中國建築設計院城市規劃設計研究中心主任 楊一帆
智慧城市是城市發展的高級形態,需要經過持續的複合創新發展過程才得以實現。城市設計與科技的結合，不僅僅是解決城市問題，還將有利於城市發展，也將是未來發展趨勢。
一般而言，城市的向上發展大致經歷資源中心（資源輸出）、生產中心（加工）、消費中心、資本中心再到價值中心5 個層級。一個城市在同一層級上的發展主要依賴要素的積累和規模增長，實現層級的躍升則要依賴創新。目前，全球城市正處於升級階段，需要城市不斷創新。而城市創新則需要科技創新、文化創新、資本創新和生活方式創新的“ 四輪” 驅動。其中， 科技創新屬於最活躍的要素之一，既是最“四輪”的引擎，又是智慧城市的基礎所在，如果沒有科技創新，就不會有其他創新。
智慧城市引導空間資源利用效率的不斷提升
科技創新是引領城市未來發展的核心動力。從科技創新的角度觀察未來城市的發展趨勢，可以發現：清潔能源將成為城市能源的主要形式；資源的循環高效利用將成為城市生產的主要方向；城市的運行將具備高感知和自適應能力；通信與交通技術發展使城市群結合更緊密。
智慧城市是科技創新推動空間資源高效配置和城市發展的一種高級形態。智慧城市通過物聯網技術將城市中的交通、通信、資源和能源等公共服務信息有機整合，為城市設計提供新的工具和思路，更高效、便捷地服務於城市生產、生活、生態等方面的需求。在城市基礎設施方面，智慧城市帶給居民便捷的生活，使城市更加有效地服務於人；在城市運行管理方面，智慧城市更加高效化、智能化，可帶動城市高科技產業發展， 並具有環境友好的特點。更重要的是，智慧城市面向未來，對各種新技術高度開放，是具有前瞻性的城市形態。
IBM公司定義的智慧城市的服務範圍
城市設計需要關注智慧城市的具體應用，採用更多高效模擬系統解決城市問題，創造一種新環境，使得更多群眾能夠參與到未來城市與社區設計工作中，感受到智慧城市的便利，使城市規劃倡導的“公眾參與”得以更好的實現。
我國現行規劃體系如何支撐智慧城市
我國現行的城鄉規劃編制體系可分為區域城鎮體系規劃、城市總體規劃及詳細規劃。將智慧城市建設理念融入三大規劃層次，從而使城市建設步入以物聯網技術為核心的科技創新階段。
城鎮體系規劃層面的智慧城市建設，應藉由新信息技術強大的數據分析能力充分挖掘區域內各城市的優勢發展方向和重點；在區域產業分工與合作前提下，設立區域智慧協調中心，從區域層面進行資源調配，並完善相應智慧基礎設施以保證合理、有效的區域流動與聯繫。
城市總體規劃的首要任務是確定城市性質、發展規模和用地空間結構，而智慧城市總體規劃在此基礎上還應因地制宜、合理利用環境資源，營造城市文化，改善市民生活環境。同時，在確定城市空間結構和用地佈局的過程中利用信息技術模擬城市發展情景，使之更貼合實際發展。推進智能交通、智能基礎設施的運用，可促進緊湊型城市的形成。
詳細規劃層次的智慧城市規劃與設計可體現在以下幾個方面：第一，在場所與空間設計中，運用更精確的人口、就業、出行信息進行精細化設計，使空間資源得到更高效的利用；第二，利用智慧系統對城市空間的使用權進行精細管理和分配， 大大提高原有空間的利用率；第三，居住區和辦公樓宇智慧管理系統，保證社區智慧運行，降低非必要的資源消耗。城市公共服務、市政服務和交通服務管理系統，與社區規劃設計相協調，提升地塊內居民的生活服務水平。
科技創新空間的很多典型應用已經在很多地方實現。智慧城市可以被用在城市的方方面面，從公共安全到交通治理，從市政運營到社區改造，各種尺度的智慧城市產品正在影響和改變公共政策和個人生活。
借鑑案例：智慧城市的頂層設計——智慧倫敦計劃的總體政策佈局
2013年12月底，由倫敦市長鮑里斯·約翰遜發起，並由倫敦市議會發布了《智慧倫敦計劃》（Smart London Plan，下稱《計劃》）。該計劃是以“利用先進技術的創造力來服務倫敦並提高倫敦市民生活質量”為目的，著眼於應對倫敦到2020年將會遇到的機遇與挑戰的戰略規劃。
《計劃》闡述了倫敦智慧城市發展的七大方向，分別是：以倫敦市民為核心——如何讓民眾更好地參與倫敦的政策制定過程；獲取公開數據——如何讓倫敦公開數據更好，更透明，增強政府的問責制；充分利用倫敦的研究、技術和創新人才；整合倫敦的創新生態系統；用先進技術革新倫敦基礎設施以滿足未來城市發展需求；市政府更好的服務倫敦市民——提高政府內部運作效率，包括部門間數據共享等；為所有人提供一個更智慧的倫敦。
《計劃》在每個方向都給出了倫敦政府的行動方針，並且將抽象的目標具體化，儘可能給予目標具體的實現期限和數字指標。例如，到2020年，交通領域減少50%的排放，溫室氣體排放比1990年下降40%等。《計劃》最突出的特點是其對於城市規劃與治理機制的革新。《計劃》不斷強調的是倫敦市政府將促進民眾參與倫敦的治理，為民眾提供更公開透明的數據，藉助私人部門的力量幫助解決城市問題，以及吸引更多的科技人才來倫敦工作、生活等目標。
大數據時代的城市設計
2012 年， 高德納公司給大數據（big date）的定義為：大量、高速或多變的信息資產，需要新型的處理方式去促成更強的洞察力、決策能力與優化處理能力。大數據典型特徵為：“4V + O”， 即大量（Volume）、多樣（Variety）、價值（Value）、快速（Velocity）、開放（Open）。
大數據推動資源的精確投放，促進了其基本功能單元的小型化、專業化，加上環保技術的提高，推動了傳統機械功能分區的瓦解，以前看似不相關甚至相互干擾的功能可以整合到很臨近的地段中，甚至在垂直空間中進行整合。
信息技術加速了知識、技術、人才、資金等的時空交換與流動，促進了產業重構和空間重組，進而改變著城市或區域的空間格局。數據化的核心理念是“一切都被記錄，一切都被數字化”。現代城市空間將會是各種要素交匯、大量信息交融、多種空間交叉的複雜綜合體。城市空間佈局的目的就是讓政府、企業及居民等享有便捷的城市空間，通過土地的高效利用和混合安排來滿足不同群體的日常空間發展，這就需要對相關信息數據進行模擬分析，從而調整和優化城市空間結構。
利用信息技術和大數據可以提高城市的土地利用效率，並且促進土地的混合使用。現代城市規劃和設計要在新的時代背景下，打破傳統的功能分區思想，通過對土地的混合使用來營造新的城市空間形態，從而結束粗放的土地利用所帶來的若干城市問題。
同樣，信息技術和大數據的使用有利於在更大範圍進行城市公共資源的空間配置，提高社會公共資源的利用效率，為城市居民提供更加便捷和公平的社會服務。
在城市中，多種功能和信息交匯的節點空間越來越成為城市發展的熱點地區，使得傳統的城市居住、工作、商服及休閒等空間不斷交叉和融合，這也是解決城市交通擁堵、碳排放增多、土地浪費等諸多問題的重要途徑。應充分發揮大數據在記錄和檢測城市發展動態上的重要作用，以此促進城市空間的高效混合利用。
大數據時代的“數據+經驗”工作模式
大數據推動城市規劃和設計從經驗判斷走向量化分析，社會資源利用更高效，服務投放更精確。城市規劃設計者可以通過對居民就業、出行、遊憩等行為數據進行彙總分析，發現整個城市居民活動的時空特徵及與城市空間不匹配的問題，從而對城市空間結構和用地佈局進行合理優化和調整。
城市規劃設計者在大數據時代應善用數據而不能被數據所累。既要看到數據對規劃設計工作的巨大作用，又要認識到在城市這個複雜的系統中，任何數據或數據組合都只是局部數據，而“經驗”是綜合歷史事件的知識，兩者應相互補充和支撐。一種值得推薦的工作方式應該是一個可循環採用的、不斷逼近“ 正確”的工作流程。大數據時代，城市規劃設計者的工作方式應該是由經驗提出假設，通過數據校驗求證， 不斷修正經驗， 得出正確判斷或決策。
實踐案例：移動電話用戶活動情況與城市中心體系的空間匹配關係——蘇州手機信令數據與城市空間關係研究
手機信令數據分析技術作為大數據時代的新興調研手段，其數據能夠精確表徵眾多城市個體的活動特徵。針對大量手機數據用戶進行統計歸納和關聯分析，能夠深入挖掘居民行為和城市用地、功能組團等因素之間的內在關係，契合城市規劃和管理中的數據應用與分析需求。
用於蘇州城市分析的手機數據來源於中國移動用戶的信令數據，經過用戶身份信息過濾後保留必要的時間信息、空間信息（基站信息）和少量的用戶特徵信息，並利用GIS平臺進行居民時空分佈的可視化模擬。
通過對手機用戶長期歷史數據進行處理，得到手機用戶在不同日期各個時間段所處的基站編號，根據基站的分佈情況進行用戶分佈的可視化模擬，分析城市常住人口的居住分佈和就業分佈情況。將蘇州總體城市設計中心體系圖與基於移動電話信號的人口分佈圖進行對比，不難看出城市空間結構和城市人每天的生活狀態之間這種密切的聯繫，空間結構當中的核心節點、軸線和廊道也確實是人們活動最密集的地方。
基於移動信號分析的蘇州市人口分佈圖（工作日上午9~11點） （圖片來源：中國建築設計院•城市規劃設計研究中心，基於大數據的城市規劃技術創新研究——以手機信令數據為例）
通過對手機用戶長期歷史數據進行處理，得到手機用戶在不同日期各個時間段所處的基站編號，根據基站的分佈情況進行用戶分佈的可視化模擬，分析城市常住人口的居住分佈和就業分佈情況。將蘇州總體城市設計中心體系圖與基於移動電話信號的人口分佈圖進行對比，不難看出城市空間結構和城市人每天的生活狀態之間這種密切的聯繫，空間結構當中的核心節點、軸線和廊道也確實是人們活動最密集的地方。
將蘇州總體城市設計中心體系圖與基於移動電話信號的人口分佈圖之間進行對比，不難看出城市空間結構與城市中人們每天生活狀態之間密切的聯繫，空間結構當中的核心、節點、軸線和廊道也正是人們活動最密集的地方。
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