智慧城市與大數據在城市規劃中的應用

（武漢大學城市設計學院，湖北武漢 430072）

城市是一個國家國民經濟和社會發展的基本載體，在城市化的不斷發展過程中，隨著城市規模的不斷擴大，容易引發“大城市病”。大城市病是指在大城市中出現人口膨脹，從而引起交通擁擠、住房困難，環境惡化、資源緊張、信息嚴重不對稱等“癥候群”。城市發展中這些問題的中心就是人口問題，面臨這些日益加重的城市問題，必須應用新的措施和技術，探索新的路徑和模式。

1 大數據與智慧城市的界定及作用

1.1 大數據的界定

大數據是利用云計算對所需的海量數據進行挖掘，是一個從海量相關信息中進行數據“提純”，有效提取所需數據的過程。大數據是伴隨互聯網網絡的誕生和發展而形成。隨著“大數據時代”的來臨，人們利用云計算、云儲存、分布式數據庫等一系列工具，大幅度提高了資源的利用效率，提高了信息的準確性和目標性。

大數據具有“4V”的特征。第一，大量（Volume）：大數據的數量級巨大，從信息時代的TB單位級一躍達到PB數量級。第二，高速（Velocity）：隨著電子處理設備硬件的不斷升級、軟件系統的不斷更新、互聯網帶寬的不斷加速、5G時代的來臨，大數據時代的數據處理能力在不斷升級和加速。第三，多樣（Variety）：數據類型的多樣化，大數據時代的數據類型不局限于傳統的文件數據類型，所有互聯網中可交互流轉的信息都是大數據時代可收集的對象，如視頻、圖片、地理位置等。隨著互聯網絡類型的不斷發展和傳輸功能的不斷強化，大數據中的數據類型將更深更廣發展。第四，價值（Value）：大數據下對數據的快速提純，利用計算機軟件的輔助，有限改善了傳統手工刪減和抽樣調查帶來的數據不準確性，精準的數據信息大幅度提高了數據的利用價值。

1.2 智慧城市的界定

2008年11月，IBM在紐約召開的外國關系理事會上首次提出了“智慧的地球”的概念，在此基礎上，2010年IBM正式提出“智慧城市”的概念和愿景。

不同視角下，學者對“智慧城市”的界定從定義不同，但可總結出大致統一的特征定義，即利用科技創新提升資源利用效率，優化城市管理和服務，改善市民生活質量。隨著技術的不斷創新，智慧城市的概念越來越豐富，越來越受到學界和業界的關注。

1.3 智慧城市構建的特征

智能城市的構建區別于傳統城市構建過程的最主要特征主要有以下幾個方面：

第一，智慧城市建設必然以互聯網為載體，以信息技術應用為主線。智慧城市被認為是城市信息化的高級階段，必然涉及信息技術的創新應用，而信息技術是以物聯網、云計算、移動互聯和大數據等新興熱點技術為核心和代表。

第二，智慧城市是網狀結構模型。城市的智慧性在于區別于傳統城市，智慧城市是一個互聯互通、信息交互的網狀復雜系統。在這個系統中，信息技術與其他資源要素優化配置并共同發生作用，促使城市更加智慧化運行。

第三，智慧城市是城市發展的新興模式。智慧城市的服務對象面向城市主體，即相關部門、企業和個人，其結果是城市生產、生活方式的變革、提升和完善，終極表現為人類擁有更美好的城市生活。

2 大數據和智慧城市技術在現代城鄉規劃中的應用探索

2.1 大數據技術的應用

在城鄉規劃工作中，以構建大數據系統為基礎，在大數據基礎上，衍生出多種數據：（1）城鎮規劃數據；（2）城市規劃數據；（3）鄉規劃數據；（4）鎮規劃數據；（5）村莊規劃數據；（6）城鄉規劃工作的意見與建議數據。

在收集和整理上述數據過程中應用大數據技術，可以使每項工作貫徹和落實規劃政策，有助于提高各項工作的基礎建設水平，在高水平的基礎上開展各項工作，可以使獲得的數據更加真實可靠。

在城市以及城鄉規劃工作中，通過應用大數據技術可以實現以下目標：（1）使互聯網覆蓋范圍不斷擴大，進一步完善互聯網基礎設施，通過互聯網技術吸引更多的從業人員，使智慧城市建立專業性強的互聯網人才隊伍。（2）為城市以及城鄉居民提供反饋意見和建議的條件，尤其是采用數據平臺的方式，在平臺內居民與城市規劃部門實時交流，通過交流確定解決問題的方法，如交通擁擠、醫療資源緊張等，使城市發展更加和諧。

以城鄉規劃工作的角度進行分析，通過應用大數據技術，將城鄉的人文歷史有效融入規劃工作，一方面使城市規劃體現出人文特點，另一方面使規劃工作更加簡化。工作人員在城鄉規劃工作中利用大數據技術，可以呈現出直觀的規劃圖形，在圖形內實時產生數據，用于向規劃人員提供決策依據。以城市核心區域人流分布情況為例，大數據技術可以收集限定區域內人流分布情況，根據人流分布情況分配交通資源，使限定區域內的交通壓力得到有效緩解，避免在限定區域內發生安全事故，并且保證限定區域內用戶的生活和工作不受到影響。

2.2 智慧城市技術的應用

在許多城市規劃過程中，已經將智慧城市技術作為規劃工作中的重要組成部分，尤其是在發達國家，智慧城市技術應用較為廣泛，并且技術應用較為成熟。以荷蘭的阿姆斯特丹為例，城市規劃中應用智慧城市技術，將公共照明系統與城市智慧系統相互連接，在夜幕降臨時，城市系統會控制照明系統，根據光度的變化調整照明亮度，直至進入完全照明狀態。美國芝加哥應用智慧城市技術，將GPS技術與智慧城市系統連接，構建傳感器網絡，可以對城市的各個街區進行數字化管理，用于調節街區的交通情況以及公共資源，使城市運行更加穩定。在美國紐約的規劃過程中，應用智慧城市技術，將傳感器配置在城市地下管網中，可以利用傳感器對地下管網水資源運行情況進行監測，如果發現水資源出現異常情況，如管網內積水較多，城市系統會調節地下管網，降低管網承受的水壓力。

在智慧城市技術應用過程中，將智慧城市技術應用在交通體系，可以使城市交通運行安全有序，降低發生交通事故的概率。智慧城市技術可以對城市交通情況進行實時監測，在監測過程中慧使用到多種設備，包括衛星、無人機以及攝像機等，上述設備可以構建交通動態監管系統，對城市交通狀態進行全面分析，通過分析判斷交通在一定時間內的變化，及時對交通做出調整，以便緩解交通壓力，保證人們出行更加方便。

2.3 完善基礎建設，促進生態發展，落實智慧城市

為推動智慧城市快速發展，需要城市進一步完善基礎設施建設，在城市的各個區域布置基礎設施，應做好以下幾方面的工作。（1）充分利用大數據技術，對基礎設施建設區域進行綜合分析，分析內容主要為經濟水平、人口數量等，根據分析內容制定基礎設施建設計劃。（2）在建設基礎設施過程中，應滿足城市與城鄉居民的生活以及工作需求，充分發揮基礎設施的作用，使城市發展與生態環境建設相互融合，突出可持續發展的意義。（3）提高城市空間的利用率，進一步整合城市資源，可以提高城市和城鄉規劃的合理性。以土地資源利用為例，在保證農田生產不受影響的前提下，選定適合的位置配置基礎設施，優化和調整空間資源，使各項生產保持協調發展關系。（4）基于宜居角度進行城鄉規劃時，應將公共安全作為規劃的重點，讓人們在進行工作和生活的同時，能夠充分利用土地資源，在有限的空間內，提高生態環境建設的水平，使城市富有豐富的生態文明內涵，促進城市可持續發展。

3 大數據時代下的智慧城市規劃建設

3.1 引入大數據技術，借助企業力量規劃建設

與城市規劃相比，城鄉規劃需要考慮諸多內容。在城市化進程背景下，城市人口數量不斷增加，許多人口來源于城鄉區域，在促進城市穩步發展的同時，還應充分利用城鄉資源，有效調節城市與城鄉地區人口比例，避免城市資源過于集中，限制城市綜合性發展。許多城市根據城鄉發展的實際情況，結合大數據，借助企業力量進行規劃和建設，一方面對城鄉資源產生的數據進行全面分析，通過分析確定智慧城市技術應用標準，另一方面提高城市空間管理效率。此外，在應用大數據時會對城鄉區域內企業生產需求進行匯總，通過匯總制定城市規劃質量評價機制，對城鄉區域內企業的發展狀況進行評價，如果企業未能符合評價標準，需要進行相應調整，避免對城鄉資源造成浪費，在調整時可以為城鄉居民提供更多的崗位，穩固城鄉區域的經濟發展。

3.2 構建智慧化多規協同體系

與傳統規劃模式相比，應用大數據技術構建智慧化協同體系，可以使參與城市和城鄉規劃的部門對規劃模式、規劃意義以及規劃效果進行綜合性分析，在分析時各個部門可以相互交流數據，使規劃內容更加合理。此外，通過應用大數據技術可以使規劃內容更加貼近實際情況，使規劃期間各項資源得以充分利用。在大數據背景下，智慧城市規劃建設需要更多的信息數據，對產生的信息數據進行共享是大數據技術應用的重點。通過大數據技術可以提升信息數據的應用價值，城市規劃所需的資源完全處于共享狀態，并且規劃工作可以快速高效進行。參與城市規劃的部門利用大數據技術，可以將不同的資源進行有效整合，在整合過程中增強規劃工作的科學性和合理性，有助于在規劃期間為參與規劃的企業提供數據支持，從而獲得良好的規劃效果。

4 結語

綜上所述，在大數據時代背景下，城市城鄉規劃工作應用大數據技術，與智慧城市理念相互融合，基于智慧城市理念開展城鄉規劃工作，可以使城市規劃內容貼近城市發展需求，進一步提高城市居民生活水平，為城市居民提供多種便利的條件，有效推動城市現代化發展。我國智慧城市發展處于初級階段，一方面是大數據技術應用范圍較窄，另一方面智慧城市理念缺乏應用目標，針對存在的問題，應加大大數據技術的研究力度，積極在城市規劃中應用大數據技術，為我國智慧城市建設與規劃奠定堅實的基礎。