大数据时代城市规划的机遇_挑战与思辨

[摘　要]在城市化极大地改变了人类生存的物质环境的同时，科学技术的进步也创造了人类发展的信息环境。随着大数据时代的到来，信息环境进一步与物质环境交织在一起，相互作用，对人类社会和城市的影响越来越广泛。城市规划者要理解这些影响给城市规划带来的潜在机遇和艰巨挑战。由于大数据具有数据量大、种类多和更新快的特点，使得其与小数据有很大的不同，进而引起了人们对其在认知、方法和伦理上的争论。城市规划者需要把握大数据时代的发展机遇，在克服挑战的同时，以思辨的态度对待质疑。

[关键词]大数据；城市规划；机遇；挑战；思辨

[文章编号]1006-0022(2014)08-0038-05　[中图分类号]TU981　[文献标识码]A

Urban Planning Opportunity , Challenge, And Thinking In Big Data Era/Zhang Xiang

[Abstract] Urbanization and scienti fi

c achievement has greatly change

d th

e physical and informational environment o

f mankind. The bi

g data era has enhanced interweaving of information and physical environment. Planners shall face challenges of big data and grasp opportunities. Big data has brought about argument in cognition, methodology, and ethics. Urban planners shall get over the dif fi culties and face skepticism wit

h critical thinking.

[Key words] Big data, Urban planning, Opportunity, Challenge, Critical thinking

大数据时代城市规划的机遇、挑战与思辨!

□　张　翔

0 引言

由于数据获取设备的日趋廉价，加之数据存储和处理能力的极大提高，全球数据的增长量巨大，据测算，全球每两天产生的数据量大于人类有史以来至2003年所产生的数据量[1]。在很短的时间内，人类从一个数据缺乏且昂贵的时代，跨入了数据极为丰富的时代。2009年，“大数据”的说法逐渐开始在互联网传播。2011年5月，麦肯锡咨询公司在第11届EMC World 年会上首次提出“大数据”的概念[2]。2012年3月，美国开始实施“大数据研究和开发计划”(Big Data Research and Development Initiative)，推动大数据的全面应用。2012年5月，联合国发布了《大数据带来的挑战和机遇》白皮书。这些都标志着人类社会进入了大数据时代[3]。

大数据很难以“大”的“数据”来定义，“大”总是相对的、不断变化的，当代的“小数据”在半个世纪前是非常大的，而当代的“大数据”也很可能在半个世

纪后显得非常小[4]。当前，不同行业对大数据有许多不同的定义，但是“多数定义都反映了那种不断增长的捕捉、聚合与处理数据的技术能力，而这个数据集在量、速率与种类上持续扩大”[5]，概括而言，即大数据具有的“3V”特点—数量(Volume)、类别(Variety)和速度(Velocity)[6]。正是由于具有这些特点，大数据与传统的小数据有很大的区别，以至于大数据很难用普通的计算机硬件、软件来处理，而是必须采用网格式的服务器、平行式的软件和分割的数据处理方式。

大数据不仅对信息行业产生了显著的影响，还逐渐对交通、医疗、教育和安全等方面产生了广泛的影响。大数据中有很多带有空间属性的数据集，为城市规划带来诸多潜在机遇。具有“3V”特点的大数据与传统小数据在技术方法上的不同，将带来与以往城市规划研究方法、工作方式的显著差异，也将带来艰巨的挑战。大数据时代初期流行的许多观点不一定是正确的，很可能影响城市规划的健康发展，这需要城市规划者进行审慎思辨。

[作者简介]

张　翔，硕士，注册城市规划师，高级工程师，广东省城乡规划设计研究院规划四所副所长。

1机遇

在大数据时代，城市规划从数据“荒漠”进入了数据“沃土”，而数据驱动科学(Data-driven Science)的新范式对当前研究城市的假设、归纳和演绎方式等认知论创造了新的机遇[7-8]。这主要是因为大数据时代带来了丰富、精细、实时、相互关联和低成本的数据，可以用于更复杂、更大规模、更精细的城市研究，城市规划研究方法也将从数据缺乏型研究方法转向数据丰富型研究方法。

国内外对大数据在城市规划上的应用都开展了积极的探索。例如，《伦敦2062》(Imagining the Future City: London 2062)通过Oyster交通卡、地铁运行和公共自行车GPS等数据分析公共交通流；通过对出租车记录、打的软件和Twitter记录等数据分析城市网络簇群；通过Twitter记录分析使用者的语言和空间分布。通过这些大数据的分析，《伦敦2062》深入地研究了伦敦的流动空间[9]。我国城市规划界开展的大数据研究与探索主要集中在大尺度人口分布与变化研究、城市等级体系和网络体系研究、城市增长边界和城市形态、城市居民时空行为研究、城市交通研究和城市功能分区研究等方面；使用的大数据集包括手机信令、社交网络、出租车GPS轨迹、公交智能卡、环保监测、人口统计、经济统计和开放地图等；也探讨了大数据应用下的大模型模拟、精细微观模拟和规划支持系统[10-12]。

从国内的这些研究和探索中，可以明显看出数据源的大数据“3V”特点。《大数据时代的精细化城市模拟：方法、数据和案例》使用了“854万持卡人连续一周共7　797万次出行”的公交刷卡记录，并且叠加了出租车GPS轨迹、手机通讯和社会网络等数据加以验证，部分数据的变化频率甚至达到了“秒”的级别[10]。在研究方法方面，提出了大数据分析加小数据验证的方法，以及有

针对性的框架[11]；在模型构建方面，支

持的城市模型尺度可以达到全国范围，

而同时保持地块基本的精度[12]。

从大数据自身特点和城市规划的应

用探索看，大数据将在以下几个方面为

城市规划带来重大机遇。

1.1机遇一：城市规划研究将从相对

简单的观察转向更复杂的模型模拟

受限于数据缺乏、计算能力低，传

统的研究工作不得不从少量的观测数据

中提取信息、寻找结论[7]，并减少研究

中应该关注的要素，采取少变量，甚至

单一变量的研究方法。这导致在研究很

多复杂的城市现象时，难以描述诸多要

素及其彼此间的相互关系，难以发掘这

些要素的内在相关作用和由这些要素构

成的城市复杂系统的运作规律。利用大

数据时代丰富的数据，城市规划研究可

以更充分地验证当前城市研究中的假定，

采用更为复杂的模型分析城市系统、模

拟多变量的结果，甚至发展新的理论。

例如，分析企业名录中的文本数据所代

表的空间位置、商务关系，研究城市网

络复杂性结构特征[13]。

1.2机遇二：城市规划研究将从片段

的统计转向动态的演变

受限于技术发展水平的不足、数据

获取设备能力的有限和运作成本的昂贵，

多数城市规划研究所需的数据必须通过

抽样的方式才能获取，而全面、高精度

的普查间隔周期非常长，如在城市规划

中必须使用的社会经济统计数据、交通

调查数据和地形图测绘数据等，全面的

调查往往一年、几年甚至十几年才会进

行一次，而且受限于各种资源的匮乏，

调查的数据种类也是有限的，精度相对

粗糙。这种片段式的数据限制了城市研

究对城市动态的描述，也将城市研究更

多地限定在相对静态的研究内容上。

综上所述，利用大数据时代丰富的

数据，城市规划研究可以发现传统统计

周期中更多的变化，研究城市在更短时

间内的运作方式，而不再受制于数据统

计周期；可以更多地研究城市流的运动

和机动性，而不再限制于空间固定的土

地使用的场所[8]。

1.3机遇三：城市规划研究将从粗糙

的集合转向精细的个体

在大数据时代之前，城市规划更倾

向于在宏观层面分析研究集合的集体行

为，对研究对象做相对粗糙的集合，强

调个体行为的同质性，避免因数据缺乏、

计算能力有限而难以分析的个体复杂行

为。大数据时代丰富的数据和新兴的数

据处理技术，如智能手机的普及、车载

GPS的推广和物联网的应用等，将为城

市在微观层面的研究提供基于个体的高

精度的时间、空间数据，为深入挖掘个

体行为差异及其对集合的影响提供可能。

2挑战

大数据时代的来临，使城市规划面

临着许多艰巨的挑战。在美国总统行政

办公室《大数据：抓住机遇，保存价值》

的报告中，提出了应对大数据时代的一

些策略：保护个人隐私、增强基本教育、

避免新形式的歧视、加强执法和安全方

面的应用、将数据作为公共资源[5]。对

于城市规划而言，当前面临的挑战主要

集中在大数据的共享、大数据的理论方

法及大数据的伦理和安全三个方面。

2.1挑战一：大数据的共享

虽然当前已经步入大数据时代，却

依然存在着身处数据洪流、难以获取数

据的尴尬局面。受技术、成本和体制等

方面的限制，只有公司和政府才有可能

广泛收集、大量存储和高速处理大数据，

而且政府具有最强大的能力，成为了大