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会议宣讲|数据驱动与智慧治理

一、导读

 

2020年10月11日,我院信息中心张秀鹏、刘纪东参加了由中国城市科学研究会城市大数据专业委员会主办的“数据驱动与智慧治理”学术研讨会,并分别在会议上作了报告。据统计此次线上会议共有一万五千多人参会,大会共有19位参会嘉宾代表作报告,其中,大会主旨报告分别为:来自日本金泽大学环境设计学院教授(日本工程院外籍院士 )沈振江的“城市规划与设计的模型与应用”,北京大学地球与空间科学学院教授(杰青)刘瑜的“街景数据在城市研究中的应用”,Texas A&M University 教授叶信岳的Built environment data science: towards actionable human dynamics research,中国科学院地理科学与资源研究所研究员裴韬的“ 地理流的概念与模式”,同济大学建筑与城市规划学院教授王德的“上海陆家嘴地区的人流分析与空间评价”,南京大学建筑与城市规划学院教授甄峰“智慧城市规划体系思考”。

 

 

 

 

大数据与城市分析主题报告(一)分别为:同济大学建筑与城市规划学院教授钮心毅的“上海郊野公园游客活动时空特征及其影响因素的基于手机信令数据的研究”,上海元卓信息科技创始人、CEO裘炜毅的“大数据在城市空间结构研究中的应用探索”,中山大学地理科学与规划学院副教授王波的“基于社交媒体签到数据的城市洪涝响应时空分析”,中国地质大学(武汉)副教授姚 尧的“所见即所得:基于深度学习挖掘街景图像与城市地块内工作-居住空间分布的关系”,河北师范大学讲师姚海芳的“基于手机信令数据的机场航空旅客分类识别研究”,南京大学建筑与城市规划学院博士罗桑扎西的“复杂网络视角下的城市人流空间概念模型与研究框架”及珠海市规划设计研究院工程师张秀鹏的“基于人工智能的公共安全模型研究与应用”。

 

大数据与城市治理主题报告(二)分别为:同济大学建筑与城市规划学院副教授杨 帆的“多源数据支持的建成地区存量空间识别研究意义、进展和瓶颈”,哈尔滨工业大学(深圳)建筑学院副教授龚咏喜“基于共享单车轨迹数据的城市街道可骑行性评估与空间优化研究”,南京大学建筑与城市规划学院副研究员席广亮的“以流定形:流动性视角的资源配置与空间布局路径探讨”,同济大学建筑与城市规划学院副研究员施澄的“基于多源数据的上海公共活动中心规划研究”,中科院空天信息创新研究院副研究员鹿琳琳的“基于多时相遥感数据的中国省会城市蔓延分析”以及珠海市规划设计研究院工程师刘纪东“基于工程建设项目一张图系统的“数据治理”研究”。

 

 

 

二、报告回顾

 

(一)大数据与城市分析主题报告

 

1、大数据在城市空间结构索—研究中的应用探——裘炜毅

本次演讲报告分为三个组成部分,首先梳理一下城市空间结构研究和大数据的关系,列举不同数据特征和城市空间结构研究问题的逻辑关系;此次介绍部分城市实践案例,包括城市群体系结构、城市内部空间结构、公共服务设施服务效能、城市用地及人口分布等内容;最后对研究方法和实践情况进行总结和展望。

 

2、基于社交媒体签到数据的城市洪涝响应时空分析——王波

该报告介绍了暴雨洪涝等小型地域性气候灾害给城市韧性带来挑战。以南京暴雨洪涝为例,通过挖掘新浪微博签到数据,构建公众感知指数和公众情绪指数,分析居民对暴雨洪涝响应的时空格局。在时间维度上,居民对暴雨洪涝的响应主要集中在暴雨洪涝期,并随灾害的严重程度而变化;在暴雨洪涝期内,居民在社交媒体上对暴雨洪涝的响应集中在早、晚高峰。在空间维度上,居民对暴雨洪涝的响应集中在主城区和 3 个新市区;重要交通基础枢纽地区和低海拔、经历快速城市化的新市区的居民对暴雨洪涝担忧程度更高。时空分析表明,暴雨洪涝对居民的交通出行影响最明显。基于时空间分析,最后从硬件和软件设施上为提升暴雨洪涝的城市韧性提供相关政策建议。

 

3、所见即所得:基于深度学习挖掘街景图像与城市地块内工作-居住空间分布的关系——姚尧

该报告介绍了城市内工作和居住混合空间分布格局对城市规划和城市空间结构的研究具有重要意义。由于缺少数据和有效的模型,很难在精细尺度上描述城市工作-居住模式。我们通过构建基于ResNet50的社会感知模型,挖掘街景图像与职住属性间的潜在关系,提出一种地块尺度的预测方法,拟合深圳市地块尺度的三类职住属性比例,并采用混合熵指数量化混合程度。模型具有较高整体精度,预测方法也在对比中取得了最好的效果。我们首次发现职住属性可以通过深度学习技术从街景图像表达的建筑环境中获得,这种“从外而内”的研究模式与“从下而上”和“从上而下”的模式在表征和分析城市社会经济特征方面具有一致性。此外,我们发现深圳市很少有区域呈现单一的工作或居住属性,工作居住混合水平整体较高且结构紧凑均匀。深圳市政府对城市发展和建设的约束取得了很好的效果。本研究对构建城市职住空间分布特征的评价和分析具有借鉴意义,能够用于城市规划和政府管理,为优化城市空间布局提供参考。

 

4、基于手机信令数据的机场航空旅客分类识别研究——姚海芳

该报告介绍了传统航空旅客出行行为研究存在样本量少、时效性差、行为轨迹不连续等问题。本文以石家庄正定国际机场为例,根据航空旅客手机信令数据的当日组合特征,构建了航空旅客分类识别规则,并利用河北联通2018年7月2日-7月15日的手机信令数据对航空旅客进行了分类和验证。结果表明:利用该规则识别出的航空旅客数量精度约为82.76%;在11小类航空旅客中,出港去省外且当日不返回旅客、省外进港且当日不出港旅客、省外进港且飞往省外的中转旅客分别约占航空旅客总数量的48.87%、 30.88%和13.61%,其他类型航空旅客占比较低(6.64%)。该研究为后续利用手机信令数据追溯航空旅客出行轨迹、刻画机场腹地的时空变化特征、优化机场与腹地之间公共资源配置奠定了基础。

 

5、复杂网络视角下的城市人流空间概念模型与研究框架——罗桑扎西

该报告介绍了城市内人流特征研究一直是城市地理学和城市空间研究的重要领域之一。针对已有的相关研究存在仅侧重于从人口规模、密度视角分析空间分布及格局特征,而较少关注隐藏于空间分布背后、因人流动而建立的空间交互关系的不足。本文以流空间理论、复杂网络理论、空间行为交互理论为理论基础,立足基于流、网络剖析城市内部空间中要素间的相互作用及关系。选取人流为观测研究对象,将城市空间,人,设施、服务、地理环境等要素之间的互动关系抽象为网络,构建了基于复杂网络视角的城市人流空间概念模型。在此基础上,进一步提出城市人流空间研究框架,即基于理论融合、数据支撑与研究方法的整合创新,以集探究人流视角的城市空间特征、功能结构、人流与建成环境时空耦合关系及流动的时空模拟预测为重点的研究内容体系,并探讨在规划实践业务中的方法技术支撑与应用拓展。以期为未来实证研究的开展提供指导,进而深化城市感知数据在城市空间规划及管理中的应用价值,丰富“以流定形”的理性城市规划方法体系。

 

6、基于人工智能的公共安全模型研究与应用——张秀鹏

该报告分别从城市治理中的公共安全及人工智能的研究背景、研究方法、理论基础入手,并进行了案例分析介绍,最后总结了研究所得结论及展望。

 

本研究基于人工智能Agent的疏散仿真原理及Steering行为理论来建模,该模型,在地震,火灾,洪灾等特定临界条件下的人群,以及基于各种参数进行模拟。涉及压力和人身伤害以及出口阻塞等的个人特征。这个应用模型不同于基于流动或基于单元格,而是具有人工智能的力量,通过研究游戏行业的能力和计算机图形来模拟现实,使其更有形和更接近现实,因此该研究具有很大的现实意义。

图1 张秀鹏宣讲汇报PPT

 

(二)大数据与城市治理主题报告

 

1、多源数据支持的建成地区存量空间识别研究意义、进展和瓶颈——杨帆

报告针对当前城市面临的建成环境低效空置使用和建成区周围土地空置闲置情况展开研究。从“生态文明和高质量发展战略”国家战略出发,结合国土空间规划制度建构中对实现多学科“空间”共识的要求,分析当前空间分析技术发展为响应上述实践和理论目标提供了方法和路径。论文首先对国内外关于建成环境的基础支撑理论,对建成环境人类活动的聚集和分布状况的识别分析,以及形成功能分析路径的研究进行了详细系统的综述。进而,揭示了识别和研究存量型空间的技术实现路径和内在科学机理,以及多源数据整合的技术路径在弥合不同空间分析方法所存在缺陷的可能性。并最终指出所有的技术解决方案在实现空间工具有效性方面所面临的瓶颈性问题。研究结论认为,建成地区空间存量特征的复杂性,致使多源数据整合的空间识别技术、方法和知识原则成为必要;然而,建成地区空间功能的相互作用机理不能简单归结于耦合机制,在揭示更具有说服力和可靠性的科学机理方面的探索尚处于起步阶段;因此,在解决建成地区存量空间再利用规划策略的有效性方面亟需产生可靠的研究成果。

 

2、基于共享单车轨迹数据的城市街道可骑行性评估与空间优化研究——龚咏喜

该报告介绍了随着我国社会经济发展和人民生活水平的提高,城市居民对重塑慢行系统、提升城市空间品质提出了更高的要求。共享单车作为一种便捷、高效、绿色的新型出行方式,是解决城市短距离出行和"最后一公里"难题的重要方式。近些年大量资本涌入共享单车领域,解决了城市共享单车的投放问题,但改革开放后近40年城市化和机动化大量挤压骑行空间,部分新兴城市兴建之初就面向机动化构建城市交通系统,骑行空间极度萎缩,骑行环境对骑行行为的支持程度严重不足。针对现有可骑行性评估中指标选择及其权重确定主观性较强、科学性不足的问题,本文构建指标体系,在考虑骑行需求和骑行供给的情况下,采用共享单车骑行轨迹数据分析城市街道骑行环境对骑行行为的支持程度,即构建骑行需求、骑行供给和骑行环境对骑行行为的回归模型,通过骑行行为评估城市街道的可骑性,并根据回归结果确定哪些因素对骑行行为产生影响,以及各要素的权重;在此基础上,计算城市每条街道的(需求,供给,环境,骑行行为)四元组并进行高低分类,建立城市街道的可骑行性评估模型,为城市街道可骑行性优化提出多角度和多层级的空间优化方案。在深圳市龙岗区的实证表明,骑行行为与骑行需求、骑行供给和骑行环境的关系显著,尤其是与周边街道的骑行频次、距地铁和公交站点的距离、共享单车供给、的道路等级、交叉口个数要素关系紧密;基于模型的回归系数构建了基于骑行需求、骑行供给和骑行环境的可骑行性评估指标,对龙岗区街道的可骑行性进行了评价;在空间优化方案方面,根据回归结果提出龙岗区街道可骑行性的一般优化策略,根据评估模型结果提出到龙岗区街道个体的空间优化方案,而根据骑行行为的空间连续性提出龙岗区骑行网络的构建与优化方案。

 

3、基于多时相遥感数据的中国省会城市蔓延分析——鹿琳琳

该报告介绍了城市蔓延,是指在城市快速发展过程中以低密度、不平衡、缺少规划和粗放等为特点的一种土地开发现象,可能对经济、社会、生态、环境等产生诸多负面影响。掌握城市蔓延的格局和趋势,对于我国城市化背景下联合国可持续发展目标和新型城镇化战略的实施至关重要。该研究基于Landsat系列遥感卫星影像数据和欧盟联合研究中心的地球大数据处理平台,结合影像的光谱、纹理和形态学特征,利用机器学习技术自动化生产了1990年至2015年六期中国大陆地区城乡建设用地产品,经验证产品整体精度优于90%。以该产品为基础,结合人口统计数据,定量化对比分析了我国省会城市蔓延速度、程度和格局。研究发现,中国省会城市存在整体蔓延的趋势,土地城市化明显过快于人口城市化。从1990至2015年,省会城市人口的年增长率为2.31%,而城市建设用地的年增长率则达5.16%,城市用地的年增长速度是城市人口的2.42倍。所研究的省会城市中大多数(26个)经历了城市蔓延过程。因此,在城市发展过程中,需采取有力措施提高土地资源的利用效率,合理控制我国省会城市蔓延的态势,促进城市的可持续发展。

 

4、城市更新背景下产业园区职住关系特征及演变——林诗佳

该报告介绍了通过测度产业园区由城市更新引发的园区职住空间关系演变的特征,探索了其影响因素。以上海的漕河泾新兴技术开发区、张江高科技园区、彭浦科技园三个典型产业园区更新历程为例,以手机信令数据等大数据为技术手段,通过集聚性、邻近性、方向性三个维度,研究产业园区更新及其居住空间分布在2011到2018年间的演变特征,得到结论如下:在城市更新背景下产业园区向高科技和服务业转型,园区的职住空间关系会发生动态变化,表现为就业者居住空间分布更为分散,从围绕在产业园区周边向背离城市中心方向线性延伸,职住分离不断加剧。这一现象是产业转型、住房供应两方面的影响导致。在产业园区的城市更新中要重视产业转型引发职住空间分离加剧的现象。

 

5、大数据支持下的济南城市交通问题及其响应研究——丁相男

该报告介绍了中国城镇化快速推进,城市交通拥堵问题日益突出。与此同时,大数据技术的应用,为解决实际问题提供了新思路。本文以济南市为研究对象,基于高德地图、实地监测、POI等多源大数据,应用了文献研究法、基于ArcGIS的空间分析法、核密度估计法等方法,较为全面地分析了济南市交通拥堵问题及其响应。研究结果表明:(1)济南交通拥堵有显著时空变化特点:拥堵周变化呈现重缓差异,拥堵日变化呈现双峰特征,主城区拥堵呈现区域差异性,公共活动中心拥堵相对严重;(2)地质地貌、职住分离、路网密度、人口密度是济南市交通问题的显著影响因素,交通拥堵对经济、社会、环境三方面形成区域响应机制。(3)优化城市结构、促进区域职住平衡,建立交通事故快速处理与防治系统和交通共享系统,加强共享单车、地铁等高效交通工具的发展是济南市交通拥堵的主要整治对策。

 

6、基于工程建设项目一张图系统的“数据治理”研究——刘纪东

该报告介绍了结合工作实际,以“工程建设项目一张图系统”为抓手,在空间全域数字化基础上,以数据治理的核心问题为导向,基于大数据、GIS、倾斜摄影等信息化手段,建设覆盖规划、实施、监管全过程的信息系统,形成一个智能编制、精准实施、长期监测、定期评估、及时预警为骨架的贯穿工程建设项目全生命周期的横向生态闭环,以及“上接市自然资源局,下达区内其他政府部门”的一体化纵向轴线。

 

图2 刘纪东宣讲汇报PPT

 

最后,清华大学建筑学院党安荣教授对此次会议进行了高屋建瓴的总结和梳理。他认为此次会议主要围绕三个主题展开,分别为“新探索”、“新时代”、“新规划”。报告涉及新时代的生态文明、数字中国、空间治理,也涉及到一些理论、模型、方法方面的“新探索”,还涉及到多学科融合、多尺度协同、大数据挖掘等方面,同时也体现了以人为本、以流定形、以质限量的“新规划”理念。

 

图3 清华大学建筑学院党安荣教授对大会的梳理

  

 

三、经验与总结

经过参加这次会议,得以一睹诸多学者的风采,也有幸聆听了很多学界大牛的优秀报告。不仅了解了行业研究的最新动态和前沿,同时也宣传了我院在该领域取得的一些相关科研成果。此次宣讲顺利完成,并且宣讲内容得到了南京大学甄峰老师团队,清华大学党安荣教授、龙瀛教授,同济大学王德教授的一致认可,并得到了同济大学钮心毅教授和城市象限CEO茅明睿的高度好评。对这次宣讲感到很欣慰也很惊喜,此次宣讲内容竟然能够得到这么多学术大牛的认可和好评,这说明我们院在该领域也有一定的科研实力,也说明我们院有很好的科研氛围和科研能力。通过这次大会,让我们增长了见识,丰富了经历,也认识到了许多的不足,在今后的工作中我们信息中心科研团队将会更加努力,更加认真的进行科研实验,尽量做出更多更好的科研成果。