大數據在智慧城市規劃與管理中的作用

信息科學、GIS、城市規劃、地理學、經濟學等不同學科的學者分別從不同視角出發，展開了大數據與智慧城市的研究與探討。因此，大數據在城市領域中的應用以及在智慧城市的規劃管理中正顯現出更加重要的作用。

大數據時代的城市規劃不是簡單的規劃信息化，也不是規劃中多了一個數據源而已，相反，大數據時代的大數據更多的反映的是人的大數據，是經濟社會與城市發展進入新的轉型時期后各種新理念、如以人為本、新型城鎮化等的終極體現，是城市研究與城市規劃實踐的又一個春天。

1大數據時代智慧城市規劃與管理框架

北京大學時空行為研究團隊提出了智慧城市規劃與管理的框架（見圖 1）。在現有理論基礎和數據獲取能力的基礎上，對多源數據進行整合，一方面強調促進城市規劃與管理的智慧化；另一方面，我們需要開創一個智慧城市的規劃與管理模式。

圖1 大數據時代的智慧城市規劃與管理

在大數據時代，定位技術、互聯網技術與移動通信技術的不斷發展為個體時空信息的獲取提供了更多的可能。目前的個體時空信息獲取主要有三種方法：

第一，被動式信息獲取。即不需要被調查者的主動參與，如基於基站定位的手機通話數據、基於射頻識別技術（RFID的公交 IC 卡、停車卡、銀行卡數據以及通過在公車或計程車上安裝 GPS 獲取的浮動車數據等。這些數據通常需要從相關的企業或政府管理部門獲取（如通信運營商、交通管理部門）；

第二，主動式信息獲取。即被調查者主動向調查者提供自己的時空信息。日誌調查被認為是最有效的方法之一，如出行日誌、活動日誌、時間利用日誌等；

第三，介於被動式與主動式之間的半主動式信息獲取，如社交網路數據中的用戶簽到信息以及用戶發布的信息中所隱含的時空信息，研究者可根據需要提取個體的時空信息或社會經濟屬性等。

2、大數據時代的智慧城市規劃與管理

智慧城市規劃與管理可以從兩個方面理解與展開，其一是傳統城市規劃與管理的智慧化改造，其二是創新新的智慧城市規劃與管理。

1）傳統城市規劃與管理的智慧化。

在傳統的以物為本的城市研究中全面融入時空間行為研究，徹底彌補對城市活動系統研究不足、對居民活動 - 移動需求分析不透、對行為決策機制了解不多以及對交通出行滿意程度考慮不夠等弊端，做到城市研究真正以人為本。在城市規劃編製的過程中系統融入居民時空間行為的分析成果，促進城市規劃編製的科學化、人本化。以居民時空間行為規律為基礎，突破現有城市管理中的城市人口分布的匯總、靜態處理方式，推進城市管理的精細化、動態化及智慧化。

2）智慧城市的規劃與管理。

智慧城市的根本目標是實現城市居民日常生活的智慧化。也就是說，需要倡導以日常生活為導向的新的城市規劃與管理模式，從而引導居民的行為模式和生活方式與智慧、低碳、可持續的城市發展目標相協同，以居民日常生活的智慧化來實現智慧城市。這裡，我們從空間、時間、行為等三個維度，以居民日常生活的智慧化為目標，提出了人本導向的智慧城市規劃與管理的三個方向，即智慧城市的生活空間規劃、智慧城市的生活時間規劃、智慧城市的居民行為引導。

2城市規劃與管理的智慧化

通過分析城市居民日常活動與出行的決策機制，可以辨識居民行為的制約因素，為城市設施布局優化或相關管理政策的調整提供量化指標，從而輔助規劃師及城市管理者檢討已有規劃或城市管理措施中存在的問題，為城市規劃與管理提供更精細的科學依據；並且，基於多源數據與不同活動類型，可以多尺度透視城市時空間體系，具體包括微觀尺度的城市社區規劃與旅遊景區規劃研究，城市尺度的城市空間規劃與交通規劃研究，以及宏觀尺度的城市體系和區域空間結構研究。已有的大量實證研究表明，時空間行為研究能夠彌補靜態城市研究方法所不能發掘的現實居民生活的動態性問題，為城市規劃與管理提供新的思路。

在城市規劃的編製過程中，與信息化手段結合的時空間行為研究能為規劃調研、規劃決策支持、規劃實施效果評估等提供科學依據，並有效節省規劃編製的成本而提高規劃的效率。隨著 GIS 技術、複雜計量模型、多智能體模型等新技術在城市規劃編製中的應用，城市規劃方案的制定和評估等工作日趨定量化、信息化、系統化，而時空間行為研究能有效推動微觀、精細化、時態化的城市模型發展。

一方面，大規模時空間行為數據在城市規劃編製過程中的使用，為城市功能區的識別、城市用地現狀分析和規劃城市用地功能結構的評價等提供了良好的數據基礎。早期的城市功能區識別工作多基於遙感影像或土地利用勘測數據，劃分的功能區已顯得過於粗放，而浮動車、公交刷卡、簽到數據等反映居民行為特徵的數據集與城市路網數據、興趣點數據（POI）等基礎地理數據的結合，可以輔助進行高效率、高精度的城市功能區識別。這在一定程度上降低了規劃編製過程中現場勘測的工作量，以智慧化的手段減少了規劃編製的成本。

另一方面，通過分析城市空間與居民行為的互動機制，可以模擬不同的規劃方案及其實施各階段的居民行為響應，並以此為規劃方案評價與選擇提供決策支持。例如，利用網上虛擬環境獲取上海世博會參觀數據，基於參觀者遊覽行為的建模分析，模擬規劃設計的兩輪方案編製過程中的人流分佈特徵，以此為依據進行規劃方案的對比評價提出改進建議。

現有的城市管理模式以居民居住地作為人口統計與管理單元，難以有效捕捉城市系統的動態性以及城市人口分布的流動性特徵，因此，實時信息處理能力與響應速度較低，難以發現城市系統運行中的潛在問題並做出及時預警。雖然雲計算、物聯網、移動互聯網、大數據等新技術的發展提高了城市信息基礎設施建設與運營的水平，為城市管理的智慧化提供了技術保障，但已有的智慧化城市管理解決方案多強調物理層面的技術創新以及管理技術手段的信息化，對城市社會系統（特別是城市居民的活動 - 移動系統）的正面關注顯著不足。

面對城市規劃與管理人本化的轉型，智慧化的城市管理應將信息化的管理手段與對城市居民活動 - 移動行為的動態分析相結合，在不同的時空背景、針對不同的居民行為特徵採取針對性的管理策略，對城市系統日常運行中出現的問題做出及時、精確、細緻的響應。具體而言，需要動態分析與模擬居民時空行為與城市空間的相互關係，識別並預測不同時間截面上城市人口（特別是弱勢群體、違法亂紀者、重大事件的集聚人流等）的分佈結構，為即時化、精細化的城市管理提供決策依據。城市管理的智慧化主要體現在社會管理、公共安全管理、安全事故預警、重大活動人流管理等方面。

在社會管理方面，促使在管理中切實考慮被管理對象（尤其是流動人口、老年人、殘障人口等弱勢群體）的需求與決策，使管理更加人性化。在公共安全管理方面，基於城市違法亂紀行為及刑事案件發生的時空分析與模擬，可以發掘刑事案件頻發的時段及對應的空間熱點區域，有利於對城市違紀與犯罪事件進行遏制與預警。在安全事故預警方面，通過城市人口聚集區的動態分析、結合城市自然災害預警信息，可以及時發現城市安全事故的潛在發生區域並進行預警。在重大活動人流管理方面，通過分析重大活動期間人流集聚與擴散的規律並模擬居民的應急避難行為，為人流疏導管理及應急預案提供有效依據。

3人本導向的智慧城市規劃與管理

面向建設人本城市的新形勢，需要倡導以日常生活的「智慧」化為目標的智慧城市規劃與管理新模式：

一方面，基於個體行為，進行城市空間結構（如土地利用布局）、城市時間結構（如公共服務設施運營時間）的優化調控，保證城市時空間結構與居民生活活動需求相匹配，為居民日常生活的「智慧」化提供城市物質環境的基本保障；

另一方面，面向個體行為，實施直接的行為引導，通過軟性政策、信息化手段輔助居民在日常生活中進行智慧的行為決策，引導居民形成智慧、健康、低碳的行為模式與生活方式，以居民日常生活的「智慧」化來實現智慧城市。

因此，基於時空間行為的、人本導向的智慧城市規劃與管理包括基於個體行為的生活空間規劃、生活時間規劃，以及面向個體行為的城市居民行為引導。

目前，的城市規劃往往根據城市經濟發展戰略確定城市空間發展方向、城市新的增長極、重點開發區域以及產業空間布局，通過預測人口總體規模、用地比例標準配給配套的居住用地、設施用地等組合形成城市空間結構，在實踐中逐步形成以經濟增長為目標、以空間供給為導向、優先考慮產業空間，而將居民生活空間作為配套功能的規劃模式。但是，近年來大城市中心城區土地開發趨於飽和，城市居民的移動性需求持續增加，居民的時空間需求也日趨多樣化，而相關規劃已難以有效應對日益複雜的城市問題（如城市社會空間分異、職住不平衡加劇、居民時空可達性降低、居民健康與生活質量下降、城市空氣環境惡化等城市病）。

在此背景下，的城市規劃有必要突破現有的城市空間結構規劃模式，在規劃中著重強調宏觀城市發展與微觀日常生活的協同，將規劃的思維方式從「以產業功能區為節點、以經濟聯繫為軸帶」轉向「以居民生活圈為節點、以居民活動路徑為軸帶」，倡導以社會及環境的可持續發展為目標、以空間需求為導向、以居民生活空間體系為核心內容的城市空間結構規劃新模式。

城市生活空間反映城市居民通勤、購物、休閑等活動與城市實體空間的互動關係，通過刻畫城市居民活動的空間範圍並與城市土地利用進行關聯、疊置分析，識別居民頻繁到訪或潛在使用的區域、設施，從而將城市居民日常活動的時空間模式及需求特徵投影在城市實體空間上。因此，在城市實體空間的基礎上，根據城市居民不同類型、不同發生頻率、不同時空尺度的活動 - 移動行為形成的活動空間，可建立「日常生活圈 - 通勤活動圈 - 城市生活圈」層級結構的城市居民生活空間體系，作為生活空間導向的城市空間結構的核心。

基於「日常生活圈 - 通勤活動圈 - 城市生活圈」層級結構的城市居民生活空間體系，可實施以生活空間為導向的城市空間結構規劃，在發展自我平衡與支持的居民日常生活圈的基礎上，借鑒西方邊緣城市等城市空間區域化的組織策略，建設郊區活動中心，並以緊湊型多中心帶動組團緊湊，完善保障性設施等民生規劃，發展組團內微循環交通，使郊區成為居民真正的日常生活空間，形成「多層級、相對獨立、有機組織、網路聯繫」的中心體系，建構「生活圈、小組團、多中心」的城市空間與社會形態。

2、智慧城市的生活時間規劃

現有的城市社區規劃以居住用地開發、居住小區建設為主要內容，根據社區人口規模決定用地開發強度、社區功能布局及配套設施數量，在數量上滿足社區居民的需求。這類社區規劃著重在居住區開發階段完成服務配套建設，而較少考慮開發完成之後，社區居民在日常生活中對相關配套設施、公共服務及公共空間的利用狀況，所以傳統的以空間供給為導向、以經濟效益為目標的居住區開發理應轉向以生活時間調控為導向、以提高社區居民生活質量為目標的社區規劃或社會規劃，根據居民日常活動的時空規律，調控社區內公共設施或公共服務的開放時間、調整公共設施在不同時間段內的開放功能，能有效平衡社區公共服務的時空供給與居民活動的時空需求，提高社區居民的時空可達性以及居民的生活質量，並增加在社區中參與活動併發生鄰里社會交往的機會。

基於上述認識，智慧城市的生活時空規劃具體應包括以下兩個方面。

第一，社區公共設施或公共服務的運營時間規劃。在城市居民時空大數據的基礎上，分析居民行為時空路徑，挖掘居民的整日潛在活動空間，考察潛在活動空間內各類設施開放時間與居民時間安排的匹配關係，從而根據居民活動的時空規律及其動態預測，靈活調控社區公共設施、公共服務的運用時間。

第二，社區公共設施功能的動態調整。從居民日常活動的時間節奏出發，根據居民活動需求的時間分佈規律對社區公共設施的功能進行動態調整，以提高設施的利用率、因時制宜地滿足居民各類活動的需求。例如，將放學后的中國小運動場館調整為公共體育設施、社區居民開放，將下班后鄰近辦公用地的停車場調整為公共停車場、疏解社區內停車壓力等。通過上述城市生活時間規劃措施，能增加社區居民對社區公共設施與公共服務的可達機會，切實提高社區居民生活質量；並且通過社區生活組織的優化，能有效增加社區公共空間的利用，增進社區的鄰里互動，提高社區建設與管理的居民參與度，增進居民的社區認同感，實現社區規劃的根本目標。

智慧城市規劃的最終目標是通過城市居民智慧、健康、低碳的行為模式與生活方式維持城市的可持續發展。因此，智慧城市規劃除了上述城市時空間規劃措施外，還需著重對居民智慧化的行為模式與生活方式的培育，將居民視為「智慧」的主體，從「滿足行為需求」向「管理行為需求」革新，引導城市居民形成智慧、健康、低碳的行為模式，從而反作用於城市時空間，以智慧的城市生活方式參與可持續城市的建設。

目前，西方發達國家已有針對居民日常出行的規劃引導的實踐，基於居民出行需求管理的思路，通過提供個性化的交通信息和出行方案，結合認識層面的勸服誘導和公共交通獎勵等手段，輔助交通使用者及其家庭成員自願改變出行習慣，選擇綠色、健康的出行方式，實現緩解城市交通擁堵、降低出行碳排放等目標。但這類研究的範圍還局限在出行行為上，對交通過程的分析只局限在交通決策端，鮮有面向居民完整的活動 - 移動路徑的分析與規劃實踐；

並且對決策、制約、時間空間、時空間預算與收支等的理解還有待深化。

因此，的城市規劃需要將已有的個人出行規劃升級為城市居民行為規劃，依託智能手機等移動互聯的終端信息發布平台，結合勸服誘導等軟性政策，對城市居民日常行為模式進行引導與調控，規劃每日活動模式，輔助居民做出智慧的活動時空決策，逐步形成智慧、健康、低碳的生活方式。例如，可以結合用戶的活動模式與交通出行方式，向居民發布每日活動與出行中的能量消耗、污染物排放量等信息；也可以在用戶制定整日活動計劃的過程中，通過次序選擇集，引導居民選擇就近活動，減少不必要的交通出行；或提供各項活動的鄰近公交站點分佈、公共交通時刻、公共腳踏車租賃點信息、綠色出行獎勵信息，引導居民以綠色出行為導向制定整日活動計劃；另外，鼓勵居民共車出行，並提供搜尋共車出行車輛、搜尋出行同伴、預約結伴的渠道；引導居民增加戶外休閑、體育鍛煉、非機動出行、社會交往等健康相關行為的時間分配等。總之，通過面向智慧、低碳生活方式的行為規劃措施，引導居民行為模式與城市發展目標相協同，維持城市社會系統有序、健康、可持續地運作。

4結語

隨著城鎮化的加速與深化，傳統的城鎮發展與城市規劃模式亟待轉型與革新，而大數據與智慧城市為這種革新提供了機遇與挑戰。以人為本業已成為城市發展的重要指導思想，智慧城市應該是人本城市與信息城市的緊密結合，既需要依託大數據、物聯網、雲計算等新一代信息技術，也需要貫徹以人為本的服務理念。

我們提出了大數據時代智慧城市規劃與管理框架，從對已有城市規劃與管理的智慧化改進和人本導向下智慧城市規劃與管理可能的突破方向等兩個方面，闡述大數據的應用前景。基於動態的含有空間和個人信息的大數據，能夠突破傳統城市規劃與管理的時空間尺度，從基於土地、經濟活動的規劃向基於個人、日常生活的規劃發展，從靜態的、藍圖式的規劃向動態的、過程式的規劃發展，使城市規劃與管理更加科學化、智慧化。而人本導向下的智慧城市規劃與管理需要倡導以日常生活為導向的新的規劃模式，引導居民的行為模式和生活方式與智慧、低碳、可持續的城市發展目標相協同，以居民日常生活的「智慧」來實現城市的「智慧」。

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