大數據在歷史街區規劃、建設與運營管理中的應用*

王 鵬 吳納維 褚 嶠 田可嘉 徐 暢

大數據在歷史街區規劃、建設與運營管理中的應用*

王 鵬 吳納維 褚 嶠 田可嘉 徐 暢

大數據在存量規劃中應用的普及，將有助于推進規劃編制技術與規劃主體的變革，輔助歷史街區更好地開展保護規劃編制、建設實施與運營管理。當前，歷史街區主要面臨的問題包括業態更新與調整、人口監測與調控、交通規劃與管理等3個方面。結合“上海衡復歷史文化風貌區商業業態研究”、“白塔寺歷史文化保護區智能監測與管理系統”以及“中國文化遺產保護公眾參與平臺”等實踐案例，介紹了近年來互聯網、物聯網以及公眾參與所獲取的大數據，在歷史街區規劃編制、建設實施與運營管理中的創新應用。最后，以數據為核心，以當前歷史街區規劃中面臨的實際問題為導向，構建了大數據支持下的歷史街區規劃、建設與運營管理的方法體系及其技術實現路徑，作為歷史街區存量規劃方法論的一種探討與創新。

大數據 | 歷史街區 | 規劃編制 | 建設實施 | 運營管理

0 引言

自1982年國務院批復了第一批歷史文化名城名單，“歷史街區”作為不同地區歷史文化的重要載體與旅游吸引點，成為我國城市研究與規劃編制實踐開展的重要區域。與其他存量規劃地區相比，歷史街區的現狀問題存在共性，亦存在獨特性，使其規劃編制、建設實施與運營管理，存在諸多亟待解決的問題。

黃勇與石亞靈[1]指出，我國歷史街區保護更新在理論借鑒、定性研究以及方法研究方面已經開展了較多的工作，而在定量與技術研究方面尚有較大進步空間。歷史街區作為一種動態型的城市遺產，需要科學的編制依據，嚴格的實施監管以及精細化、動態化的運營管理流程與機制。大數據的出現及其在城市規劃中應用的普及，將有助于更加全面、及時地認識歷史街區，并推進規劃編制技術與規劃主體的變革，輔助其更好地實現規劃保護與有機更新。目前，大數據在歷史街區中的研究探索已經初現端倪[2-3]，但歷史街區作為一種典型存量地區的規劃方法論與方法體系仍有待探討[4]。

1 歷史街區規劃建設與運營管理中的主要問題

當前，歷史街區在規劃編制、建設實施以及運營管理3個階段，主要面臨業態更新與調整、動態人口監測與宏觀調控、交通規劃與管理等3個方面的問題。同時，歷史街區的規劃編制與實施管理分屬不同政府部門負責，各部門業務之間相對獨立，未能有效形成3個階段之間的閉環。

控制性詳細規劃是我國城市規劃管理的主要手段，也是歷史街區相關保護規劃審批的法定依據。歷史街區的控制性詳細規劃需要對歷史建筑、文物保護等各類專項內容，進行深入的現狀調研與前期研究。這使歷史文化名城、名鎮、名街的保護規劃更具復雜性與專業性。在歷史街區相關的控制性詳細規劃編制過程中，需要開展大量的數據匯總、現狀分析與專題研究。傳統調查方法不僅效率較低，而且難以獲得實時、全面、綜合的現狀基礎數據資料，急需基于地理信息系統，建立由各類政府專項數據、高精度動態監測數據以及統計調查數據構成的多源空間數據庫，以簡化并提升歷史街區規劃編制工作的效率與科學性。

在建設實施與運營管理過程中，歷史街區通常面臨復雜的產權歸屬與物質空間可利用性的局限。2007年《中華人民共和國物權法》頒布后，歷史街區內大量涌現的小規模自主改造與整治需求，亦對傳統規劃建設審批帶來了挑戰。歷史街區的相關規劃建設審批涉及政府部門較多，通常由于缺乏實時、科學、有效的評判依據而影響審批效率[5]。

1.1 業態更新與調整

以商業開發帶動的歷史街區更新，是1960年代以后國內外舊城復興的主流手段。然而，由于長期缺乏科學引導或運營管理執行力的不足，歷史街區當前普遍存在以“過度商業化”為代表的業態管理機制缺失問題[8]。由此帶來的負面影響主要包括以下3個方面：首先，過度商業化不利于歷史建筑等不可移動文物的保護；其次，過度商業化對當地居民的生活造成一定程度的負面影響，如經營性餐飲設施所帶來的空氣和噪聲污染；第三，以旅游消費為導向的過度商業化發展對文化景觀造成破壞，使歷史街區業態與風貌趨同化，不利于多元地方特色的保護。

傳統管理方式對現有業態的使用情況難以進行精確的量化評估。例如，歷史街區中的業態主要可分為文化事業、文化產業、一般消費、文化活動4種類型。控制4種業態的比例，是限制歷史街區過度商業化的一種有效方式。然而，在實際使用過程中，由于需要頻繁的詳細調研，管理部門往往難以掌握4類業態的比例與使用情況，急需借助互聯網與物聯網等方式獲取的大數據，對歷史街區業態的更新情況進行及時反饋。

1.2 人口監測與調控

由于受到開發強度限制，歷史街區通常在基礎設施等方面的升級改造，存在一定局限性。居住分異現象在舊城與歷史街區尤為突出。以北京舊城為例，紳士化現象存在的同時，“舊城的衰敗使低收入階層相對聚集，低收入人群由于支付能力的限制很難搬離或改善持續破敗的居住環境，流動人口的遷移也使低收入人群流向了舊城內價格相對低廉，但居住環境惡劣的雜院區”[7]。高密度居住人口不但給舊城的基礎設施造成較大壓力，而且不利于歷史文化街區風貌與環境的保護。文保區的舊城人口疏解是現行北京城市總體規劃中的重要課題[6]，而有效的人口疏解與調控政策制定，需要充分基于精準的人口數量動態監測。

1.3 交通規劃與管理

歷史街區的交通規劃與管理主要存在以下兩個方面難點。首先，歷史街區通常道路狹窄，機動車通行承載力不足。其次，由于缺乏大規模集中停車設施，歷史街區違章停車現象嚴重。雖然，其自身物質空間環境更適宜于步行、騎行等綠色慢行出行方式，但當前的歷史街區風貌和街道公共空間環境通常面臨被迫“機動化”。快慢交通出行方式混行，優質的慢行出行系統難以形成[9]。歷史街區的交通規劃與管理體系，需針對機動車與非機動車流量開展精細的實時監測，并基于出行需求進行不同出行方式的流量誘導。

2 歷史街區規劃中的大數據應用

大數據在歷史街區規劃編制、建設實施與運營管理中的應用，將有助于應對上述3個方面的主要問題。根據數據獲取方式，將大數據分為互聯網數據、物聯網數據以及眾包或公眾參與數據。其中，互聯網數據主要是指，通過互聯網抓取或通過與互聯網公司合作獲得的數據；物聯網數據主要是指，通過智慧設施物聯網感知所獲得的數據。大數據包含了更多主體提供的各類與城市運行相關的數據，通過與城市社會、經濟、人口、空間等方面的傳統數據融合，有助于構建有效的歷史街區體征評價系統，為其規劃編制與建設管理提供更為科學的依據，并形成基于大數據分析的歷史街區更新規劃設計全生命周期邏輯鏈[10]。

2.1 互聯網數據

通過互聯網公司提供的應用程序編程接口（API），可獲得POI（興趣點）、LBS（基于位置的服務）、房價、交通、開源地圖、社交網絡數據等類型的互聯網數據。除公開數據外，還可通過與互聯網公司的合作開發或研究，獲得不同企業所持有的專項數據，如龍信企業數據、摩拜單車騎行軌跡數據等。互聯網大數據可應用于城市功能與設施布局、人流實時變化狀態、城市空間聯系強度、道路交通運行狀態、情緒空間分布以及人群畫像等方面的分析。

案例：上海衡復歷史文化風貌區商業業態研究

圖1 基于地圖PO I的片區商業設施比例現狀分析

衡復歷史文化風貌區位于上海市徐匯區，是上海中心城規模最大的歷史文化風貌區。隨著《上海市街道空間設計導則》的頒布，以及上海進入“存量規劃”時代后對公共空間品質關注度的不斷提升，歷史街區作為具有城市文化特征的重要公共空間，重回各方關注視野。順應上述城市發展背景，衡復歷史文化風貌區正在開展風貌街道業態的集中整治。

本文利用百度與大眾點評類POI數據，疊加路網與土地利用現狀，從以下兩個方面開展歷史街區商業業態的研究分析。首先，計算不同片區商業類POI所占比例，評價現狀街道功能構成與不同片區規劃目標之間的匹配程度，以明確各區域街道業態功能定位與整治方向（圖1）。其次，基于大眾點評類POI數據的分類與評論語義分析，評價社區級與城市級商業在衡復區域內的現狀空間分布與使用情況，以提高社區級商業服務涵蓋范圍與城市級商業服務吸引力為目的，優化社區級與城市級商業的業態發展與空間分布（圖2）。

圖2 基于大眾點評數據的上海衡復歷史文化風貌區城市級商業吸引力評價

2.2 物聯網數據

相較于互聯網數據，物聯網數據對于小尺度地區實時的精細化監測具有更好的適用性。兩者在不同尺度上的運用，可互為驗證，使數據推導出的結論更具有可靠性。物聯網數據主要包括通過交通傳感、智能監測設備等物聯網傳感設備獲得的數據。其中，交通傳感數據主要是指通過公交刷卡數據、出租車GPS數據等，可應用于對居民的職住通勤與出行特征的分析。智能監測設備，如集成環境與人車流監測功能的智慧路燈，應用于城市環境與行為感知網絡的建立，綜合輔助人口統計、交通優化等城市問題的診斷，實現市政監測、安全預警、文物保護等方面的城市管理應用。

圖3 白塔寺街區物聯網建設項目總體架構

案例：白塔寺街區動態監測與管理系統

白塔寺歷史文化保護區位于北京市西城區。場地內現存的妙應寺白塔是中國現存年代最早、規模最大的喇嘛塔，被列為我國第一批重點文物保護單位。然而，白塔寺街區長期面臨業態低端、街區傳統文化流失、原住民外遷、常住人口過多等方面問題。通過2015與2016年的北京國際設計周，“白塔寺再生計劃”開始受到社會各界關注。

白塔寺街區動態監測與管理系統是清華同衡“城市數據網格計劃”（City-grid Plan）的重點示范對象。該計劃以歷史文化保護區精細化管理與保護為核心目標，采用物聯網、大數據等新技術研究，建立示范區域多層次動態監測體系及可視化運行監測與管理系統，實現區域運行監測管理精細化與智能化，為解決舊城日常運營管理問題提供了新思路和新方法（圖3）。

“城市數據網絡計劃”整合了現有技術成熟的各類傳感器設備，實現對人流、車流、環境監測。其中，人流監測主要通過智能攝像頭對視頻中的行人數量和移動行為進行識別。W i-Fi作為輔助手段，與手機信令和移動互聯網定位數據互相校驗，從而估算人流規模。車流監測設備主要布設在場地內主干道和區域內重點建筑周圍，通過對各監測點的車流數據動態分析，可以細粒度地把握示范區域整體交通狀態，支持實時交通車流的預判和預警。空氣質量監測主要指運用自行研發的集合了PM 2.5、噪聲等數十種氣象和環境監測傳感器的低成本設備，結合北京市整體空氣質量監測數據等，完成對區域空氣質量的小尺度、實時監測。

2.3 公眾參與數據

公眾參與大數據主要是指，在線公眾參與過程中產生的數據，既可以作為規劃編制與修編的依據，又可作為城市日常運營管理中問題與意見的及時反饋。歷史街區范圍內文化遺產類型豐富，可通過公眾參與反映文化遺產的實時狀態信息，監督歷史文化遺產的保護情況，并及時預警火災等自然災害以及人為文物破壞的潛在威脅[12]。

案例：中國文化遺產保護公眾參與平臺

中國文化遺產保護公眾參與平臺是一個支撐多業務實現多目標的綜合系統，它基于開源的數據庫架構，已開發3個獨立的移動應用，包括傳統村落檔案管理子系統、傳統村落項目監管子系統以及中國文化遺產APP。其中，傳統村落項目監管子系統與中國文化遺產APP，提供了中國文化遺產保護中公眾參與的有效平臺。

傳統村落監管子系統，根據現有規范建立了項目立項、上報、審核、結果反饋、備案的管理審批完整工作流程，并通過Web與移動APP端實現了實時上傳及動態監管功能（圖4）。村級聯系人員可以通過使用移動APP進行現場拍照記錄項目動態，主管部門也可通過Web與移動APP對項目進行實時審核，并反饋審核評語和結論。系統通過簡單易用的界面操作，有效提高了傳統村落項目管理審批的全過程。

中國文化遺產APP，將部分文化遺產數據開放給公眾，提供文化遺產的空間導覽、查詢、打分、評論、拍照等功能，為公眾提供了了解文化遺產信息、愛好者互動與發聲的平臺（圖5）。同時，通過公眾的反饋信息，管理者可以實時獲知文化遺產的保護現狀，識別并及時預警文物破壞的潛在威脅。公眾參與的數據成為官方數據的補充，使遺產數據庫不斷得到完善。

圖4 傳統村落監管子系統APP界面示意圖

圖5 中國文化遺產APP界面示意圖

3 大數據支持下的歷史街區規劃、建設與運營管理方法體系

3.1 總體框架

城市規劃中大數據的應用，使規劃實現了“從‘靜態、藍圖式’到‘動態、過程式’的實施過程轉變”[13]。在基于統計調查數據的規劃、建設與運營管理過程中，從運營管理反饋到規劃修編的時間周期較長。大數據的應用，則將推動歷史街區的建設實施與日常運營管理狀況，快速反饋到規劃的修編與修正過程中，使規劃的編制、實施、管理與修編、修正之間形成閉環，且循環的時間周期大幅縮短。大數據支持下的歷史街區規劃、建設與運營管理方法體系總體框架設計，以歷史街區現階段面臨的實際問題為導向，以數據為中心，構建現狀需求應對與問題解決的實現路徑（圖6）。

在規劃編制與建設實施階段，主要涉及住房與城鄉建設委員會、規劃與國土資源管理委員會以及文化委員會，需要提供時空精度較高的歷史街區現狀社會經濟數據，為其保護性規劃的編制、實施評估與規劃修改提供科學依據。在運營管理階段，涉及城市管理局、街道辦事處、歷史街區管委會等更多部門，需要對歷史街區人口、交通、環境等方面進行實時反饋，并對人流快速集中聚集以及文物受到破壞威脅等時刻發布預警。此外，運行管理的數據綜合分析結果，可反饋到下一階段的規劃修改與調整中。在此過程中，歷史街區所在的社區居民與公眾，可以參與到歷史街區的規劃編制與日常運營管理中。一方面，部分動態監測數據分析結果可向市民公開，幫助其更好地了解其所關心的歷史街區日常狀態；另一方面，公眾通過事件上報、評論打分、線上互動等方式，可豐富歷史街區與文物狀態的相關數據信息，通過社區參與和互動，提高社區居民的街區歸屬感。

圖6 大數據支持下的歷史街區規劃、建設與運營管理方法體系框架

3.2 技術實現路徑

技術實現路徑方面主要包括4個核心板塊。（1）數據獲取：根據數據獲取方式主要分為互聯網數據、物聯網數據、公眾參與數據與以統計數據為主的政府公開數據。（2）數據庫構建：包括各類型專項大數據庫、高精度動態監測數據庫以及統計調查數據庫。（3）數據分析平臺構建：建立分析模型、空間信息服務以及數據共享服務3大系統。（4）可視化運行監測與運用：針對歷史街區規劃、建設與運營管理中現狀主要問題與矛盾，分別輸出不同的應用場景與可視化應用產品，如社會經濟基礎信息管理系統、運行管理動態監測系統、市民公眾參與平臺等應對不同主體需求。

圖7 歷史街區數據庫構成

圖8 歷史街區數據分析平臺

圖9 可視化運行監測與應用體系

圖10 業態更新與調整問題分析技術路線

為使多元數據能夠在歷史街區規劃中更好地實現融合應用，需基于互聯網數據、物聯網數據、公眾參與數據以及政府公開數據構建歷史街區數據庫，主要包括數據庫、數據存儲與管理系統以及數據資源集成系統3個部分（圖7）。其中，數據存儲與管理系統包括數據資源目錄與數據查詢檢索，數據資源集成系統應當包含數據抽取、數據加工、數據加載以及配置管理等功能。在數據庫的基礎之上，可構建數據分析平臺與可視化運行監測與應用。

數據分析平臺包括分析模型系統、空間信息服務系統、數據共享服務系統以及計算資源調度系統（圖8）。其中，分析模型系統以具體問題與實際應用為導向，如人口規模與分布分析、機動車交通流特征分析以及環境要素相關性分析等；空間信息服務系統主要提供GIS平臺共享服務接口以及其他統一業務功能接口；數據共享服務系統主要包括數據服務管理子系統與數據服務發布子系統。

可視化運行監測與應用包括基礎信息管理、運行動態監測以及運行數據綜合分析3個部分（圖9）。基礎信息管理可視化平臺包括各類專項大數據（時空人流分布、交通流量、分類設施分布與使用情況）、歷史街區專項圖層（如不同級別文物保護單位、其他點、線、面形態的物質文化遺產等）以及社會經濟數據圖層（如統計人口分布、產業發展）等。運行動態監測可視化平臺主要是指物聯網設備感知的人車流與環境數據的分析結果可視化輸出。運行數據綜合分析則包含了對于規劃業務中具體實際問題的應對，如前文所述業態更新與調整、人口監測與調控以及綜合交通規劃與管理等。

以業態更新與調整問題為例，說明大數據在歷史街區規劃、建設與運營管理中應用的技術路線，主要分為人流集中區域特征分析、保護類建筑容納業態分析以及業態兼容性評價3個方面（圖10）。人流集中區域特征分析與保護類建筑容納業態分析方面，首先，利用LBS數據結合物聯網收集到的人流監測數據，描述不同時段歷史街區內的人流分布狀況。其次，基于地圖類與點評類POI將歷史街區業態分為文化事業、文化產業、一般消費、文化活動等4大類型，分別計算4種類型及其細化類型的分布特征及其在不同區域的比例。再次，通過不同類型POI相關的點評評價語義分析，得到歷史街區內最受歡迎的品牌類型與特征，并通過詞頻分析得到歷史街區內正面與負面評價熱詞。最后，將人流集中區域與地圖POI數據、路網、土地利用等數據相疊加，獲得歷史街區人流密集區域的空間與功能特征，并在人流集中超過一定閾值時進行預警。將業態分析結果與規劃中保護類建筑范圍進行疊加，對保護類建筑所容納業態進行分析。業態與居住功能兼容性分析方面，根據物聯網所獲得的環境監測數據，提煉出歷史街區噪音的顯著高值區域以及空氣質量顯著較低區域，與地圖類、點評類POI進行疊加，評價歷史街區沿街商鋪與本地居民居住功能以及文物保護之間的兼容性，并以此為依據制定歷史街區商業業態負面清單。

4 結語

綜上所述，互聯網、物聯網以及公眾參與所產生的大數據與傳統數據相融合，將有效推動歷史街區規劃編制、建設實施與運營管理走向精細化、動態化與科學化。通過歷史街區相關數據庫、數據分析平臺以及可視化運行監測與應用產品的構建，將有效縮短歷史街區從規劃編制到建設實施，再到規劃修編與修正之間的循環周期。大數據為歷史街區存量規劃提供了新方法與新視角，服務于政府部門、公眾等不同主體，助力歷史街區業態的更新與調整、人口監測與調控以及交通規劃與管理等現狀問題的解決。

未來，大數據將實現與歷史文化保護性規劃的深度融合，如構建50條“中國歷史文化名街”的運營管理指標體系，對歷史街區的業態、人流以及交通狀況進行動態監測，深入分析不同歷史街區中最受歡迎與最具活力的文化事業與文化產業、游客人口的來源地分布等，推動我國歷史街區在適度商業化的狀態下實現可持續發展，盡可能保留其歷史真實性、風貌完整性與街道活力。

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The Application of Big Data in the Plan, Construction and Operational Management of Historic Areas in Shanghai

The application of big data in inventory planning helps to change planning techniques and main bodies in order to improve the plan formulation, the construction and implementation, and the operational management of historic areas. In the first part, the article summarizes the current problems in historic areas, including commercial guidance, demographic statistics and regulation, as well as transportation planning and management. Then, the article takes the commercial form analysis of Shanghai Heng-Fu Historic and Cultural Area, the Intelligent Monitoring and Management System of Baitasi Historic and Cultural Preservation Area, and the Public Participation Platform for China Cultural Heritage Preservation as typical examples to introduce the innovative applications of big data from the Internet, IoT (Internet of Things) and public participation in plan formulation, implementation and operational management. Finally, a method and technical route, which is based on practical problems with data as a core, is established as an innovative way to solve the current problems in historic and cultural areas.

Big data | Historic area | Plan formulation | Construction and implementation | Operational management

1673-8985（2016）05-0031-07

TU981

A

國家科技支撐計劃資助項目“城市新區一體化管理與服務關鍵技術研究與應用示范”（2015BAJ04B00）。

王 鵬

北京清華同衡規劃設計研究院有限公司技術創新中心 副總工，高級工程師，碩士

吳納維

北京清華同衡規劃設計研究院有限公司技術創新中心 規劃師，博士

褚 嶠

北京清華同衡規劃設計研究院有限公司技術創新中心 規劃師，碩士

田可嘉

北京清華同衡規劃設計研究院有限公司技術創新中心 規劃師，碩士

徐 暢

北京清華同衡規劃設計研究院有限公司技術創新中心 規劃師，碩士