大数据在城市规划中的应用研究

大数据在城市规划中的应用研究李乐，张恒，孙保磊，李刚（天津市城市规划设计研究院，天津市300201）摘要：传统城市规划工作需要使用大量的基础数据，如地形图、影像图、交通路网、统计年鉴等，这些数据在时效性方面具有滞后性，很难做到实时更新及使用。大数据的出现为城乡规划工作提供大量的实时、价值密度高的新兴数据和全新的研究方法、应用技术。本文通过对大数据的基本概念、处理流程、涉及的方法技术进行了初步的研究，分析了适用于城市规划领域的大数据类型，给出一些大数据在城市规划工作中应用实例，展现大数据在规划行业中的价值，以促进城市规划行业的健康发展。关键词：计算机技术；大数据；城市规划；模型及方法ThestudyofBigDataApplicationsinUrbanPlanningLILe,ZHANGHeng,SUNBaolei,LIGang(TianjinUrbanPlanning&DesignInstitute,Tianjin,300201,China)Abstract:Traditionalurbanplanningrequiresalotofbasicdata,suchasographicmaps,imagery,roadnetwork,statisticalyearbooks,etc.Thesedatalacktimeliness,anditisdifficulttoachievereal-timeupdates.TheadventofBigDataoffersavarietyofreal-time,high-valuedensityofnewdataandnewresearchmethodsforurbanandruralplanning.Inthispaper,theauthorstudiesandsummarizesseveralnotedconcepts,process,methodandtechniquesofBigData,analyzesthetypesofbigdataforurbanplanningfield.Inaddition,theauthorshowsthevalueofBigDataintheurbanplanningindustrytopromotethedevelopmentoftheurbanplanningindustry.Keywords:computertechnology,bigdata,urbanplanning,modelandmethod城市规划工作是规划人员在对大量现状数据进行综合分析、挖掘的基础上，对城市未来的面貌、发展方向、空间布局做出的综合性的设计。传统的城市规划工作需要涉及到大量的现状基础数据，如地形图、影像图、交通路网、统计年鉴、人口、经济专项数据等等，这些数据往往难以实时更新，其价值也不言而喻，而在新型城镇化发展的背景下，仅靠这些数据完成规划编制工作，显然难以满足多元主体的利益诉求。IT行业的巨大发展使得信息飞速增长——信息大爆炸。在如今，信息的逐年累积引发了时代的变革，出现了“大数据”（BigData），是继物联网、云计算之后又一翻天覆地的技术变革。据统计，仅2011年就产生了18ZB的新数据,之后每年全球的数据都在以50%左右的速度保持高速增长。大数据不仅为我们带来大量源源不断的可利用数据，也提供给我们新的思维模式和工作方式。随着概念的落地，大数据必将为政府提供决策支持，对企业提供帮助手段，对城市的居住、交通、医疗、教育等各个方面产生巨大的影响。从规划人员的角度看，大数据的出现，能够为城乡规划工作提供多种新的数据、技术和方法，规划师在这些海量、高价值、实时的多源异构数据上，利用大数据的思维，建立针对城市规划场景的分析模型，更好的完成规划编制工作，解决城市交通拥堵等关键问题，建设智慧城市，推进新型城镇化建设。作者简介：李乐，天津市城市规划设计研究院；联系电话：[phone]转1041，E-mail:[e-mail]。11大数据概述大数据是继云计算、物联网之后IT产业面临的又一次颠覆性的技术革命。从麦肯锡报告《Bigdata:Thenextfrontierforinnovation,competition,andproductivity》[1]、著名未来学家阿尔文-托夫勒在《第三次浪潮》中将大数据热情赞颂为“第三次浪潮的华彩乐章”[2]、维克托·迈尔·舍恩伯格的著作《大数据时代》到美国政府的“未来的新石油”论,大数据已成为社会各界关注的新焦点,“大数据时代”已然来临，已然渗透到我们的生活、工作甚至思维方式。如何利用大数据提升其工作效率、产品和服务，提高竞争力和效益，是传统的行业、企业关注的重要课题。到目前为止，业界并没有公认的“大数据”定义，主流的理解有：麦肯锡报告《Bigdata:Thenextfrontierforinnovation,competition,andproductivity》中对大数据进行定义为：大数据是指大小超出常规的数据库工具获取、存储、管理和分析能力的数据集[1]；亚马逊网络服务（AWS）负责人JohnRauser给出一个简单的定义：大数据就是任何超过了一台计算机处理能力的庞大数据量；维基百科和百度百科将大数据定义为其所涉及的资料量规模巨大，甚至通过目前主流软件工具，在合理时间内基本无法完成对有价值资料的提取、管理、处理并整理成可供经营者科学决策的各类海量数据，并迅速获取影响未来信息的能力，这也是大数据技术的优势所在[1]。大数据并不是一个新生的概念，是随着信息系统、物联网、云计算、移动互联网等技术的发展和普及，数据逐步积累、实时产生到了一定的量级，引起了人们对数据重要性的空前认识，人们可以在大规模数据的基础上可以做的事情，而这些事情在小规模数据的基础上是无法实现的。作者认为，大数据不仅仅是体量大、复杂度高的数据，对研究领域来说，能够充满或覆盖整个样本空间的数据，这些不依赖于理论和模型的全样本数据，能够被获取、挖掘、整合，展现出巨大的商业价值，这是所谓的“大数据”。2大数据技术及应用大数据不简单是数据体量大（Volumes），也具有数据类别(Variety)多、处理速度（Velocity）快、价值密度（Value）低及真实性（Veracity）高的特点。作者认为价值密度低是大数据的关键特征，通过相关技术进行分析后获取智能的、有价值的信息，从沙里淘出的金子是大数据的核心价值所在。正是大数据具有的这些区别于海量数据的特点，使得大数据相关技术就显得尤为重要，是最终信息是否有价值的决定性因素。大数据的处理过程可借鉴目前传统的数据挖掘流程，区别在于使用的技术不同，即将多源数据获取后采用相应的方法进行整合和处理，将其转变为“统一标准”的数据格式，以便下一步采用合适的数据分析和挖掘方法进行分析，最后将挖掘结果利用直观的可视化技术表达处理，直接面向用户或者集成到业务系统中，如图1所示：2图1大数据处理流程图2大数据处理相关技术从上述大数据处理流程可以看出，大数据在体量、特征、类型等方面都区别于传统数据，故涉及到的采集、存储、处理分析、结果展示等技术也不同，作者总结了部分技术及工具，如图2所示。3大数据有太多的经典案例，无论是沃尔玛的啤酒与尿布捆绑销售策略，还是智能交通案例，涉及各个行业。百度天眼是百度开发的一款航班实时信息查询产品，用户在百度天眼可以看到全中国的飞机实时动态，是大数据首次应用于航空领域，如图3所示。TheInternetMap是大数据可视化展现的经典代表作，是俄罗斯工程师根据2011年的数据，将196个国家的30多万个网站的流量数据进行整合，每个星球的大小由其流量决定，星球之间的距离是根据网站间的链接关系、用户关联等因素决定，如图4所示。图3百度天眼应用程序图4TheInternetMap43规划大数据及其在城市规划中的应用3.1规划大数据的类型传统的城市规划工作需要涉及到大量的基础数据，大致有：遥感测绘数据：电子地图、航拍影像图、卫星遥感数据、地形图、建筑模型、地下管网数据等；统计数据：社会、经济、人口等统计年鉴数据；调查数据：交通OD调查数据、规划现场踏勘数据集；知识数据：论文期刊、规划案例、会议讲座、电子图书、照片视频等；规划成果GIS数据：总规、控规、专项规划成果；业务数据：规划院行政管理数据、各委办局专业数据；而随着大数据的出现，为规划行业带来一些新兴的可利用的数据，作者谨列出常见的一些新兴数据，包括感知数据、政府公开数据、互联网数据、移动通信数据等，如图5所示。图5规划新兴数据5