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典型案例    Typical Case
武汉城市仿真实验室——量化规划、智慧决策

城市仿真实验室是一个智慧化的城市治理决策平台,旨在从规划源头感知并量化建设活动与城市环境之间的互动关联,通过多源数据融合与增值,构建空间数学模型,模拟复杂城市系统,为规划师、规划管理者、决策者提供辅助城市规划决策的量化手段,为公众提供可获取政府可公开信息的平台。城市仿真实验室促进了城市资源的公平、快速调配,支撑构建更加高效、智慧的城市空间治理体系,满足人们日益增长的美好生活需要。


背景

作为潜在的全球城市,武汉被国家赋予了重要的历史使命,与此同时,城市发展面临的问题也更加复杂,“大城市病”、城市品质空间提升、城市个性化特色、主城更新与新城拓展等逐渐成为困扰城市发展难题。在这个特定的发展阶段,需要规划师在整体层面上更加清晰认知城市短板,动态感知城市运行状态,尝试建立规划建设的快速应对能力,建立更加智慧、高效的工作平台,实现经济、城市、民生的全面升级。

2018 年4 月10 日,武汉市召开武汉城市仿真实验室专家研讨会,成立国内首家城市仿真实验室。来自各地的数据管理、系统建设、规划管理等专业领域的权威专家、学者和机构代表汇聚武汉,包括了联合国人居署、中国城科会、北大、清华、中规院、IBM、百度、阿里巴巴、腾讯、上海数慧等,就如何更加科学、更加精准、更加高效地治理城市进行了深入探讨。相关领导出席研讨会并发表主旨演讲,强调要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引,充分运用大数据提升城市治理现代化水平,大力推动武汉早日建成国内首家城市仿真实验室,让城市规划管理工作更加科学、精准、高效。


需求

武汉一步一个脚印,先行先试,开展了强化顶层设计、加速数据汇集、建立监测体系、实施仿真模拟等城市仿真实验室的前期工作,希望在较短时间,逐步完成城市仿真实验室的框架建设和示范项目应用,努力打造一个科学研究、技术创新和应用支撑的平台,为全国城市规划管理决策提供借鉴样本,为全面深化改革提供武汉经验。通过建立一套城市仿真实验室平台,辅助解决以下问题:

(1)城市是一个复杂巨系统,如何遵循城市发展规律,提高城市运行效率,是一件极富挑战性的工作,也是武汉一直努力的方向。需要对城市现状进行整体认知,涵盖城市规模、用地发展方向、用地布局结构、道路网系统等指标,以实现对城市建设活动适时进行细化、优化和合理调校,并对城市问题提出预警。

(2)对规划实施情况进行评估建立一套指标体系,将总体规划、各类专项规划、详细规划方案与实际结合,评价各类规划实施效果,以辅助下一轮规划修编。

(3)对城市未来的模拟,旨在从规划源头感知并量化建设活动与城市环境之间的互动关联,提前科学管理,促进城市资源公平、快速调配,支撑构建更加高效、智慧的城市空间治理体系。通过在规划设计阶段运用模型进行预测计算,为规划的合理性判断提供有效的技术手段,满足人们日益增长的美好生活需要。


解决方案

城市仿真实验室整体上分为数据层、计算层、应用层和决策支持层。一是在整体架构中,以规划大数据库为基础,将各类数据汇集,形成统一底板;二是开展城市生命体征的量化研究,分专项用数据量化城市运行状态,形成城市 “仪表盘”;三是根据规划设想进行方案模拟与仿真预演,形成规划“预演室”;四是对城市运行状态进行动态检测,对照规划目标,形成城市仿真决策的智慧“大脑”。

基于对以上需求的理解以及平台的整体架构,针对不同的用户群体的不同使用习惯,武汉城市仿真实验室提供了四套视图,分别面向城市决策者、业务管理者、规划研究者以及公众。

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武汉城市仿真实验室四套视图

1.城市决策视图

通过业务需求定制城市仪表盘,对“人口社会、产业经济、国土规划、公共服务、交通体系、市政设施、自然资源与生态环境、空间形态”八大专项领域的建设情况进行全面监测,通过地图中的预警提示以及重点业务指标的监测,例如建设用地指标使用情况、中小学覆盖率、交通易拥堵地段等,将城市问题及时暴露,辅助领导做出精准决策。

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武汉城市仿真实验室城市决策视图

2.业务管理视图

通过指标、规则和模型把数据转化成信息,将产生于不同部门、不同专业领域的多源数据进行组织,按规划划分为八大专项领域。在各专项领域主页面通过指标的现状与规划的差值对比、历史各年度的指标趋势、与兄弟城市相同指标的对标分析等手段,展示指标的变化趋势。当指标的监测值超出参考标准,能及时在地图中对此指标的预警数量以及位置进行提示。

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武汉武汉城市仿真实验室业务管理视图

3.规划研究视图

通过制定模型的参数、输入及输出,将规划方案与数据模型结合分析,利用预选配置好的模型算法对城市各要素进行模拟预演。将结果通过数据可视化的方式呈现出来,通过量化后的结果判断规划决策是否合适。例如中小学模型的模拟,判断全市范围内哪些位置中小学平均面积不足,规划师通过模拟结果来完善规划的编制。

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武汉城市仿真实验室规划研究视图

4.公众视图

公众人员可以在平台上获取政府可公开的信息,包含武汉市各类公开地图、公开工具以及各类规划报告说明。

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武汉城市仿真实验室公众视图


预期成效

• 平台汇集一套数据,利用多源数据支撑相关模型计算;

• 形成一套领导桌面,全市预警一览无余,成为监测城市运行状态的城市 “仪表盘”;

• 建立了指标的多维度监测,通过总量、结构、分布和趋势,将数据转化成供领导决策的指标;

• 实现了图文一体化的联动,对城市规划进行整体认知;

• 以中小学公服设施为例,实现了基于模型的单要素模拟,让城市规划向更科学的规划定量化转变。

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