數(shù)字技術(shù)時代城市設(shè)計方法研究

■ 張杰倫

數(shù)字技術(shù)時代城市設(shè)計方法研究

■ 張杰倫

一、大數(shù)據(jù)背景下城市設(shè)計方法迎來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的基于數(shù)字技術(shù)的城市設(shè)計方法主要有草圖大師等體塊推敲模型，對三維空間環(huán)境有一定的模擬效果，有助于幫助設(shè)計師理解地形、推敲方案，但往往耗時較長，修改成本較高，且主要停留在空間形體的靜態(tài)認(rèn)識層面，缺乏對人運(yùn)動過程中動態(tài)的感官體驗(yàn)?zāi)M，缺乏對經(jīng)濟(jì)社會的影響判斷等。隨著城市設(shè)計對城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展重要性的與日俱增，靜態(tài)的空間秩序和基于美學(xué)的判斷標(biāo)準(zhǔn)不足以應(yīng)對新時期的發(fā)展要求。尤其是新型城鎮(zhèn)化發(fā)展背景下對存量用地的規(guī)劃設(shè)計，更是迫切地需要新型方法的支撐，對宏觀微觀尺度、經(jīng)濟(jì)社會領(lǐng)域、自小而上的驅(qū)動機(jī)制等進(jìn)行更加深入科學(xué)的分析。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展、開放數(shù)據(jù)和志愿者數(shù)據(jù)雨后春筍般的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)的可獲得性大為增強(qiáng)。在這一大數(shù)據(jù)環(huán)境中，國內(nèi)學(xué)者應(yīng)用數(shù)字技術(shù)對傳統(tǒng)的城市設(shè)計方法進(jìn)行了有意義的擴(kuò)展研究與實(shí)踐。如龍灜提出了數(shù)據(jù)增強(qiáng)設(shè)計（DAD）這一新的城市設(shè)計方法論，通過數(shù)據(jù)分析、建模、預(yù)測等手段，為城市設(shè)計的全過程提供支持，以提高設(shè)計的科學(xué)性；王建國工作室在杭州西湖濱水空間城市設(shè)計、南京老城高度空間形態(tài)研究等多個項(xiàng)目中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，對城市設(shè)計的建筑高度控制、群體形態(tài)優(yōu)化等方面提供了一系列具有建設(shè)性、可持續(xù)的方法論參考；茅明睿率項(xiàng)目團(tuán)隊開發(fā)了人跡地圖平臺，整合了時間、空間、組群三個維度的數(shù)據(jù)信息，提供了人流分析、人群分析等功能，為設(shè)計師更好地認(rèn)識場地提供了途徑；盛強(qiáng)提出了“數(shù)據(jù)游騎兵”的設(shè)計理念，在空間句法語境中總結(jié)了四種簡單實(shí)用的方法，為城市設(shè)計，尤其是城市設(shè)計課程教學(xué)方面提供了新的思路。

二、城市設(shè)計過程不同階段應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的研究

傳統(tǒng)城市設(shè)計中，已經(jīng)應(yīng)用CAD、SU、GIS等軟件，對空間和基本經(jīng)濟(jì)社會屬性進(jìn)行分析。該過程主要發(fā)生在城市設(shè)計的前端，即發(fā)現(xiàn)問題分析問題的階段。隨著技術(shù)的革新、新數(shù)據(jù)環(huán)境的形成及跨學(xué)科的研究實(shí)踐，數(shù)字技術(shù)逐漸滲透于城市設(shè)計的全過程當(dāng)中，在問題分析、公眾參與、方案生成、評估反饋、管理運(yùn)營等方面發(fā)揮愈加重要的作用。

（一）問題分析

問題分析階段是依托大數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)字技術(shù)研究成果最為豐碩的階段。傳統(tǒng)的城市設(shè)計中，多應(yīng)用現(xiàn)狀CAD、用地圖、統(tǒng)計年鑒、規(guī)劃圖等資料，分析研究的主體多以物質(zhì)空間為主，對人的經(jīng)濟(jì)社會屬性有所考慮，但分析較為簡單概括，缺乏對異質(zhì)化需求的發(fā)掘認(rèn)識。

大數(shù)據(jù)時代基于數(shù)字技術(shù)的城市設(shè)計方法，往往獲取、應(yīng)用更多元化的數(shù)據(jù)信息，包括影像圖、街景圖片、百度興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)（POI）、微博數(shù)據(jù)、百度熱力圖、公共交通出行數(shù)據(jù)、大眾點(diǎn)評數(shù)據(jù)（消費(fèi)水平等）、氣候等環(huán)境信息、房價房租信息、用戶畫像、居民OD等等，還可通過放置傳感設(shè)備，有目的地創(chuàng)造可獲取的數(shù)據(jù)。之后通過導(dǎo)入GIS、空間句法等軟件，進(jìn)行定量的可視化分析，為發(fā)現(xiàn)問題、認(rèn)識問題、尋找問題的最優(yōu)解提供依據(jù)。

如龍灜提出“街道城市主義”作為認(rèn)識城市的一種方法，在方法論上，建立了一套以街道為主體的量化評價指標(biāo)體系。其中對街景圖片的分析突破了傳統(tǒng)從平面布局認(rèn)識城市的限制，而以人的視覺體驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，定量的來評價城市。龍灜等提出的這套基于街景圖片、利用圖像識別和GIS技術(shù)，客觀評價街道的方法，已應(yīng)用于中國245個主要城市的中心地區(qū)綠化程度、北京街道可步行性、成都街道活力等實(shí)證研究當(dāng)中。

（二）公眾參與

常用的公眾參與城市設(shè)計的方式以問卷調(diào)研和訪談為主，可以讓設(shè)計師與公眾直接溝通，但也存在一些問題，如參與主體隨機(jī)性大、代表性存疑；公眾多為被動參與、單向告知；內(nèi)容和形式上缺乏完整的操作體系，不同環(huán)節(jié)缺乏彼此之間的關(guān)聯(lián)和反饋等。

隨著生活交流方式的互聯(lián)網(wǎng)化，社交媒體和自媒體蓬勃發(fā)展，也為城市設(shè)計的公眾參與環(huán)節(jié)提供了新的方法，在參與深入、參與廣度、參與形式等方面都有了很大變化。如北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院搭建了規(guī)劃云平臺，開展了“詩意地行走街道設(shè)計競賽”和“長辛店老鎮(zhèn)復(fù)興計劃”等項(xiàng)目，探討公眾參與的新型方法和途徑。

具體的參與形式可以主要概括為兩種：一種是溝通互動式的公眾主動參與方式，可通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行輔助。前期問題分析階段可借助麥客等網(wǎng)絡(luò)問卷程序、社區(qū)BBS、政府互動網(wǎng)站等開展公眾參與。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）的發(fā)展，公眾可以更為充分理解設(shè)計者的設(shè)計意圖和建成后的實(shí)際效果，大大提高了公眾參與決策的可行性和精確性。

另一種是通過大數(shù)據(jù)感知意識行為的公眾被動參與方式，如用IC卡刷卡記錄、GPS軌跡、手機(jī)信令、帶位置的微博和照片數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)通過數(shù)字技術(shù)對人的行為、心理需求進(jìn)行大規(guī)模、連續(xù)、實(shí)時地分析計算。以對微博數(shù)據(jù)的利用為例，獲取的大量文本信息有助于了解居民的真實(shí)想法，且在概括整體性的同時保留了識別特殊性的可能?，F(xiàn)有研究以繪制心情地圖和提取關(guān)鍵詞為主要表現(xiàn)方式。繪制心情地圖需要準(zhǔn)備微博樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)和分區(qū)面數(shù)據(jù)，然后整理獲取的微博文本信息，通過語義分析（自然語言處理NLP）進(jìn)行評價打分，最后借助GIS實(shí)現(xiàn)空間可視化。提取關(guān)鍵詞可以借助Tagxedo等程序生成關(guān)鍵詞云圖。

（三）方案生成

傳統(tǒng)的城市設(shè)計方案推導(dǎo)以設(shè)計師的知識經(jīng)驗(yàn)為主，過程中應(yīng)用定量的數(shù)據(jù)分析較少，多以主觀定性的判斷為主，存在實(shí)施效果不確定等問題。同時，隨著新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的深入，新時期的城市設(shè)計需要針對存量空間做多方面的協(xié)同考慮，這就需要數(shù)字技術(shù)提供較為科學(xué)的分析方法。

趙燁、王建國等在杭州西湖東岸城市設(shè)計中，通過GPS視點(diǎn)定位、實(shí)景建模、空氣能見度分析、GIS地形分析等方法，描述了“靜態(tài)之景”與“動態(tài)之觀”的相互作用，通過量化人運(yùn)用中的視角，推導(dǎo)出城市設(shè)計層面上的理性決策；王建國等在南京老城空間形態(tài)優(yōu)化的項(xiàng)目中，應(yīng)用多因子分析、三維建模和GIS技術(shù)，建立了數(shù)字化的研究平臺，為綜合評價和指導(dǎo)決策提供了基礎(chǔ)。數(shù)字技術(shù)還將氣候、能源等環(huán)境信息納入空間優(yōu)化的考慮之中；李京津以南京步行街為例，利用ENVI-met軟件模擬分析空間形式與微氣候環(huán)境的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)而提出促進(jìn)步行街微氣候環(huán)境提升的策略。

（四）評估反饋

傳統(tǒng)對城市設(shè)計方案的評估反饋存在價值判斷以視覺美學(xué)為主要標(biāo)準(zhǔn)、反饋周期時間較長、成本較大等問題。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展為上述問題提供了解決的途徑，為綜合評價城市設(shè)計方案、縮小反饋成本提供了支持。

陳圓圓、呂斌利用空間句法中的軸線圖模型，選擇了整合度、平均深度和智能度分析，識別了株洲市建寧老區(qū)的空間分布問題，并對提出的兩個設(shè)計方案進(jìn)行了評價；張佶以杭州錢江新城核心區(qū)為例，運(yùn)用空間句法，分現(xiàn)狀、近期、遠(yuǎn)期三個階段，對核心區(qū)的中心性和空間結(jié)構(gòu)、土地利用布局的績效性進(jìn)行評價；盛強(qiáng)在“數(shù)據(jù)游騎兵”理念中也提出，運(yùn)用交通可達(dá)性、步行中心性等指標(biāo)對比不同方案的活力空間分布，進(jìn)一步判斷設(shè)計價值的發(fā)揮程度。

（五）管理運(yùn)營

傳統(tǒng)的城市設(shè)計項(xiàng)目建設(shè)過程中，往往嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計內(nèi)容作業(yè)，缺乏管理彈性?；跀?shù)字技術(shù)的城市設(shè)計完善和拓展了以往的方法體系和作業(yè)方式，初步實(shí)現(xiàn)了實(shí)時的數(shù)據(jù)收集、反饋，并搭建了相應(yīng)的相互平臺，使得城市空間的使用與城市建設(shè)的管理技術(shù)平臺有效結(jié)合，有效推進(jìn)城市設(shè)計的彈性化調(diào)整和科學(xué)化的管理運(yùn)營。

三、結(jié)語

數(shù)字技術(shù)促進(jìn)了城市設(shè)計適應(yīng)新時期的發(fā)展，使人們思考和理解空間的角度發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。較之傳統(tǒng)的城市設(shè)計方法，大數(shù)據(jù)時代運(yùn)用數(shù)字技術(shù)的方法在城市設(shè)計不同階段都有了新的發(fā)展，正在發(fā)揮著具有革新意義的重要作用，尤其是在方法論層面的擴(kuò)展和創(chuàng)新，大大提高了設(shè)計過程及決策結(jié)果的科學(xué)性、透明性、可行性。

傳統(tǒng)城市設(shè)計與大數(shù)據(jù)時代基于數(shù)字技術(shù)的城市設(shè)計特征分析

（作者單位：西南交通大學(xué)建筑與設(shè)計學(xué)院）