大数据时代下的城市规划编制工作流程!
□ 李 刚，高相铎
[摘 要]随着物联网、移动互联网、云计算和大数据等新一代信息技术的发展，我国智慧城市建设步伐加快，对城市规划编制工作也提出了更高的要求。研究通过总结现有城市规划编制工作的流程及问题，分析大数据时代城市规划工作面临的需求与机遇，提出了基于大数据的城市规划编制工作流程，重点介绍了该流程下的基础设施层、智力资源层、知识服务层和应用层的具体内容及规划大数据建设要求。该流程将为规划编制工作提供强大的决策支持和高效率的工作方式。[关键词]大数据；城市规划；规划编制；工作流程
[文章编号]1006-0022(2014)08-0019-06 [中图分类号]TU981 [文献标识码]A
Urban Planning Compilation In Big Data Era/Li Gang, Gao Xiangduo
[Abstract] With internet, internet of things, cloud computing, and big data development, intelligent city development is accelerating and puts new requirements on urban planning compilation. The paper analyzes opportunities and problems of urban rural planning in big data era, raises new urban planning compilation process, and focuses on infrastructure, intelligence resource, knowledge service, and application of big data planning. The process will provide strong support for urban planning compilation.[Key words] Big data, Urban planning, Planning compilation, Working process
0引言
智慧城市是城市发展的新兴模式，由城镇化、工业化和信息化高度融合而成，其中，大数据处理技术是实现海量数字信息的智慧处理的关键。大数据是继云计算、物联网之后IT 产业面临的又一次颠覆性的技术革命，从2011年美国麦肯锡咨询公司的研究报告《大数据：下一个竞争、创新和生产力的前沿领域》到维克托・迈尔・舍恩伯格的《大数据时代》，大数据的概念、理论和方法正改变着人类的生活、工作和思维，并已渗透到众多行业和业务职能领域，成为重要的生产因素。倪光南院士提出，大数据为企业带来新的机遇，传统企业可利用大数据提升其管理水平，改进产品和服务，提升竞争力和效益。对于新兴数据行业，可利用大数据提升行业自身的核心竞争力，基于大数据改
[基金项目][作者简介]
国家科技支撑计划项目(2013BAJ09B01)
进原有的服务或者推出创新的服务等[1]。
城市规划是通过对城市自然地理、经济、人口、建筑、设施和环境等现状信息数据进行挖掘与分析，研究城市的未来发展、城市的合理布局和综合安排城市各项工程建设的综合部署。城市规划编制单位如何在智慧城市建设过程中，利用大数据的思维及技术方法提高规划编制效率和水平，推动其行业的工作流程变革，是本文讨论的重点。
1现有城市规划编制工作流程及存在问题
1.1编制单位信息化建设情况
近年来，国内城市规划编制单位都加大了对规划信息化工作的投入，除了传统的办公OA 系统、档案系统以外，还相继开发基于ISO9000认证的项目管
李 刚，博士，高级工程师，天津市城市规划设计研究院数字规划技术研究中心主任。
高相铎，高级规划师，现任职于天津市城市规划设计研究院，天津大学建筑学院博士研究生。
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AutoCAD 和Photoshop 外，编制单位还使用了北京理正、上海数慧、杭州飞时达或湘潭控规等CAD 环境下的辅助画图和简单分析工具，提高绘图效率。在规划分析中，大多采用Esri 公司的ArcGIS 软件进行规划空间分析，在用地
图1 规划编制单位主要应用系统
识别、风热光环境分析中采用其他专业分析软件。在二维的用地、设施建库工作中，采用ArcGIS 或专业的FME 软件，在三维建筑建模中也采用多种专业软件。各类工具内容如图3所示。
1.2城市规划编制的工作流程
城市规划编制流程一般包括任务下
图2 编制单位主要规划数据
达、前期调研、规划编制和汇报修改及上报四个阶段，按照上述的编制单位信息化建设内容，在项目管理系统中下达规划任务后，编制人员在前期工作中需要在“一张图”系统中查阅内容相关的或位置临近的档案；在进行规划编制时，开展各项分析及方案构思；在汇报修改及上报阶段，需要进行必要的补充论证。具体的规划编制工作流程如图4所示。
图3 编制单位应用软件工具
1.3城市规划编制工作流程存在的问题
目前国内信息化工作开展得较好的编制单位在规划编制效率、规划编制水平上有了一定的提高，但还存在以下问题。
(1)规划编制单位的管理系统功能单一，整合度差。
编制单位各个系统分属于不同管理部门，各部门从自身出发提出了系统
图4 现有城市规划编制工作流程
功能需求，很难与其他系统进行对接，
具体如图1所示。
此外，编制单位越来越重视数据的建设，尤其是基础数据、档案数据、规划成果GIS 数据及知识数据，其中，档案数据主要是CAD 和文本形式。各类数据包含的内容如图2所示。
在工具使用上，除了普遍使用的
整合程度较差。例如，生产经营部主要负责项目管理系统的运行，一般是依据ISO9000质量认证体系提出具体的功能需求，侧重于表格形式的项目流程管理，但实际项目运行过程中产生了大量过程数据，这些过程数据无法被在编的上位规划或临近规划所使用。
理系统、“一张图”查询系统及知识查询系统，一些单位还开始着手规划支持系统开发等工作。规划信息化的目标类似于詹庆明及李刚提出的全过程数字规划体系[2-3]。
一些编制单位结合管理部门和生产部门的需要，建立了规划编制应用系统，
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(2)在高水平规划的要求下，数据收集工作量越来越大。
随着城市的快速发展，对规划水平的要求越来越高，为确保规划的实施，项目组需要获取更多的信息，结合《城市规划基础资料搜集规范》(GB/T 50831—2012)，编制人员需要开展相关档案、现状地形图等基础数据的查询工作，并从其他部门获取相应的资料，需要花费的时间较多。
(3)编制人员难以掌握多学科的知识及定量分析模型。
很多专业规划的编制，如防灾规划、产业规划和生态红线规划等，需要编制人员掌握经济学、社会学、地理学和灾害学等多学科的理论知识，以及地理信息系统、遥感和计算机学等计算方法，熟悉相关标准规范。城市规划学、建筑学和园林等专业背景的人员的数学、计算机基础一般，让其掌握多种定量分析方法，如空间分析(GIS)、城市变迁(RS)、统计和贝叶斯预测方法等，难度较大。
科中的定量分析的需求越来越大。西方国家已经普遍使用GIS 技术进行规划的编制和分析工作，我国的一些学者也提出GIS是城市规划实践的重要技术平台，在城市规划专业的人才培养模式和教学环节中，设计了GIS 教育课程方案[4]。
(2)编制人员对规划大数据的需求越来越多。
城市规划需要关注城市发展和社会等方面的问题，在我国现行行政体制下，很多数据无法方便获取，如各时段常住人口的空间分布、交通拥堵情况和就业人员的空间分布等数据，需要将现有地形图、用地现状图等传统数据与从互联网、电信公司等获取的信息进行整合，聚合形成新的可利用数据，再借助当前大数据的技术进行处理和分析。
(3)为确保编制单位的核心竞争力，需要开展规划大数据的整合。
作为技术密集型单位，规划人才和数据是编制单位的核心竞争力，为此应建立起涵盖规划案例、规划数据、标准规范和文献的规划大数据。在人才培养上，不断学习最新的理论、实践多样性的案例经验，扩大规划视野，在规划编制中提高规划效率，确保所编制规划的科学性。
Esri 公司发布的GIS Tools for Hadoop等工具，可方便地进行近亿条的出租车GPS 轨迹数据的挖掘和并行处理。大数据处理技术可实现城市规划跨区域、跨部门的综合分析，更有效地配置各类资源，提高工作效率和服务能力。
(2)对规划大数据的分析将为规划决策、规划管理和规划评估带来更有效的支持。
大数据的信息本身价值不大，但这些数据经过分析处理后，其价值会被放大，也就是在大数据中寻找到对规划编制有用的信息，并为规划编制单位所用，这个才是大数据的价值所在。例如，通过互联网可抓取城市小区住宅的位置、年代、户数和价格等信息，这些信息对规划指导意义不大，但通过与轨道站点位置及建设时序的叠加，可分析轨道站点建设对居住区的吸引能力，为轨道线网规划实施评估提供数据支撑；同时，将专业部门的教育、卫生等设施数据与居住小区空间叠加，可评价居住区的配套水平等。
(3)基于大数据的规划信息挖掘、分析，将城市规划学与相关学科更好地关联起来，形成新的理念、模式和手段。
目前我国城市规划理论还不完善，在借鉴西方规划理论的同时，应重视国内规划的实践，在实践中总结城市规划学与图像学、地理学和环境学等学科交叉互融的关系。基于大数据的规划分析将给规划实践工作带来新的分析结果，完善城市规划理论。
2大数据时代城市规划面临的需求
与机遇
2.1需求
随着当前我国智慧城市的建设，大数据等信息技术的应用以及城乡规划学(一级学科) 理论的完善与发展，作为城市建设的龙头，城市规划工作面临新的需求。
(1)规划编制人员对交叉学科中的定量计算模型的需求越来越大。
城市规划理论的完善需要交叉学科的渗透和理论拓展。我国非常重视城市规划学科的发展，特别是2011年国务院学位委员会和教育部将城市规划学作为一级学科，确定其是支撑我国城乡经济社会发展和城镇化建设的核心学科。因此，需要借鉴国外规划理论及相关学科知识，探寻适合我国的城市规划理论。在开展城市规划编制过程中，对交叉学
2.2机遇
大数据给城市规划带来新的机遇，极大地丰富了数据获取来源，提供了新的分析方法，以新的视角揭示城市的演变及发展趋势。
(1)大数据技术的海量数据存储和高效数据处理能力，有利于提高规划编制的工作效率及服务能力。
大数据分析是在研究大量的数据过程中寻找具有相关性或其他有用的信息，帮助编制单位更好地承接规划项目，并做出更明智的分析决策。目前Hadoop、Storm和RapidMiner 等大数据处理分析计算平台发展迅速，如
3基于大数据的规划编制工作流程
的总体框架及内容
3.1总体框架
目前，已有很多学者开展了大数据与城市规划的结合研究工作，如秦箫等人构建了基于大数据应用的城市时空行为研究方法框架，重点是对反映居民时
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空行为的网络或移动信息设备数据的挖掘、处理及应用，其研究成果可用于城市规划编制与管理方法的创新[5]。肖建华结合测绘地理信息学，提出时空信息云平台与城乡规划协同、大数据与规划的结合，为智慧城市建设打下基础[6]。孙中亚等人在对智慧城市现有研究进行回顾的基础上，将智慧城市规划实践模式划分为智慧经济型、智慧交通型和智慧管治型三种, 并从当前建设需求出发提出了构建多层次、共目标和大综合的智慧城市规划体系[7]。这些探讨有助于大数据在城市规划行业中的应用，但在规划编制工作流程中尚缺乏足够的实际指导意义。
本文结合城市规划编制的工作流程，提出基于大数据的规划编制工作流程框
图5 基于大数据的规划编制工作流程总体框架
架。该框架主要由基础设施层、智力资源层、知识服务层和应用层组成，并辅以政策法规与标准规范体系和安全保障体系(图5)。
3.2各层内容3.2.1基础设施层
基础设施层包括基础硬件和基础软件：①在对基础硬件进行分析的过程中，除了常用的计算机设备以外，应深入挖掘城市规划自身的需求，重点研究可提高规划现场调查效率的新式器材和智能
基础硬件
设备。②基础软件的主要作用是辅助规划进行数据存储、分析和画图等业务工作，编制单位除了要熟练掌握操作系统、AutoCAD 和Photoshop 等系统工具软件以外，应部署最新的信息化软件，改善工作环境(图6)。3.2.2智力资源层
智力资源层主要包括对传统数据、基于大数据技术获取的数据和分析数据的存储及管理(图7)。智力资源层是整个框架的核心，编制人员对于传统的基
基础软件
图6 基础设施层的主要内容
础地形数据、规划数据及城市发展数据
要进行空间数字化，形成“一张图”的
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基础底图。交通、电信数据是当前最能反映人们在城市空间中活动规律的数据，每日的数据量都在千万以上，需要采用大数据的技术方法进行处理。结合社交网络、网络地图应用及政府公开信息，采用数据获取技术可方便地收集各专题信息，再通过数据模板将数据结构化，形成专题空间数据。规划知识越来越成为规划专业人员丰富个人知识结构、拓展规划视野的工具，因此应建立多源的规划知识库，提取知识中的方法、思路及分析模型。一些专业部门掌握着城市的各类专项数据，规划部门应采取数据共享的方式，开展多方位的数据交换。同时，还要确保各类数据的存储安全和数据的版本管理，建立起各数据在空间和时间上的关联，确定数据动态更新的规则，规定数据读写调用的方式，采用数据挖掘、语义分析和统计分析等方法定期开展常规专题的定量分析。3.2.3知识服务层
知识服务层包括门户、应用服务和服务管理(图8)。
知识服务层中的门户是面向用户的第一窗口，其将有关智力资源、基础设施的信息存储为具有描述性属性对象的目录服务，供人们浏览、检索，再以推送的方式传递给用户。例如，管理人员在后台通过监控和统计的方式分析用户在编制项目时的近期需求和历史资料，分析、预测用户的需求，并采用推送的方式将项目相关的数据、案例和分析方法推荐给用户。应用服务是用户主要操作的界面，借助空间分析、影像分析等服务调用智力资源内的数据，并加以计算，借助工作协助服务与项目组成员协同办公。
在项目完成后，用户可借助服务统计、服务日志及私有云服务等总结相关的知识、技术等，充实完善应用层中的个人知识库。3.2.4应用层
应用层包括规划项目编制和个人学
图9 基于大数据的规划编制工作流程图8 知识服务层的主要内容图7 智力资源层的主要内容
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习。在各类规划编制的过程中，编制人员通过门户中的目录服务查找所需的信息，并根据推送的知识和数据开展工作。个人学习是编制人员自身业务水平提升和知识体系完善的私有学习环境，包括根据主持参加的项目，关注的新闻、案例和技术信息，手动或自动进行资料分类、归纳和总结。
另外，随着规划项目的编制，当中形成的规划数据、成果也可形成类似规划成果GIS 查询系统、规划建设计划跟踪系统等信息化产品，提供规划产业链的延伸服务。
精力放在规划方案的构思和分析上，规划编制工作将更加智能、高效和科学。
[4] 汪洋，赵万民．高校城市规划专业GIS
应用需求与课程设计[J]．规划师，2014(2)：105-108.
[5] 秦萧，甄峰，熊丽芳，等．大数据时代
城市时空行为研究方法[J]．地理科学进展，2013(9)：1 352-1 361.
[6] 肖建华．智慧城市时空信息云平台
及协同城乡规划研究[J]．规划师，2013(2)：11-15.
[7] 孙中亚，甄峰．智慧城市研究与规划实
践评述[J]．规划师，2013(2)：32-36.[收稿日期]2014-07-08
5规划大数据的建设要求
规划大数据不仅要有海量的数据，还要重视数据的价值密度。在大数据建设过程中，应注意以下方面内容：①提升规划编制的智能化水平，完善网络化的城市数据渠道方法；②加强规划数据的标准化建设，进一步整合现有传统数据、互联网数据及移动数据资源；③创新规划大数据分析应用方法，促进基于大数据的城市规划的高效、科学编制和管理；④建立基于大数据分析的规划编制支持服务系统，融合地理设计的方式，利用大数据的支撑，强化学科的交互融合；⑤构建并完善规划编制技术创新体系，加强规划大数据的服务产业化进程。
4基于大数据的规划编制工作流程
根据上述提出的总体框架，规划任务在下达、前期、编制及上报阶段的主要工作流程如图9所示。
在规划任务下达阶段，服务管理后台根据监测到的任务情况，采用语义解析技术，分析该任务所需的规划资料和规划知识。当编制人员登陆门户时，服务管理后台将提示可用的信息，编制人员可通过目录服务查找其他资料。在前期调研阶段，采用多种智能硬件，快速获取现场的相关信息，并用数据处理服务形成可计算分析的数据。知识服务层中的空间数据服务和知识库服务将推送来的各类数据进行结构化处理。在规划编制阶段，调用知识服务层中的数据空间分析和工作协同服务，同时调用智力资源层的相关数据和知识，以及基础设施层中的分析软件，满足编制人员的数据需求。在规划汇报、修改和上报阶段，需要按照编制阶段使用的各个服务修改完善规划。
采用基于大数据的规划编制工作流程，规划编制人员将获得更多项目相关的数据、“菜谱”式的分析方法及适用范围说明、快速便捷的分析工具和更好的个人知识总结工具。编制人员将主要
6结语
信息时代的城市规划面临规划设计观念、规划技术方法和规划管理机制等的变革。本文结合大数据相关信息技术的发展，提出了基于大数据的规划编制工作流程总体框架和规划大数据建设要求。该工作流程不仅大大提高规划编制效率和科学性，其理论、方法和数据还可用于规划管理环节中，形成规划咨询和数据生产的产业链条。
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