2021年8月21日,由上海市浦东新区规划和自然资源局主办,LeTalwork勒拓文化、上海市浦东新区规划设计研究院、上海市浦东新区规划和自然资源局团委共同承办的“浦东规划论坛”第四场(勒拓论坛总第157场)如约而至。本场论坛以《面向高质量提升的智能规划设计响应》为题,共同探讨信息时代下规划设计的智能化转变如何为满足人民需求和推动城市高质量发展服务。来自北京、上海、南京、武汉的多位相关领域嘉宾从不同角度出发,结合具体实践,各抒己见、精彩纷呈。
本场论坛有幸邀请到北京大学城市与环境学院教授、中国地理学会常务理事柴彦威,以及中规院未来城市实验室执行副主任、中规院雄安研究院总架构师杨滔,两位嘉宾分别带来了题为《基于时空间行为的智慧城市研究与规划》和《基于数字孪生城市的CIM实践》的主题演讲。在随后的研讨阶段,同济大学建筑与城市规划学院教授、上海同济城市规划设计研究院数字规划研究中心主任王德介绍了智慧城市与时空行为规划的理论与实践;南京大学建筑与城市规划学院副院长、中国地理学会城市地理专业委员会主任委员甄峰阐述了智慧城市理论、实践与教学的思考;武汉大学城市设计学院教授、城市规划系主任牛强展示了大数据赋能智慧规划的途径;城室科技创始人、CEO刘浏分享了机器视觉等新兴技术在智慧规划中的应用。《时代建筑》杂志运营总监,LeTalwork勒拓论坛创办人戴春博士担任本场论坛学术主持。
主讲人
“这是智慧城市规划开启的新契机,希望通过类似的论坛、学术研讨和案例尝试,让浦东新区成为智慧城市时空行为规划的样板,让我国的城市规划在未来社会转型时期将为人民服务的宗旨贯彻到位。”
主讲人
“数字规划有助于推动城市规划建设和城市治理的重大范式转型,祝浦东新区能在今后的社会主义先行示范区实践中探索出数字孪生的新成就。”
研讨嘉宾
“我们处在转型时代,规划学科和实践都面临巨大变动;智慧规划和智慧城市是非常好的方向,使我们的规划体系变得更加合理、科学,规划学科变得更加人本化、科学化,为规划师提供了发挥个人才能、为社会做贡献的途径,希望智慧城市为每一位规划师带来更多的机会。”
研讨嘉宾
“智慧规划是一个更综合、更智能、更加面向实际需求且兼具动态性、实质性的规划,希望浦东新区率先践行智慧规划、促进城市高质量发展。”
研讨嘉宾
“智慧规划是需要学界和业界共同完成的事业,要避免落入技术决定论;希望未来纳入更多城市研究的内容,包括对时空间行为和城市活动的研究,加强对城市的理解,这是实现智慧城市规划的根本路径之一;希望借智慧城市规划和建设的契机,加强我们城市研究和城市规划相关的基础研究。”
研讨嘉宾
“城室科技将机器视觉引入到智慧规划领域,看似无关,实则是一个非常有前景的方向和技术路线,虽然前方道路崎岖且路途遥远,但我们会怀着对城市生活的朴素热爱,继续前行。”
— 主讲分享 —
柴彦威:基于时空间行为的智慧城市研究与规划
城市研究和城市规划的行为转向
伴随着快速城镇化和信息时代的到来,城市内部移动性增加,人的时空间行为也变得更加复杂、多样;基于此,城市规划与管理需要更多地面向个人、关注行为、重视动态规划与过程管理,以人为本与信息技术结合的智慧城市成为解决城市问题的新热点和新思路。
城市呼吁转型升级:呼吁以人为核心的城市社会可持续性
主要问题:快速城镇化过程中的城市规划与城市管理问题
时空间行为研究范式:面向中国城市社会可持续发展的重要理论和方法论基础
智慧城市研究与规划的行为论基础和行为论方法
行为主义经过半个多世纪的发展,产生了较多的理论分支,包括行为主义地理学、时间地理学、活动分析法、空间-行为互动理论、时空行为分析与规划方法等等;有了理论支撑,想要实现城市研究和城市规划的行为转向,需要做到以下三点。
研究不同空间尺度下,居民时空行为的多样性与共性——挖掘居民时空行为规律,精准匹配供需
研究不同时间尺度下,居民时空行为的变化特征及影响因素——识别居民需求变化趋势,提前规划应对
研究不同群体视角下,居民时空行为的特殊性——关注特殊群体需求,提高居民满意度
智慧城市研究与管理的行为创新
智慧城市生活空间规划
城市生活空间是社会、经济、文化诸要素作用于人类活动而在城市地域上的空间反映
生活空间规划促使行为需求与空间供给相匹配
智慧城市生活时间规划
通过城市设施与服务的时间安排,实现时间资源与活动时间需求的匹配
城市生活时间规划的时间地理学理论模型
智慧城市时空行为规划
个体出行规划
针对日常活动的行为规划
整日行为的规划引导
杨滔:基于数字孪生城市的CIM实践
数字孪生的技术演进和发展趋势
数字孪生最早可追溯到1970年美国NASA阿波罗13号的太空探索;随后密歇根大学的迈克尔·格里夫斯率先将数字孪生用于产品生命周期管理,用于行为的仿真和预测;时至今日,随着物联网的发展,数字孪生变得更具广泛应用,在城市建设和发展方面大有可为。
数字孪生城市的全生命周期涉及规划、概设详设、分析、制造、建设、运维乃至改造拆除等方方面面,是一种全过程的交互体系。
数字孪生发展趋势包括四个维度:可视、分析、连接、粒度。
数字孪生城市不仅仅是实体城市的复制和映射,它将随着数字技术的日益强化,最终成为一个承载人类物质世界、社会活动和集体心智的无限场域,进化为通感城市。
CIM的相关理论
城市信息模型(CIM)是指以地理信息系统(GIS)、建筑信息模型(BIM)、物联网(LOT)等技术为基础,整合城市地上地下、室内室外、现状未来多维信息模型数据和城市感知数据,构建起三维数字空间的城市信息有机综合体,并依此规划、建造、管理城市的过程和结果的总称。
我国CIM技术应用总体呈现两大趋势:与BIM技术的融合打通不断完善,结合物联网数据辅助决策。
总体目标是为了实现空间共享,强化城市规建管运维全生命周期管理;实现空间治理,促进城市智慧化精细化治理模式创新;实现空间增值,推动城市空间数字资源向空间数字资产转型。
雄安实践
一个核心:数字城市与现实城市同步规划、同步建设
四大创新:全周期、全时空、全要素、全过程
三大成果:数字规划平台、规建管理制度、标准体系
雄安新区规划建设管理BIM平台
统一ID的时空数据库,地上地下一体化的空间单元体系
基于已入库的总体规划、专项规划和控规数据,平台可设置生成基础数据底板、土地权属调查、自动核提规划设计条件、设计方案咨询的功能模块
建筑、市政方案智能审查
竣工阶段进行合规性检测、吻合性分析
赋能城市运维监测
— 嘉宾研讨 —
时空行为规划的应用背景与理论概述
智慧城市和智能技术有助于开展时空行为规划。
城市问题依靠传统的空间规划无法解决,时空行为规划提供了新思路。
从空间、时间和个体行为三个纬度统筹安排城市的动态空间配置;以时间、空间、行为的联动优化实现城市更高质量的空间利用。
人对自身行为模式存在自调整,即向个体最优方向演化;如果对人的行为施加干预,理论上可以达到总体最优。
时空行为规划案例——翔殷路隧道使用者的合理性分析与通行行为优化
案例基于元模型分析了拥堵的成因,提出了具体的时间调控策略;这一尝试揭示了大数据等智能技术可以应用于时空行为规划,通过合理调节人的时空行为来解决城市的疑难杂症。
智慧城市建设的推进,大量的数字平台和先进的数据采集方式让智慧规划得以实现,智慧规划永远是进行时,我们需要更多跨学科的人才来参与智慧规划的研究和学习,从不同的视角去探索规划和治理的智慧化。
我们目前在智慧规划领域做出的大量实践探索和国土空间规划的关系是怎样的,怎样让智慧城市更好地服务于国土空间规划。
智能规划设计怎样更好地融入到教学工作中,尤其是本科生的教学,如何将有关智慧城市研究和规划、智能规划的理解、方法、思路、框架、技术等内容编入教学计划中,对推动智慧城市建设有重大意义。
大数据赋能智慧规划的背景与途径
大数据的来源和内容愈发丰富多样,相比传统数据具有突出优势,为智慧规划提供了有力支撑。
智慧模型是智慧规划的大脑,具体包括5类模型:城市测度评价模型、城市运作机制模型、城市预测模型、规划影响评估模型、运筹决策模型。
武汉的职住案例
基于2017-2019年的武汉市联通手机信令数据、以及POI数据等,对比用户在不同年份的居住地、就业地,识别居民的迁居、换岗行为。
基于大数据的技术加持,能做到精准测度城市状态;深入理解城市的空间行为以及这些行为的空间分异;科学预测城市未来,提前介入规划手段;定量评估规划措施的绩效,辅助规划决策;自动求解可能的规划对策,找到合理的规划建议。
透过数据的分类、分级、分档,可以有效地在城市空间中,发现资源差异、寻找配置失衡、甚至规避潜在风险。
大数据支撑的“上帝视角”更多是从优化空间资源配置角度出发,而我们试图探索从“人的视角”出发去感受空间、评价空间的方法与技术路线,即机器视觉。
倘若城市是产品,公众参与便是产品调研。
基于众包影像的浦东新区风貌意象评估与分析
基于视觉调研的浦东新区某地块城市天际线评估
— 问答互动 —
柴彦威:
智慧城市以及智慧生活圈的规划是一个新的规划类型,我们对新的规划概念要有理解上的创新,希望大家共同思考如何创新、完善、运营。
智慧城市规划不完全是蓝图式规划。不同于编制后交予政府实施的传统规划,这种数字化、智慧化的规划应该是一种编制即实施的模式,即包括编制、实施、后期维护、评价等全周期全过程的动态循环;它呈现的成果也不应该只是文本、图件等形式。当然,智慧规划肯定会有一些远景式的蓝图、目标,但同时也是富有变化性的,需求、信息实时变化,编制永远在路上。因此,规划编制和治理实施应当是一体化的。
这种一体化的模式可以依靠技术手段(BIM、CIM)来实现。智慧规划不是一次性的文本评价,而是对工作的实时评估,是不断提出问题解决问题的过程。希望未来BIM、CIM平台能更多考虑物质设施以外的其他因素,例如人的时空行为,并结合规划师的主观判断和情感感知,实现智慧规划可运营,带来数字收益。
王德:
时空行为规划的范畴非常广泛,今天介绍的小尺度案例是想展示在探索行为和时间的合理化之后,解决城市问题的可能性。我们要先着眼于城市中最困难的问题,通过时间、行为与空间的联动去探索解决问题的新方法,在浦东这样的中宏观尺度上,应用性是一样的。人的活动既包含微观尺度,也包含中宏观尺度,职住关系就是宏观行为;人为什么要迁居,为什么要改变就业地点,都有他合理性的追求,可能是为了更少的通勤时间或者能更方便地处理事情。时间的约束和多目的性的需求导致了人的行为,行为的合理化能够给城市带来很多好处,我们规划师的任务就是引导大家把各种尺度的行为合理化。不同尺度的时空行为规划理论基础也是一样的,即通过行为和时间的合理化来解决空间规划所不能解决的问题。
我认为浦东时空行为规划是不存在的,时空行为规划想要应用在浦东这种中宏观尺度的地区还是需要找到一些具体场景。时空行为规划不是蓝图式的,而是一种持续的合理化过程,未来时空行为规划可能是CIM系统中的一个功能,每个人都可以利用这一功能来获取以往的行为信息,结合决策支撑系统,得到时空行为的推荐方案。
浦东应该先行探索这一可能性。时空行为规划在社会主义制度背景下是有优势的,它需要全局统筹,需要每个居民来参与,社会主义的优越性能够满足这些条件,浦东作为社会主义先行示范区,具备实践的条件,可以尝试一下。
杨滔:
一方面,空间规划发生了比较大的变化,特别是从蓝图式规划向动态式规划转型;这一过程不仅仅是数字化带来的,同时也是城镇化发展到现阶段规划的内在要求,规划需要更多的面向实施,面向公众参与。城市在发展过程中产生了较多城市病问题,诸如交通、职住平衡、极端气候、环境污染等,而这些问题都是需要多方参与解决。数字化技术实际上提供了供大家有序参与的平台,我个人认为公众参与需要理性,数字化平台恰巧提供了很多理性的解决方式,也有助于达成共识。
另一方面,规则化探讨不同场景能够丰富知识库存,为我们解决下一个场景问题提供帮助,这也是数字孪生城市经常提到的数字图谱概念,即提取过去的经验,并发挥作用,应用到下一个场景。特别是城市更新过程中,更新不仅仅是改造区域的风貌改变,也包括投资收益率和居民生活改善程度,以及对周边环境和产业的影响,这些都需要综合判断和整体决策。
雄安数字孪生城市的初始观念很朴素。首先要把城市物质空间数字化;其次汇集到的数据应该是“法定”的,是可追溯且权威的,从而实现之后的精准化管理;形成“法定”的数据底板之后,就可用于不同场景。例如城市管理中对消防栓的管理,既需要将消防栓单体化,也要与其他相关设施串联,今后面对消防问题就可以实现多部门协同工作。再比如要对地铁站点进行疏解,通过CIM平台我们能够实现相关部门协同工作、时空互动,从而解决拥堵问题。
上海目前也在做孪生城市,首要任务就是将城市部件根据应用场景和流程组织起来,实现这些部件的数字化识别,并将其放置在流程中的合适位置。我们需要CIM这样开放的平台去聚集多方主体探讨具体场景乃至整体规划。
甄峰:
智慧城市不仅是智能基础设施的集合和应用,也不仅仅是城市治理方式的革新。技术是基础,城市空间是载体,城市居民是根本。因此,要理解智慧城市,关键就是要弄清楚技术驱动下城市居民与城市空间之间的相互作用及其空间变化。因此,规划科学、地理学、行为科学、生态环境科学、建筑科学的很多理论与方法都可以纳入到智慧城市及规划理论框架中去,但核心还是要强调以人为本。比如可持续发展与人地关系理论、时空间行为理论、宜居城市系统、复杂系统理论等等;至于研究方法,也不仅仅有大数据,传统的小数据也非常重要,关键是要看我们要解决的问题是什么。
10年前,中国城市规划学会在广州开了一个论坛,当时我就认为,城乡规划的大变革时代已经到来,要主动迎接这个挑战。我所理解的智慧城市规划,当前包括了智慧城市的规划,以及智慧的城市规划。但也许再过若干年,当我们的智慧城市BIM\CIM等平台日渐成熟,两者就没有差异了。那时候,规划会更智能、更综合、更加面向实际需求且充分体现动态性、实时性。当前来看,我觉得还是要上下联动,一方面,智慧城市总体规划很重要,需要融合多学科,去整体考虑城市在一定时期内的智慧化发展路径及智慧城市建设项目的安排;另一方面,自下而上,重复分考虑居民或企业需求,利用多源数据等方法与手段,面向智慧场景设计与治理去做好控详规、城市设计等规划的编制,让智慧规划进一步与城乡规划师的业务去融合起来。
我记得22年前我在看西方文献时,西方学者还在感慨规划师不懂技术,也不关心技术。近几年来,不管是IT届,还是规划届,都出现了融合发展的趋势,就像我们上海的数慧大讲堂,包括刚刚前面演讲的杨滔主任和刘总,都是规划和IT的融合。所以,我们要从大学本科教育开始,加强学生在数据科学、智能技术方面知识与技能的学习;就规划设计机构来讲,要引入IT及数据分析方面的专业人员,也要做好存量规划技术人员的再培训,同时,加强与IT相关领域的合作。
牛强:
1、状态测度。包括通勤的人的各方面属性:性别、收入、工作岗位、工作时间等等;通勤方式、通勤距离、通勤地点等相关要素都需要调研清楚;职住关系涉及很多因素,需要做全方面的测度,从而进一步分析成因。
2、加深对职住分离和职住问题的理解,不同城市职住问题不一样,针对浦东需要建立一些专用的模型,分析具体成因,包括产业问题、居住区分布问题、公共设施分布问题等,要将尽可能多的因素整合在一起并构建模型、理论框架,能够说明问题才能发现问题的解决方式。
3、规划师根据长期思考实践累积的经验提出细化的解决方案,组成一系列规划策略集,并在智能技术辅助下进行评估,能够解决什么问题,能解决到什么程度;比较理想的情况是让计算机在社会条件约束的前提下,寻求能够达成目标的最优解。
这个过程需要长期的积累,理想模式下是将其纳入到CIM模型中,对城市的职住情况实时测度,对问题实时分析;同时将我们对城市的理解集成到模型中,变成CIM的大脑,让模型分析问题,提出解决方案以供规划师和管理部门参考。
刘浏:
是有案例的。目前通过图像的方式去分析城市空间,更多的集中在公共绿地和城市公共空间环境上,通过有效利用率去判断空间品质;改建的项目也会利用这种手段,但主要还是作为辅助参考。在我看来,空间评估方法是可行的,虽然数据获取方式上有很多挑战,但这不是方法本身的问题,随着实践的推移,我们团队也发现了其他数据源获取方式。
变化之处包括交互行为模式变了,我们每个人的社交行为和社交生活都发生了很大的变化,信息接收形式、接收强度都发生了巨大转变,个人的时间也变得碎片化。因此,以问卷为主的传统调研形式会遇到一定难度,但在互联网的加持下,也会有新的机遇。此外,分析手段变了,我们具备了处理大量数据的能力,同时技术手段也支持我们去收集更多的数据,有助于现状分析。未变的也有很多,例如人的感受没变,包括我们对城市生活的追求,对生活便利的要求;调研的规则和调研所追求也没变,迫选和双盲都是非常经典的心理学理论,我们没有必要去改变调研遵循的方法和原则。
关于弱势群体的问题是比较重要的;我们曾经做过店招和空调外机等改造案例,这是非常主观的,需要考虑设计师和公众的视角,我们在调研过程中也会关注不同群体的需求,特别是老年人和儿童,通过不同方式去直接直白地进行交互来获取他们的主观意见。