用數(shù)據(jù)為城市診脈
——訪北京數(shù)城未來科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人姜洋

采訪 吳春花

《建筑技藝》雜志（AT）

2019年9月27日，我在北京數(shù)城未來科技有限公司（以下簡稱數(shù)城未來）所在地采訪了公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官姜洋。近兩個小時的訪談，從數(shù)據(jù)到城市，從城市到人，城市運行背后的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖景慢慢被揭開。正如數(shù)城未來的英文CityDNA所詮釋的一樣，用數(shù)據(jù)為城市畫像、診脈，將全新刻寫未來城市的DNA。

1 數(shù)城未來——以數(shù)據(jù)為城市畫像

拜訪之前，我想數(shù)城未來科技是不是一家涉及城市大數(shù)據(jù)的IT公司，等到與姜洋見面，便首先解答了我的疑惑。正如公司網(wǎng)站介紹的一樣，數(shù)城未來是一家致力于深度挖掘城市問題并提供大數(shù)據(jù)分析工具及解決方案，助力城市決策并推動可持續(xù)發(fā)展，最終達成數(shù)據(jù)塑造城市未來愿景的“非典型IT”公司。姜洋本人也是如此，清華大學(xué)建筑學(xué)本科畢業(yè)后，本碩連讀了規(guī)劃方向的碩士，之后又到MIT攻讀了城市規(guī)劃和交通科學(xué)的雙碩士；2010年回國后，便在美國能源基金會支持設(shè)立的宇恒可持續(xù)交通研究中心工作，專注于可持續(xù)城市和交通、低碳綠色發(fā)展領(lǐng)域的研究與實踐，現(xiàn)兼任研究中心副主任。

姜洋介紹說：“一開始，我們的工作范疇主要涉及交通與城市規(guī)劃領(lǐng)域，以國際先進理念的本土化來更好地應(yīng)對國內(nèi)城市面臨的問題，開展政策研究與項目試點示范，服務(wù)對象包括國家部委、城市政府部門及能源基金會、世界銀行、亞洲開發(fā)銀行等國際機構(gòu)。隨著研究和實踐的延伸，我們認識到科學(xué)決策越來越離不開數(shù)據(jù)，特別需要將城市各個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)打通，并建立分析閉環(huán)，數(shù)城未來的成立也就應(yīng)運而生。2017年，我們把一部分數(shù)據(jù)方向的同事抽出來，后來又陸續(xù)吸納來自麻省理工學(xué)院、哥倫比亞大學(xué)、華盛頓大學(xué)、清華大學(xué)等國內(nèi)外頂尖高校，且具備高水平科研能力的人員，組成了目前20人左右的團隊?！?/p>

班子搭好了，理念要明確，那就是以可持續(xù)發(fā)展和綠色人本為理念，關(guān)注低碳城市、綠色交通、公共空間、公眾參與、街區(qū)更新、空氣質(zhì)量等城市議題，用數(shù)據(jù)塑造城市美好未來。目前數(shù)城未來在利用計算機視覺與人工智能算法進行城市遙感、城市3D建模等前沿領(lǐng)域已有豐富成果，在城市建成形態(tài)量化、城市交通診斷、公交系統(tǒng)優(yōu)化、規(guī)劃政策評估、建筑能耗模擬、環(huán)境污染溯源等領(lǐng)域也已經(jīng)建立了成熟的技術(shù)框架。

以數(shù)據(jù)為城市畫像，讓不同的人從自己的角度更好地理解現(xiàn)狀，進一步把對現(xiàn)狀的理解轉(zhuǎn)化為政策的抓手，是姜洋及其帶領(lǐng)的數(shù)城未來團隊一直堅持的方向。譬如環(huán)保領(lǐng)域的節(jié)能減排工作，如果缺乏精細化的空間維度分析，城市總體目標(biāo)或任務(wù)就很難向下分解到各個轄區(qū)乃至街道社區(qū)，上位政策的落實也就達不到應(yīng)有的效果。所以不能為數(shù)據(jù)而數(shù)據(jù)，應(yīng)該以解決實際城市問題為導(dǎo)向，通過大數(shù)據(jù)賦能，從需求出發(fā)為城市診脈，讓政策更好、更精準(zhǔn)地落地實施。

2 城市畫像到底怎么畫？

從建筑信息模型到城市大數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)的龐雜可以說呈數(shù)量級激增，那么，城市畫像應(yīng)該從哪里下筆呢？

姜洋拿出自己的寶典——城市大數(shù)據(jù)三分法：第一是城市空間的數(shù)據(jù)，第二是城市運行數(shù)據(jù)，第三是社會感知數(shù)據(jù)。姜洋進一步解釋說：“對于搞規(guī)劃、建筑的專業(yè)人來說，城市首先是一個容器，承載著人們的一切生活生產(chǎn)活動。比如土地、道路、建筑、各類設(shè)施等等，這些存在的空間物質(zhì)形態(tài)作為客觀、相對靜態(tài)的要素，是首要的一類數(shù)據(jù)。其次，就是城市這個容器中相對非靜態(tài)的流動變化要素，比如道路上穿梭的車流、人流，或是水/電/氣的輸送、各類氣體的排放等，這些都屬于城市運行方面的數(shù)據(jù)，同樣是客觀的。最后一類是城市非常重要但往往不太被重視的數(shù)據(jù)，即社會感知數(shù)據(jù)或主觀意愿數(shù)據(jù)，比如小區(qū)環(huán)境怎么樣、交通出行是否安全方便、超市菜店是否便利、人們對城市有哪些需求和愿望等等，也應(yīng)該是我們關(guān)注的數(shù)據(jù)。”通過兩類客觀數(shù)據(jù)和一類主觀數(shù)據(jù)，才能夠既從宏觀/專業(yè)者（決策者）的視角，又從微觀/普通居民（使用者）的視角，多維度深入理解城市，這個城市畫像才能畫得足夠精細。這就好比人本身，不同器官以及運行的血壓、血糖、心率、一呼一吸等各項指標(biāo)，加上喜怒哀樂，構(gòu)成了一個鮮活、完整的人。

那么，接下來怎樣獲取這些數(shù)據(jù)呢？傳統(tǒng)的獲取來源有政府填報或者統(tǒng)計年鑒，但存在不完整、不系統(tǒng)性的問題。規(guī)劃師、建筑師常用的跑現(xiàn)場測繪、調(diào)研、發(fā)放問卷也是一類最傳統(tǒng)的方式。來到大數(shù)據(jù)時代，利用航拍衛(wèi)片和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、城市大量的攝像頭視頻數(shù)據(jù)、手機移動端數(shù)據(jù)都可以更快速、高效地刻畫城市的空間特征和運行狀態(tài)。姜洋介紹了當(dāng)下一些新興的技術(shù)手段，譬如通過城市衛(wèi)星遙感圖像識別技術(shù)，獲得建筑、道路、綠化、河流、山體等，疊加地圖平臺興趣點POI數(shù)據(jù)并進行深度挖掘，一鍵生成自定義區(qū)域的開發(fā)強度、建筑面積、平均高度、功能設(shè)施配套與自然要素分布等信息，將空間數(shù)據(jù)從獲取到加工、整合，形成了一個精細化感知城市空間的完整流程。

1 城市建成形態(tài)、能耗模擬、交通、公交系統(tǒng)部分成果圖示

2 城市建成形態(tài)、能耗模擬、交通、公交系統(tǒng)部分成果圖示

3 城市移動污染源識別與畫像部分成果圖示

4 城市移動污染源識別與畫像部分成果圖示

5 城市移動污染源識別與畫像部分成果圖示

數(shù)城未來今年參與了沈陽、廈門等城市的國家城市體檢試點工作，通過建立覆蓋城市建成區(qū)的三維建筑模型，挖掘計算建筑功能、建筑面積、開發(fā)強度、街道友好指數(shù)等體檢指標(biāo)信息，進而從空間、環(huán)境層面更全面地把握城市發(fā)展的優(yōu)勢、短板和挑戰(zhàn)，幫助政府進行更準(zhǔn)確的決策。此外，作為規(guī)劃、建筑設(shè)計者還可以利用人工智能進行快速方案設(shè)計，并對未來城市的運行進行預(yù)測與模擬，輔助不同方案之間的比選。據(jù)姜洋介紹，現(xiàn)在數(shù)城未來已經(jīng)作為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的第三方“城市體檢”機構(gòu)，即不依靠政府提供任何數(shù)據(jù)，整合互聯(lián)網(wǎng)公司的外部數(shù)據(jù)來進行城市體檢，進行城市間對標(biāo)分析與比較，多方位為城市診脈，發(fā)現(xiàn)城市問題。

可以說，當(dāng)城市的綠色、創(chuàng)新、文化、宜居成為關(guān)鍵詞，城市空間的提質(zhì)增效、精細化管理被提升到一個前所未有的高度的當(dāng)下，“城市病”的治理已經(jīng)迫在眉睫，政府在組織機制與決策措施上都在做出改變，打通部門之間的數(shù)據(jù)孤島，小到街區(qū)大到區(qū)域都需要深度體檢，查病因，出良方。姜洋強調(diào)，目前許多智慧城市平臺都在為城市畫像，但最重要的是如何通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，針對政府的施政決策有所指導(dǎo)、互動，真正發(fā)揮作用。

3 從土地的城鎮(zhèn)化到人的城鎮(zhèn)化，做接地氣的事，解決實實在在的問題

從土地的城鎮(zhèn)化到人的城鎮(zhèn)化，從增量擴張到存量更新，從大尺度的新城開發(fā)到小尺度的街區(qū)更新，數(shù)據(jù)正在變得越來越重要。反觀我們以往的城市建設(shè)，往往以小汽車為中心，大街區(qū)、寬路網(wǎng)，缺乏從人的角度去考慮如何營造友好、舒適的城市體驗。姜洋回憶起2010年剛回國時，我國針對步行和自行車交通從空間到運行方面的數(shù)據(jù)都非常缺乏。沒有相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐，在信息不對稱的情況下，無法做出適當(dāng)?shù)恼咭龑?dǎo)，一定程度上也加劇了道路一堵塞，要么開路要么拓寬的“車本位”政策慣性。

姜洋說：“業(yè)內(nèi)有句老話——你關(guān)心什么，就去衡量什么，只有衡量才能去改善它。在唱響以人為本的今天，我們要從人的角度關(guān)注并搜集數(shù)據(jù)，然后解讀數(shù)據(jù)與城市決策之間的關(guān)系，才能更好地在以人為本的方向上發(fā)揮正能量。這里非常重要的是，不是為了數(shù)據(jù)而數(shù)據(jù)，一定要先明確目標(biāo)，然后評估達到目標(biāo)的更好方式，同時考慮成本可行性，通過不同方式的靈活組合，大數(shù)據(jù)與小數(shù)據(jù)的結(jié)合，才能更好地解決問題?！?/p>

當(dāng)從城市到街區(qū)尺度，數(shù)據(jù)不是減少了而可能是增多了、更復(fù)雜了。首先，我們來看看物質(zhì)層面的空間數(shù)據(jù)。當(dāng)然，數(shù)據(jù)可以給整個城市畫像，其技術(shù)體系對于一個街區(qū)/社區(qū)同樣成立，只是工作邊界不同，精度要求也不一樣。除了前面提到的建筑功能、自然要素的信息外，深度機器學(xué)習(xí)還可以幫助我們推測建筑的年代。姜洋說：“這個技術(shù)已經(jīng)用在城市歷史風(fēng)貌保護和特色識別方面，利用現(xiàn)有的城市遙感影像與歷史地圖進行對照，分析街區(qū)的肌理變化特點，評估歷史街區(qū)新舊建筑的構(gòu)成比例，作為進一步規(guī)劃的基礎(chǔ)。”

其次，說到城市運行數(shù)據(jù)，就像前面提到的，要有不同方式的組合，大數(shù)據(jù)與小數(shù)據(jù)的結(jié)合。也就是說，大數(shù)據(jù)科技并不能解決所有問題，還是需要多種方法來綜合匹配。姜洋舉了幾個例子：譬如，對于街區(qū)道路的行人流量信息，一方面可以通過攝像頭和其他戶外傳感器捕捉，但是在人流量特別大的路段也會失真，這時就需要結(jié)合實地觀測獲得局部抽樣數(shù)據(jù)，然后通過一系列反演和擴樣手段，以獲得更大范圍的精細化人流數(shù)據(jù)。另一方面，人們現(xiàn)在都使用手機，如微信、百度地圖等手機APP的使用數(shù)據(jù)提供了比手機信令數(shù)據(jù)精度更高的位置信息，因而可以在相對較高的分辨率上刻畫人群的時空活動分布規(guī)律。另外，也可以根據(jù)項目特點定制數(shù)字化工具，比如在舊城街區(qū)更新中，可能需要知道精細到傳統(tǒng)院落乃至內(nèi)部房間的人口分布和屬性特征，在入戶調(diào)查時，可以通過工具將問卷填寫信息匹配位置坐標(biāo)，與后臺空間的數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)起來，進一步用于支持拆遷評估和配套服務(wù)設(shè)施的精準(zhǔn)匹配，從而實現(xiàn)政府和城市運營平臺機構(gòu)的精細化管理。今年在北京通州南大街街區(qū)更新項目中，數(shù)城未來已經(jīng)開發(fā)了類似工具支持規(guī)劃設(shè)計團隊開展工作。

6 基于高清衛(wèi)星影像和圖像識別Mask-RCNN 框架的建筑輪廓與體量識別

7 基于高清衛(wèi)星影像和圖像識別Mask-RCNN 框架的建筑輪廓與體量識別

8 城市體檢指標(biāo)統(tǒng)計分析

9 基于深度學(xué)習(xí)算法的街道要素特征識別

10 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的城市建筑功能與年代識別

11 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的城市建筑功能與年代識別

12 城市更新與設(shè)計數(shù)據(jù)支持平臺-街區(qū)特征分析（民族特征界面）

13 基于大數(shù)據(jù)分析的街道活動、公共空間活動、建筑內(nèi)部活動監(jiān)測

最后，就是剛剛講到的比較難獲取的社會感知數(shù)據(jù)。最傳統(tǒng)的方式要數(shù)市民問卷調(diào)查和焦點訪談，都離不開大量現(xiàn)場工作，較為繁瑣。先入為主的問卷選項設(shè)置，也使得社會感知的開放性存在不足。近年來，業(yè)內(nèi)也嘗試利用微博、點評等互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，但通常針對具體地段、具體問題的信息獲取如大海撈針，作用有限。那么怎樣能提高被訪者的參與度，又快捷地發(fā)現(xiàn)問題，數(shù)城未來團隊專門開發(fā)了一個平臺。此時，姜洋故意賣了一個關(guān)子?。ê笪臅斒觯?/p>

空間的數(shù)據(jù)是最基礎(chǔ)的，也是最重要的，運行數(shù)據(jù)與感受數(shù)據(jù)是要附在空間數(shù)據(jù)之上，所以城市的底層數(shù)據(jù)平臺/數(shù)據(jù)模型非常關(guān)鍵，也就是城市信息模型（City Information Model，簡稱CIM），就像一個虛擬城市。空間數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、感受數(shù)據(jù)三者間需要形成一定映射關(guān)系，從而通過干預(yù)空間指標(biāo)，譬如增加公共空間、綠地、醫(yī)療場所或養(yǎng)老中心等，讓城市更好地運行、居民更好地生活，這也就是我們常說的對癥下藥。從城市的角度講，虛擬城市的建立，可以幫助管理者更直觀地發(fā)現(xiàn)問題，做出更精準(zhǔn)的分析判斷，更好地解決問題。

4 模型回答對的問題比精確更重要

當(dāng)然，越深入挖掘城市規(guī)律，在獲得更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上還需要建立各種模型，針對已有的模型框架，進行具體參數(shù)的不斷擬合、調(diào)整。譬如，在預(yù)測社區(qū)居民的出行特征時，先將居民調(diào)查樣本的出行方式和出行距離帶入一個模型得出算法，比較模型預(yù)測結(jié)果與實際觀測結(jié)果的誤差，然后通過改變參數(shù)或結(jié)構(gòu)，使得預(yù)測值與實際值盡量接近。姜洋特別強調(diào)說：“對于不同的城市、社區(qū)，所要關(guān)注的問題不同，很難用一個指標(biāo)體系去衡量，如步行/自行車環(huán)境是一套指標(biāo)體系，15min生活圈是另一套體系，這就需要構(gòu)建不同的指標(biāo)體系來回答不一樣的問題。業(yè)界大師喬治·博克斯曾說過，所有模型都是錯的，但是有些模型是有用的?？梢?，建立模型的目標(biāo)必須是正確的，否則基于錯誤價值取得的算法和模型就算再精致，所帶來的結(jié)果也只會南轅北轍。”

經(jīng)過參與街區(qū)更新項目，姜洋總結(jié)了幾個突出的問題。第一，停車難，特別是老舊小區(qū)；第二，步行環(huán)境差，人們?nèi)鄙龠m合散步遛彎的空間；第三，對老年人和兒童等弱勢群體不友好，普遍缺乏健身場所和養(yǎng)老醫(yī)療設(shè)施，公共活動場地被停車擠占。

姜洋還介紹了一直在用的PLPS調(diào)研方法，即揚·蓋爾所著《交往與空間》中“公共空間-公共生活”調(diào)查方法，用于分析人們在公共空間中的通行活動和停留活動（打麻將、跳舞、喝茶等）。例如在上海市黃浦區(qū)慢行規(guī)劃項目中，團隊利用這一方法調(diào)查發(fā)現(xiàn)某條道路上85%的空間是機動車道，但街道上90%的人是步行，大家只能擠在機動車道上走，既不安全又毫無秩序。找到了病理，才能夠提出有效的改變措施，達到空間與人的適配。

14 路見PinStreet-基于微信小程序的公眾參與平臺

15 路見景山社區(qū)公眾采集

16 路見坪山-熱力圖、語義分析、模式及問題改造情況圖

5 “路見”更美好

終于到抖包袱的時候了，數(shù)城未來專為社會感知開發(fā)了一個小程序——“路見PinStreet”，一來是結(jié)合與政府、規(guī)劃院和高校的合作項目，能夠更好地落地，切實解決政府和老百姓都關(guān)心的實際問題；二來是提前發(fā)現(xiàn)街區(qū)問題，緩解被投訴的壓力。

從接觸街區(qū)治理工作中，姜洋慢慢覺得，雖然自己是以專家的身份進入社區(qū)，帶去一些新的理念、技術(shù)、解決問題的思路，但非常重要的一點就是要傾聽街道管理者和普通居民的訴求。姜洋提到：“今年以來北京市政府加大了對12345市民服務(wù)熱線‘接訴即辦’的推進力度，把百姓投訴量多少、投訴反饋是否及時、問題解決是否滿意作為衡量街道治理工作表現(xiàn)的一項指標(biāo)。為此，基層工作的‘父母官’很是頭疼。那么從我們的角度講，更希望能夠?qū)傩胀对V的問題前置進行解決。因為政府的數(shù)據(jù)是嚴格保密的，怎樣更好地解決市民身邊的問題，讓老百姓更有獲得感呢？我們開發(fā)了‘路見PinStreet’這個公開的平臺，結(jié)合城市地圖，引導(dǎo)老百姓快速反映城市各個角落的問題和需求。我們通常會根據(jù)項目主題定制不同的標(biāo)簽組合，比如在舊城‘路見景山’活動中，設(shè)置了胡同特色推薦、無障礙設(shè)施、超市菜店、胡同墻面、自行車設(shè)施、垃圾桶與公廁、醫(yī)療保健、安全與照明、綠化美化等話題，人們可以就具體位置提出問題，同時可以看到別人的提案，也可以互相點贊?！芬奝inStreet’在微信小程序里就可以用，現(xiàn)在很多老年人微信都玩得很溜，對這種新鮮的公眾參與方式非常感興趣?！毕啾葌鹘y(tǒng)的問卷調(diào)查，“路見PinStreet”能夠從目標(biāo)出發(fā)更精準(zhǔn)地搜集民意信息，并能通過后臺的地理坐標(biāo)分析出熱力圖、人口活力分布圖，通過詞頻統(tǒng)計進行主觀意愿分析，以及通過人群的細分來獲取每類人群的關(guān)注點；待項目實現(xiàn)后，還可以在平臺得到老百姓的反饋，形成一個相對閉合、完整的公眾參與機制。

自2017年以來，數(shù)城未來已經(jīng)在16個城市、30多個項目中使用了“路見PinStreet”這個平臺，如交通改善、兒童友好、空氣污染、健康城市等不同主題的項目，目前已累計超過10萬人發(fā)表提案。龐大的數(shù)據(jù)背后，既體現(xiàn)了民眾最關(guān)心的議題，也成為政府開展工作的豐富數(shù)據(jù)庫，當(dāng)然其中不可少的是數(shù)城未來對數(shù)據(jù)的專業(yè)、精準(zhǔn)的解讀。據(jù)姜洋介紹，團隊還經(jīng)常將活動從線上搬到線下，就一些議題邀請熱心居民、街道領(lǐng)導(dǎo)、規(guī)劃師、建筑師等集中深度討論，形成具有共識的工作方案，更有利于街道工作的展開與居民的共治、共享。前面提到的景山街道活動，街道還專門設(shè)置了一個公眾提案屋，以屏幕實時展示居民的提案情況；胡同周邊也張貼了二維碼，供大家隨時掃描提問題，鼓勵更多居民都來關(guān)心共同居住的社區(qū)，激發(fā)主人翁意識。

最后，姜洋舉了一個令人印象深刻的案例，受深圳坪山區(qū)委托，針對街道交通環(huán)境改善問題，通過“路見PinStreet”平臺進行提案征集，最終的數(shù)據(jù)報告反映許多來自一所中學(xué)的師生希望在學(xué)校門口增加天橋，以解決上學(xué)路不安全的問題。對于這個投資上百萬的項目，區(qū)長當(dāng)即決定實施、立項，并邀請兩個設(shè)計團隊提出了兩種方案；再次通過平臺向老百姓征求意見，大家選了Y字形的人行天橋，現(xiàn)在已經(jīng)進入施工。

所以，當(dāng)數(shù)據(jù)被更精準(zhǔn)、高效地利用，加上政府工作機制的轉(zhuǎn)變，調(diào)動居民參與的積極性和熱情，就既能助推城市工作順利實施，又能惠及民生福祉、得民心順民意，真正讓城市更美好，讓生活更幸福。