城市大数据与定量城市研究

龙 瀛

1 大数据时代

随着我国城镇化进程的快速发展，传统的城市快速扩张、用地粗放经营的发展模式已难以为继，城镇化发展带来的一系列社会、经济和生态问题开始日益显现。包括北京和上海在内的一些大城市在总体规划修改中，纷纷提出了建设用地“减量规划”、“零增长”等规划概念。集约、高效的城市发展模式已经成为新型城镇化发展所需实现的目标。虽然传统的规划理念一直强调以人为本，但已有的规划手段和技术很难从根本上实现这一原则。2014年3月，国务院颁布的《国家新型城镇化规划（2014—2020年》，明确提出要“努力走出一条以人为本、四化同步、优化布局、生态文明、文化传承的中国特色新型城镇化道路”。新型城镇化规划要“以人的城镇化为核心，推进智慧城市建设”。智慧城市作为提高城市可持续发展能力的重要手段和途径，已成为国家城镇化的重要战略方向，在政府部门的引导下，相关的规划与实践在全国各地不断推进。2014年8月，发改委、工信部、科技部、公安部、财政部、国土部、住建部、交通部等8部委印发了《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》。综合来看，我国的城市规划模式亟需进行转型。

近几年随着信息通信技术的迅猛发展，大数据已成为重要的发展方向和研究领域，并在多个领域发挥着积极作用，影响着人们的生活方式。相比其他传统行业，大数据带给城市规划和研究的影响更为显著，其不仅对城乡规划编制、评价和管理的方式产生影响，也通过对人的活动、移动和交流方式的改变，改变了规划的对象——城市和乡村。大数据的应用与智慧城市理念促进了城市规划的科学化与城镇治理的高效化，使得各部门在数据及时获取与有效整合的基础上，能够及时发现问题，实时进行科学决策与响应；同时为公众参与提供了基础与平台，为以人为本、面向存量、自下而上的新型城市规划构建提供了基础。

2 来自多方面的探索

正是大数据，让我们看到了作为微观个体的社会空间中的人，“大”的开放数据，让我们看到了物理空间中的设施/项目，为相应的学科/领域带来了新的发展契机，也日益成为我国规划学界和工程界关注的热点。大数据对于各个行业，不是简单的换笔和多了一个数据源，实际上，能够看到人的大数据，是这个时代所提出的各种理念比如“以人为本”、“新型城镇化”等的终极体现，也为相应的学术研究、规划实践和商业咨询带来了春天。例如：

（1）在研究机构方面，北京大学成立了智慧城市研究与规划中心①www.smartcity.pku.edu.cn。；龙瀛博士创建了北京城市实验室BCL②www.beijingcitylab.com。；南京大学城市规划设计研究院成立了规划技术协同创新中心；上海同济城市规划设计研究院成立了可持续智慧城市实验室SU-SMART CITY LAB③；北京清华同衡城市规划设计研究院成立了北京西城—清华同衡城市数据实验室UDL④xc.urbandatalab.com。。另外，多个自媒体网站也先后创建或开始关注大数据和智慧城市领域，如朱玮先生2012年创建的国匠城—城市规划人的在线社区⑤www.caup.net。；城市数据派UDParty⑥tjupdi.com/smartcity。www.udparty.com。；澎湃新闻的市政厅栏目⑦www.ThePaper.cn。；以及北京市城市规划设计研究院创建的城市界面CITYIF⑧www.cityif.com。。

（2）在学术研究方面，柴彦威、王德、甄峰等学者多年前建立并持续推动的中国时空间行为研究，近几年来，他们数据获取的手段由问卷调查，扩展到手持GPS、公交刷卡记录、手机记录等，发表了一系列非常优秀的研究成果。北京大学柴彦威在美国地理学会会刊AAAG上对中国的时空间行为进行了系统综述，成功将中国这一领域的研究推向了国际舞台；同济大学王德将对中国时空间行为的深入研究，用于中国多个重大城市建设项目，如上海世博会、青岛世界园艺博览会等，这些研究及其成果振奋人心；而南京大学甄峰则利用多源的大数据和开放数据，带领整个团队开展了大量的探索性研究工作，这对于学术界具有很好的参考和借鉴意义。甄峰团队的“关于中国互联网信息生产和消费方面”的研究成果已发表在知名城市研究期刊Urban Studies上。此外，日本金泽大学沈振江教授长期以来一直关注如何利用地理空间分析和可视化等手段支持城市规划，是日本这一领域的先行者和领军人物，其专著《Geospatial Techniques in Urban Planning》被Springer出版社出版，产生了很大的影响。

（3）在规划编制领域，不少编制单位正积极思考并尝试将大数据和开放数据运用到其工作中。据中国城市规划设计研究院的金晓春和翟健老师今年早些时候的介绍，他们正致力于推动一套系统的规划支持系统，以支持规划师更快更好地开展规划的编制和评估工作，并对大数据和开放数据持非常开放的态度；北京市城市规划设计研究院在黄晓春和茅明睿的带领下，在大数据和开放数据方面也进行了深入的探索和挖掘，例如对公交刷卡数据的深入挖掘、微博数据挖掘、多源网络开放数据的获取和挖掘、规划知识管理等，并提出了面向规划行业的数据、方法和模型的框架体系；北京清华同衡规划设计研究院的王鹏在自由论坛系统详细介绍了其在APP开发、规划编制系统开发、规划热点事件关注、大数据和开放数据挖掘、北京西城—清华同衡城市数据实验室建设等方面的工作，其中很多工作并不仅仅是规划信息化或新技术的应用，而是深入到了规划编制或城市问题的核心所在。这些编制单位在这方面的探索，已不仅仅限于传统的规划信息化方面，比如在2014年6月China-UP新技术沙龙上天津规划院和长春规划院就分别介绍了他们各自在大数据和开放数据方面的实践。

（4）在规划行业方面，规划信息化和新技术应用的行业代表上海数慧公司⑨www.dist.com.cn。多年致力于规划行业的信息化解决方案，并成功将其解决方案报送给全国许多城市的规划管理部门。据上海数慧罗亚总监介绍，大数据时代，对其业务拓展，是一个积极的信号。这点已通过北京晶众公司⑩www.brightdata.cn。的业务拓展印证并体现出来，作为致力于交通行业利用手机数据开展咨询工作的公司，北京晶众公司近一年来取得了业务上的快速发展，目前已经积累了中国几十个城市的手机数据。可以想象这些大量城市的手机数据，为商业咨询工作提供了广阔的业务空间。致力于推动信息化在城市规划和管理及企业决策中的应用的美蒽朗（EnerLong）公司同样为大数据时代的新机会所激励，正跃跃欲试。而对于致力于开拓规划行业咨询工作的北京城垣公司，无疑也将是一个积极的信号。

3 案例：北京城市实验室

2013年10月龙瀛博士倡议并首创的北京城市实验室（Beijing City Lab，BCL），是一个致力于利用各种大数据、开放数据进行定量城市研究的学术网络，BCL专注于运用跨学科方法量化城市发展动态，为更好的城市规划和管理提供可靠依据，最终建立起可持续城市发展所需要的方法学基础。在龙瀛博士领导的核心团队努力下，BCL取得了持续、快速地发展，获得海内外规划界的广泛关注，并逐渐成为广大海内外学者了解中国城市研究的门户和平台，目前已累计有近百位学者和学生纷纷要求加入并成为会员。一方面BCL所共享的研究数据为会员提供了研究基础，另一方面BCL所共享的工作论文也代表了中国定量城市研究的最新动向。此外，BCL推出一系列创新栏目，如通过排行频道，推出中国城市的非官方排名，以此希望得到决策者和公众的关注；通过可视化的手段，推出交互式地图，以吸引公众对BCL研究成果的关注和反馈等。

北京城市实验室研究在方法论上强调多尺度城市定量建模：例如龙瀛博士和其他倡导者共同提出了“大模型”（Big Model）[1]这一定量城市研究范式，开展了多项针对中国所有城市的精细化城市研究案例，如全国所有城市的地块尺度城市扩张模拟、乡镇街道办事处尺度的PM2.5人群暴露评价、公共交通覆盖水平评价、人口密度变化及城镇格局等。

北京城市实验室的研究主题以“新城镇化规划”中的人居环境质量为核心，希望对中国快速城镇化时期的人居环境质量进行全面的度量与监测，为国家决策提供依据和保障。除了乡镇街道办事处尺度的PM2.5人群暴露评价与公共交通覆盖水平评价等研究之外目前还开展了全国地级以上城市的都市区范围识别、居民生活质量（quality of life）评价、城市增长边界评价等研究。

北京城市实验室致力于传播国内外对于中国定量城市研究的声音。除了将国内学者的文章与数据公布到国际平台，BCL也关注国际学术界对中国定量城市研究的声音。例如2013年以BCL的名义采访了伦敦大学学院高级空间分析中心的Michael Batty[2]，就城市模型研究的过去、现在和未来进行评述。2014年采访了伦敦大学学院巴特雷规划的Peter Hall[3]，就中国的“新城镇化规划”提出了其见解和判断。英国皇家科学院院士Michael Batty在其主持的伦敦大学学院高级空间分析中心网站、其个人网站和Twitter上多次赞誉BCL，表示“北京城市实验室是中国崛起的象征之一”[4]。

4 定量城市研究

北京城市实验室作为学术研究网络，致力于定量城市科学研究，而不是注重传统意义上的规划信息化或规划新技术/方法的应用，例如，BCL并没有开发具体的系统来支持规划编制或管理，也没有利用特别复杂的技术手段来开展研究工作。BCL所开展的工作，多是基于基本的专业理论和直观（straightforward）的方法模型。通过开展客观的定量城市研究工作，BCL将其研究成果向政府、规划师和居民通报，并推送给领域内的专家学者，共同推动整个定量城市研究领域的发展。

一年多来，作者和合作者一直关注利用大数据和开放数据开展定量城市研究，在大数据方面，利用公交刷卡记录研究北京的通勤出行、城市贫困、过度通勤、乘车人偶遇等课题；利用位置微博和签到信息研究北京的城市功能混合程度等。由于一部分大数据并不开放（比如BCL一直未获得手机的相关数据），BCL多是利用开放数据进行研究工作。龙瀛和合作者的一个观点是，多数开放数据是不“大”的，如北京市规划委员会网站上公布的北京市过去十余年一书两证的数据，只有一万多条信息，所以包括作者在内的BCL研究人员一个重要的行动是将开放数据作“大”，如，（1）搜集并空间化全国超过200个城市的用地规划图，并拼合成初步的“全国用地规划图”，进而初步评价在中国快速城市化的过程中，每个城市的城市开发与城市规划匹配的比例；（2）搜集全国各直辖市、省市和自治区的乡、镇以及街道办事处尺度的人口普查数据，进而研究乡镇街道尺度的人口密度及其时空演变[5]；（3）获取中国过去一年每日的每个PM2.5监测站的每小时浓度以及每日的MODIS AOD遥感影像，进而建立了全国每日的乡镇街道尺度的PM2.5浓度并评价了相应的人口暴露情况[6]；（4）通过在线开放数据获得中国三百多个城市的每个公交线路和站点的数据，进而评价每个城市的公共交通服务覆盖率[7]。BCL这样的实践还很多，很多已经完成并在BCL网站上进行了发布，部分还在开展中，相信不久的将来会陆续进行发布。

北京城市实验室一系列基于“大”的开放数据开展的研究工作，在一定程度上将相关领域开展类似研究的基础数据进行了同等空间范围的粒度细化。比如，关于中国人口密度的研究，以往学者的研究主要在区县这个尺度，属于宏观分析的范畴。而BCL的研究将尺度由区县推进到了更细一步的乡镇街道尺度，利用这些数据，除了进行区域分析/城市间研究外，还可以在典型城市或每个城市开展城市内的研究工作。在更细的尺度内会发现新的问题，例如BCL发现的中国的“空心乡”、“空心镇”、“收缩的城市”、“街道办事处化”等，这些问题是在区县尺度不易发现的。也正因如此，BCL人口密度研究得到了区域规划领域的青睐，更得到了国内外一些学者的关注并纳入授课内容；BCL利用全国所有公交站点数据开展的公共交通覆盖率的研究，得到了一些交通领域同行的关注和赞赏；近期完成的中国乡镇街道尺度的PM2.5的人口暴露评估工作，得到了环境科学家的关注。因此，利用大数据和“大”的开放数据所开展的基于简单理论模型或数据驱动模型的研究，让BCL研究能够跨入相应的专业领域，即所谓的“让我们跨界”。相应的，BCL所开展的研究，不再是简单的数据库建设、GIS空间分析、规划支持等等。这样，BCL的数据、方法和论文等层面的基于开放数据的研究成果，才能更好地共享给学界、工程界和产业界。

5 结语

大数据的一个核心是人，让我们有机会看到以人为尺度的活动、移动和心情等，这是以往的计算机辅助设计CAD、地理信息系统GIS、决策支持系统DSS，甚至是规划支持系统PSS所不具备的。我们所说的“大数据”之于规划师，不是CAD带来的简单换笔运动（清华同衡，王鹏），之于城市研究学者，也不是传统意义上多了某个数据源。在对大数据和智慧城市表示乐观的同时，也不能忽视那些针对大数据的批评声音，如技术上大数据的有偏性。北京航空航天大学的熊璋和王静远提出了“数据活化”的理念，进而综合各类大数据和开放数据，构建相对完整的城市映像。此外，北京大学刘瑜在一些场合也提出了目前大数据时代学者们的“盲人摸象”的比喻，比如不同的学者利用不同类别的大数据进行城市研究。但终有一天，完整的城市轮廓可以通过这些利用所谓有偏数据研究呈现出来，当然这个目标是用小数据无法实现的。

随着城市规划由建筑学一级学科下设的二级学科，上升为城乡规划一级学科，高等学校城乡规划学科专业指导委员会编制的《高等学校城乡规划本科指导性专业规范》指出，城乡规划的本科生的培养计划将纳入城市发展

模型、城市系统工程、地理信息系统、城乡规划公众参与等诸多课程或知识点，相较原有培养计划增设了较多定量城市研究的相关基础课程。可以预见，四年后城乡规划专业的本科生毕业、六到七年后硕士生毕业、十年后博士生毕业，以及当他们纷纷走向工作和领导岗位，对定量城市研究/大数据/智慧城市等的认识将是全新的，与目前的学者/执业者/学生会有相当大不同。通过教育而不是通过规划支持系统来进行规划支持，是作者近几年来的一个认识转变[8]。在此，衷心期待教育上的改革，带来定量城市研究/大数据/智慧城市等领域更明朗的春天。

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]刘伦，龙瀛，麦克•巴蒂. 城市模型的回顾与展望[J]. 城市规划，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.