乡规划时，应将公共安全作为规划的重点，让人们在进行工作和生活的同时，能够充分利用土地资源，在有限的空间内，提高生态环境建设的水平，使城市富有丰富的生态文明内涵，促进城市可持续发展。

3 大数据时代下的智慧城市规划建设

3.1 引入大数据技术，借助企业力量规划建设

与城市规划相比，城乡规划需要考虑诸多内容。在城市化进程背景下，城市人口数量不断增加，许多人口来源于城乡区域，在促进城市稳步发展的同时，还应充分利用城乡资源，有效调节城市与城乡地区人口比例，避免城市资源过于集中，限制城市综合性发展。许多城市根据城乡发展的实际情况，结合大数据，借助企业力量进行规划和建设，一方面对城乡资源产生的数据进行全面分析，通过分析确定智慧城市技术应用标准，另一方面提高城市空间管理效率。此外，在应用大数据时会对城乡区域内企业生产需求进行汇总，通过汇总制定城市规划质量评价机制，对城乡区域内企业的发展状况进行评价，如果企业未能符合评价标准，需要进行相应调整，避免对城乡资源造成浪费，在调整时可以为城乡居民提供更多的岗位，稳固城乡区域的经济发展。

3.2 构建智慧化多规协同体系

与传统规划模式相比，应用大数据技术构建智慧化协同体系，可以使参与城市和城乡规划的部门对规划模式、规划意义以及规划效果进行综合性分析，在分析时各个部门可以相互交流数据，使规划内容更加合理。此外，通过应用大数据技术可以使规划内容更加贴近实际情况，使规划期间各项资源得以充分利用。在大数据背景下，智慧城市规划建设需要更多的信息数据，对产生的信息数据进行共享是大数据技术应用的重点。通过大数据技术可以提升信息数据的应用价值，城市规划所需的资源完全处于共享状态，并且规划工作可以快速高效进行。参与城市规划的部门利用大数据技术，可以将不同的资源进行有效整合，在整合过程中增强规划工作的科学性和合理性，有助于在规划期间为参与规划的企业提供数据支持，从而获得良好的规划效果。

4 结语

综上所述，在大数据时代背景下，城市城乡规划工作应用大数据技术，与智慧城市理念相互融合，基于智慧城市理念开展城乡规划工作，可以使城市规划内容贴近城市发展需求，进一步提高城市居民生活水平，为城市居民提供多种便利的条件，有效推动城市现代化发展。我国智慧城市发展处于初级阶段，一方面是大数据技术应用范围较窄，另一方面智慧城市理念缺乏应用目标，针对存在的问题，应加大大数据技术的研究力度，积极在城市规划中应用大数据技术，为我国智慧城市建设与规划奠定坚实的基础。