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“数字规划”如何定义规划行业的新基建 ?项目经验分享

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2021-04-19

本文为中国城市规划设计研究院信息中心主任徐辉在中国城市规划学术季“伴随•成长”主题会议上做的报告,感谢作者授权发布。感谢会议主办单位经营管理处等部门提供的资源支持!


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徐 辉

中国城市规划设计研究院信息中心主任




01

数字规划与城市精细化治理



“数字规划”源起于雄安开发建设,我们在规划过程中提出了“数字孪生”的概念。简单说,“数字孪生”可以理解为物理空间叠加,是和物理空间密切相关的所有的信息。这其中不仅有大数据,还是所有信息集合的一个城市。下面两张图片可以直观说明什么是“数字孪生”。


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左图是现实的物质空间,通过高德、百度获取的实地空间的网路,右图则是我们的社交网络,是人活动的网络体系。可见,两个网络体系并不相同,因为它们是由两种不同的物理逻辑演绎出的。城市路网注重出行,效率更高,是一种规划的、简单的、点对点的体系。社交网空间则是跨域性的,拉近了空间和时间的距离。社交网络是一种双曲螺线的逻辑体系。


可见,“数字孪生”不是简单的物质空间与虚拟空间的叠加效应,而是要寻求其内在空间组织的这套逻辑体系,只有把这套物质加数字逻辑体系理顺了,“数字规划”才有了理论的落脚石。



1.1  未来城市

所以雄安的理念,首先是要构建数字基础设施体系,这其中有三个方面:


一是,加强智能基础设施建设,即和传统上交通、市政一套,与虚拟化相关的数字智慧基础设施。

二是,构建全域智能环境系统,即在数字智慧基础设施之上,所有的应用服务形成一种环境体系。

三是,建设数据资产管理体系,这是在软件环境里所产生的“数字孪生城市”、“未来城市”的基本概念。


“基础设施-软件—数据管理”,只有把这套逻辑整理出来后,我们的规划才有它所依据的、我们研究的对象。


• 未来建造:参数化设计、超级循环体系、智能仿生建材、精准调控

在数字化变革、城市变革过程中,不仅仅是规划、交通有变革,微观的主体建造,也就是现在的建造工程,也很快地转移到数字化、参数化的设计体系。因此,只有理解微观层面上数字设计的逻辑架构,宏观层面的数字规划体系才有所针对的立足点。所以在一些未来城市,特别是像谷歌提出的“向阳光生长、向自然生长”,一种更加敏捷、联动性更强的设计概念,都需要在数字规划中更多体现。



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此外,是AI城市,这是时代发展的潮流。我们认为,AI技术可能是一套算法解决方案,但实际上,未来在我们实际场景,特别是需求中,AI提供了人的需求与物的联系中的一个很重要的连接点。这种连接点不是简单的技术上的、冷冰冰的,而是能够感知的、鲜活的、能看的,甚至有一定思考能力的的一套算法体系,也是使人的生活可以更加便利地获得环境资源的一种新业务模式。


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1.2  数字规划


“蓝图”规划解决的核心还是物质空间的配置问题,其理论体系是土地供应价值,服务于土地供应与地价增值方式,地价的高低所带来的城市空间结构和模型的效应。


数字规划则是要把人的行为融入其中,把万物互联的模式融合进去。其实,数字规划的对象,改变更多的是对所有空间价值的一整套系统的解决方案,推动空间价值整体最优化。只有这样整体最优化,才能更多的在城市存量更新中发挥更多的作用。改变既有的功能属性,通过互联网思维和数字化规划理念,使空间的灵活组合和使用效益,改变原来物理空间的分割和简单的联物关系,寻求一种网络化、拓普化的关联关系,以提高空间的使用效率,提高空间的价值服务的效能。这是我们定义的数字规划,是一整套更加及时地应对精细化城市问题的解决方案,是引导空间价值增值,实现文化、活力、宜居、健康、安全等目标的综合集成。



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在这些定义的基础上,数字规划可以提供的服务和内容有以下三个方面。




第一,汇聚与管理城市尺度的全量信息模型,精确地理编码、全量指标全生命周期管理。这也是雄安规划的基础,包括我们的每一个房间、每一个构建、每一栋建筑地块,都有一套编码体系来决定其属性。未来在空间调优的时候,就要充分利用不同空间、不同尺度以及区位功能空间的优势组合,这是一个基本的管理概念,是一套基础的数据资产管理体系。


第二,推动智慧场景落地,给城市数字经济赋能。通过这样一个规划为更多的满足人的服务、数字经济增长提供解决方案,把新兴技术和传统城市空间各类规划技术结合在一起,寻求一套面向于未来的,能够感知、反馈、交互的一套解决方案,为整个城市的数字经济提供赋能,提供更加多元的智能规划场景。


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(图片引用自:李昊,北京创思智趣科技有限公司)



第三,实现城市的精明增长管理、政府的精细化治理。对于政府而言,这是一整套城市精明管理的解决方案,就是把政府各个维度的治理目标与规划的、数字的、信息的手段有机结合,形成一套参数化的解决方案,为政府的决策提供基本的解决路径与方法。这里有一个基本概念,就是要依托GIS+BIM+IOT数字底盘以及AI+边缘计算中心,更迅速、有效、敏捷地推动规划决策的执行。



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小结:数字规划对于行业发展的意义


如果说过去传统的规划是对于工业时代功能分区和空间生产,是源自于空间生产的基本逻辑下产生的一套逻辑和模型,那么未来面向信息化社会的数字规划,则是全量空间的价值管理。每个单元都是可利用的,每个单元的组织和分配,是根据不同的人和城市中的各种场景来实施有效的组合。


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02


“数字规划”陪伴雄安开发建设



在这样的理论基础上,我们实际进行了两个试点的工作,第一个是数字规划在雄安的落地。



2.1  “数字规划”定义规划行业的新基建

从雄安一期到雄安二期,第一期是基础,打下了数字底板,把各类规划整合在一个平台上有效地进行管理。对于城市发展建设的意义,是在第二期正在推动的一些工作中。这其中包括:一,项目智能审查;二,主要项目的智能选址管理;三,仿真模拟;第四,线上会商;第五,智能评估;第六,公众参与。雄安二期是在一期的基础上,更加智能化地进行规划和决策。



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(图片引用自:杨滔,中规院未来城市实验室执行负责人)



• 推进规划、建设与管理的全生命周期管理

这其中涉及到一个概念,推进规划、建设与管理的全生命周期管理,即形成一个“规划—监测—调整”的闭环,从目标层级落实到的每一个地块的详细指标及相关目标的体系。



• 雄安“数字规划”,从实际管理需求出发,不断迭代与推演

• 案例:对于优化雄安新区供水管网体系的优化

下图是雄安新区供水管网体系布局,展现的是通过目标、节约成本导向,提供一套供水管网管径优化布局模式。随着城市的建设,不同的地块、人口增长、车辆增长以及活动的增加,我们可以根据每一时期的相关参数对整个城市的管网布局进行调优。这不是一套一成不变的解决方案,而是一套较为灵活地应对城市城市不断叠加增长的解决方案。市政管网是一种模型,同样在交通运力功能及其它方面都有这样一种动态调优、不断叠进的方案。



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(图片引用自:中规院未来城市实验室)




• 雄安“数字规划”,从一开始就陪伴新区成长

雄安数字规划,三年来依托未来事业部培养了一只技术与服务过硬的技术团队(8-9人)。同时,带动交通分院、风景分院、北京公司新技术中心、生态市政院的联合团队,不断陪伴着相关工作推进。


2.2  从雄安走出来的中规院 “数字规划”产品体系——从规划到运营

在雄安基础上,目前中规院拥有了一套“数字规划”产品体系,涵盖从最龙头的规划,到最终的城市运营。“数字规划”是一套系统的软件工程解决方案,核心是计算机工程与规划业务的衔接,衔接的切入点要与中规院的价值体系保持高度重合,其核心在于数据中台和模型中台。如何从数据的感知到综合的规划决策的解决方案,模型是最核心的一个中台体系。



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依托雄安这一平台,不断叠加宏观分析、微观分析、适应性评价以及设施选址模型,为未来动态地、智慧地管理调整城市,更精准化地推动规划的实施,提供一个云端动态解决方案。


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(图片引用自:中规院未来城市实验室)



• 数据中台——规划师感知世界下的标准数据集

由于规划平台需要大量的数据支持,我们提供了一个“数据中台”的解决方案,包括四个方面:天语、城景、留影、识图。



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“天语”,是从卫星影片中识别每一栋房子、每一个街道、每一个相关的绿地信息,为规划决策和经济化治理提供良好的数字基础。


“城景”,即图像分割,把不同的图片根据规划的目标取向进行识别,来判断其相关景观特色。


与过去依靠人工在车道口数车不同,“留影”仅通过手机在每个路口拍一段视频,就可以知道有多少人、多少车,这套智慧化解决方案可以提高数据采集效率。


“识图”,可以采集公众发表的意见,将一系列感知世界的数据汇聚到平台上,才有知道这个世界、这个城市的发展和演变的主动权。


这些是平台已经成型的相关技术体系。



• 可拓展、可复制的“数字规划”全产品体系

在此基础上,结合雄安的基础,我们已经延展出一系列可拓展、可复制的“数字规划”全产品体系,包括完整社区&老旧小区改造、安全韧性、城市体检、TOD、海绵城市、美丽街区、人居环境规划、生态基础设施规划等八个纬度,这些都是与住建部的许多工作紧密衔接。



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• 采用基因图谱核心架构,搭建城市全生命周期监测的城市体检信息系统


例如“城市体检”工作,是通过一整套采集的数据和对于城市问题的诊断认知,建构一系列平台体系,动态地监测、评估整个城市的运行效率,实时反馈城市相关问题的解决方案,形成“体检-诊断-规划建设-评估”的全周期城市体检业务闭环。在社区层面,例如对交通便利可达、完整社区服务以及绿地覆盖率等也都制作了实时动态监测平台。


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• 新兴业务——充分发挥模型中台推动智慧场景规划


依托平台,我们发挥了模型中台的作用推动智慧场景的落地。例如中规院北京公司新技术中心在崖州湾科技城构建高效便捷、安全开放、互动有趣的新型智慧化街道,其主要利用智能化的街道家具为市民提供多种智能化服务。例如,智能路灯、指示牌、充电座椅、垃圾箱、互联网公厕、智能饮水机、共享单车停车区域等。同时还应考虑智能信号灯、慢行过街系统等智能化设施,打造综合完善的智慧街道示范区。通过“数字规划”平台的交通仿真模拟,科学评估高峰时段、平时时段主干路系统的机动车流量,为部分交通路段的“占到”利用管理提供依据。


对整个街区管理,提供了一套弹性的、服务的解决方案,而不是简单的,交通就是交通用地,步行就是步行用地,是一套可以更加灵活地组织整套空间的逻辑体系。


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(图片引用自:中规院北京公司新技术研究与转化中心)



• “数字规划”成为城市大脑的重要支撑力量

目前,“数字规划”已经在多个城市落地探索经验,信息中心(创新中心)和北京公司未来城市研究院实现研发与转化落地双轮驱动,形成一种将中心的研发与市场的落地紧密结合在一起的陪伴式业务方法。



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(图片引用自:中规院参与海淀城市大脑的展板)



2.3  未来城市数字规划展览

在2019港深双年展中,中规院未来城市实验室与中央美院合作,将“数字规划”对城市的理解通过“通感城市(Synaesthetic City)”的概念表现,即物质空间、人的活动、数字空间,获得了良好反响。



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2019港深双年展——通感城市(Synaesthetic City)

(图片引用自:中规院未来城市实验室)



小结:“数字规划”是推动人与万物互联互通的重要环节

“数字规划”是人与万物互联互通的一个重要环节,其作用在于感知世界微观循环,全局联动推动规划决策。



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03


“数字孪生”推动老城更新



3.1  老城的“数字孪生”如何实现价值增值


更新的核心价值,一是在寻找繁荣活力的老城区的特色,二是把人的活动在城市中积累的记忆通过一种平台、一种模式,不断地沉淀、展示,使我们的过去与未来形成连通。在此基础上,提出了老城更新的全生命周期管理这一数字规划体系。



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3.2  老城更新的全生命周期管理(老城城市体检)


老城城市体检工作包括四个方面:

一是城市繁荣活力指数,对评估每个地块的繁荣活力价值进行界定。



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二是在城市繁荣活力指数目标基础上,对于空间的问题进行诊断。下图是我们所做的TOD城市大数据监测分析平台,可以对活力的最后1公里的衔接提供有效的诊断方法。


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三是街区品质评估。针对完整社区设施的完整程度以及街区品质,建构了一整套的精细化的业务的管理体系,有效地跟踪、诊断城市发展中存在的问题。


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街道空间品质评估系统

基于AI街景识别、交通便捷、舒适安全、街道活力制定街区更新评估平台



四是更新实施成效评估。对城市更新的动态跟踪,将数据活用,对规划前后情况进行有效对比,对规划建设实施成效评估。例如对植被的变化、建筑、天空、道路等进行规划前后的实施效用比对,对街区品质,包括形态、安全舒适、交通便捷、街道活力等方面进行相关评估。由于规划要不断地推进、实施,对于规划的评价,我们需要活用数据,将我们的人口数据,产业数据,社区数据以及其他数据相整合,综合判断城市更新工作是否符合我们的初衷,是否真实满足人民群众的切实所需。


3.3  “数字孪生”的文化名城数字化运营

“数字孪生”陪伴文化名城的数字化运营,我们从城市文化的运维上提供了一套解决方案,分为六个方面。


(1)老城文化数字博物馆——将规划理念转变为“线上线下”联动的文旅产品

• 北京老城数字文化博物馆(“漫步北京” )

北京老城保护数字化平台,就是将文保单位、文化线路、历史街区等串联在城市空间中。



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下图的轨迹是是通过我们的APP由各种人群随时生成,只有通过轨迹的跟踪,我们才能了解到这样的一个城市的文化价值及其挖掘点在哪里,可以施力去做更多的工作。 


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北京老城数字文化博物馆(“漫步北京”)



• 景德镇数字文化博物馆(“瓷茶之路”、“窑作居”文化地图)

通过将景德镇的数据采集,制作了景德镇全域的数字文化博物馆,可以有效解读“瓷茶之路”、“窑作居”,形成了一套数字文化地图。景德镇数字文化博物馆已经向全球公开。



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• 移动数字博物馆


规划人员以及公众可以身临其境地查看建筑的三维现状以及规划方案的空间立体效果,该项技术可以更加直观、逼真地展现出规划方案细节,随时随地进行沉浸式文化体验。


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(2)AI赋能老城街道文化活力


通过AI附能这一规划技术,建构一种人和世界可以感知的、改造的工业体系,形成一个可交互式的城市文化活力空间的场景规划。


目前,在海南三亚亚洲湾,正在开展一些落地的实施工程。我们所说的数字规划不是简单的规划,而是直接面向最后工程实施手段的一整套可落地的工程技术方案。


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(3)搭建数字共享街区


任何一个空间都可以进行有效地调整,那么活用空间,按照分时共享的理念,推进空间更加灵活有效地使用,也是借助互联网的一种模式。搭建“漫步北京”共享街区系统,将街道文化微场所、口袋文化公园、街头艺术表演区通过分时共享给更多参与者。


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(4)众规城市设计与数字文化展览


2019年北京国际设计周(9.10-9.20 )“趣看北京城”、“数字老城行动”同步上线,通过众规城市设计与数字文化展览,把我们理解数字文化的体系融入到老城的更新之中。


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(左侧图片引用自:中规院北京公司新技术研究与转化中心)



(5)互动数字展示厅——崇雍客厅

同时,推进数字文化展厅建设,作为文化展示、居民议事、共享图书、活动沙龙、爱国教育的场所,可以使线上线下相关的规划、建设工作,能够在一个很小的空间内呈现给更多的人群,使更多的人群参与到规划建设和更新的相关工作中间。



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(6)新媒体传播与导流


通过新媒体导流将不同的规划师理念表达出来,与更多的社会认知理念相结合,形成更加广泛的参与互动。


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最后总结一下,“城市更新+数字规划”的三个目标,就是让城市更有活力、更具魅力、更有温度。


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(图片引用自:李昊 北京创思智趣科技有限公司)




中规院“数字规划”团队:


创新板块:中规院信息中心、中规院未来城市实验室(挂靠信息中心,未来事业部)、中规院北京公司新技术研发与转化中心


科技产业化板块:北京创思智趣科技有限公司、北京中伟思达科技有限公司。




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