數(shù)據(jù)增強(qiáng)設(shè)計(jì)的三種范式
——框架、進(jìn)展與展望

龍瀛，郝奇

1 DAD的產(chǎn)生背景

自第三次工業(yè)革命起，計(jì)算機(jī)便被用于支持城市規(guī)劃設(shè)計(jì)。最初其角色只是輔助計(jì)算和繪圖，伴隨硬件升級與算法革新，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不斷發(fā)展，引發(fā)了城市模型、規(guī)劃支持系統(tǒng)、生成式設(shè)計(jì)等風(fēng)潮。2010 年代后，隨著大數(shù)據(jù)與開放數(shù)據(jù)的普及，數(shù)據(jù)密集型的第四研究范式出現(xiàn)并滲透到各個學(xué)科[1]。受此影響，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也從算法規(guī)則驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)型：依靠新數(shù)據(jù)，研究可以深入挖掘新技術(shù)影響下的城市空間變化，刻畫人群行為特征，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供更科學(xué)的支持[2]。在這一背景下，立足于新數(shù)據(jù)環(huán)境的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)新模式——數(shù)據(jù)增強(qiáng)設(shè)計(jì)（Data Augmented Design, DAD）——應(yīng)運(yùn)而生。

2 DAD的內(nèi)涵、特征與范式

數(shù)據(jù)增強(qiáng)設(shè)計(jì)是一種由數(shù)據(jù)驅(qū)動的新型規(guī)劃設(shè)計(jì)方法論，由龍瀛和沈堯于2015 年提出，它強(qiáng)調(diào)定量城市分析的啟發(fā)式作用，通過實(shí)證性的數(shù)據(jù)分析、建模、預(yù)測等手段，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供全周期支持，并以此減輕設(shè)計(jì)師負(fù)擔(dān)、使其專注于創(chuàng)造性思考[3]。

DAD 具有全周期、精細(xì)化、以人為本等特點(diǎn)[4]，但其中最有代表性的是多場景性——相較于主要面向空間開發(fā)的傳統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，DAD 適用于更多情境。依據(jù)應(yīng)用場景，可將DAD 劃分為3 種范式：存量型、增量型和未來型[5]。存量型DAD 面向城市更新場景，以新型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過深入分析多元（建成環(huán)境、行為活動）數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)特征挖掘和問題識別，從而精準(zhǔn)認(rèn)知存量空間現(xiàn)狀，以此支持設(shè)計(jì)應(yīng)對，解決痛點(diǎn)問題，提升空間品質(zhì)；增量型DAD 面向城市擴(kuò)張場景，以建成規(guī)劃設(shè)計(jì)案例為基礎(chǔ)，先收集并量化其建成環(huán)境屬性、設(shè)計(jì)與建設(shè)信息等數(shù)據(jù)，再通過人工或機(jī)器學(xué)習(xí)方式進(jìn)行模式特征歸納和聚類，從而形成結(jié)構(gòu)化案例庫和模擬模型，為方案提供策略與技法上的參考；未來型DAD 面向未來空間轉(zhuǎn)型場景，以顛覆性技術(shù)為基礎(chǔ)，從本體論角度揭示新技術(shù)影響下城市空間與社會生活的本質(zhì)變化，預(yù)測未來人與空間及其交互模式的演變趨勢，進(jìn)而對未來的人居形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 DAD三種范式的進(jìn)展與應(yīng)用

近年來多位學(xué)者在DAD 領(lǐng)域進(jìn)行了探索，研究與實(shí)踐成果也可按上述3 類范式進(jìn)行梳理。

首先，對于存量型DAD，楊俊宴[6]提出“數(shù)字化城市設(shè)計(jì)”，強(qiáng)調(diào)數(shù)字化技術(shù)對城市設(shè)計(jì)全過程的整體覆蓋；柴彥威[7]、王德[8]提出從“時—空—行為”3 個維度統(tǒng)籌安排城市空間的動態(tài)配置，以三者聯(lián)動提升城市發(fā)展質(zhì)量；盛強(qiáng)[9]通過挖掘行為模式空間規(guī)律，建立模型用于量化評價并優(yōu)化街道網(wǎng)絡(luò)和大型綜合體空間形態(tài)；此外，還有涉及城市形態(tài)肌理測度與設(shè)計(jì)延續(xù)、城市活力評估與總體規(guī)劃、公共空間品質(zhì)診斷與城市更新、城市收縮問題識別與設(shè)計(jì)響應(yīng)等方面的實(shí)踐應(yīng)用。

其次，對于增量型DAD，吳志強(qiáng)[10]主張“以數(shù)明律”的智能規(guī)劃，同時將規(guī)劃成果轉(zhuǎn)化為智能化學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)原料，推動規(guī)劃以自我學(xué)習(xí)形式不斷優(yōu)化；段進(jìn)[11]提出通過對空間基因進(jìn)行提取、解析、評價并與特色目標(biāo)互饋耦合，加強(qiáng)城市特色目標(biāo)設(shè)定的在地性；另外，通州副中心總體城市設(shè)計(jì)、雄安新區(qū)標(biāo)準(zhǔn)工作營等實(shí)踐工作借鑒了對全球典型城市形態(tài)規(guī)律的研究，針對特定類型空間的設(shè)計(jì)實(shí)踐應(yīng)用了結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)案例庫。

最后，對于未來型DAD，武廷海等[12]基于歷史脈絡(luò)梳理，提出未來城市是由多系統(tǒng)組成的復(fù)雜體系，揭示其關(guān)系性日益凸顯的趨勢，并從信息深度滲透城市空間、數(shù)字化城市系統(tǒng)、供需信息精準(zhǔn)匹配保障人類幸福生活等角度推演未來城市機(jī)理；楊滔等[13]關(guān)注面向未來的數(shù)字孿生，并在雄安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)中探索了基于數(shù)字孿生的城市信息模型（CIM），運(yùn)用其融合的空間數(shù)據(jù)及建設(shè)信息，為城市建設(shè)管理提供各種智能服務(wù)，并計(jì)劃實(shí)現(xiàn)規(guī)劃方案仿真模擬乃至未來推演研判；此外，《WeSpace 2.0》報告[14]以及“黑河國土空間規(guī)劃未來城市專題”實(shí)踐，也涉及了對各種功能與類型的未來城市空間的構(gòu)想。

4 DAD三種范式的反思與展望

新數(shù)據(jù)環(huán)境自出現(xiàn)至今不過10 年時間，以其為基底的DAD 尚存在如下問題和挑戰(zhàn)1）：（1）數(shù)據(jù)挖掘不足：對于現(xiàn)有數(shù)據(jù)如語言、圖片、視頻等，其中很多信息尚未被充分發(fā)掘，探索潛力巨大，同時隨著物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步鋪開和織密，數(shù)據(jù)仍可向更高時空精度、更大時空跨度方向拓展；（2）研究設(shè)計(jì)脫節(jié)：前期研究和后期設(shè)計(jì)“兩張皮”的現(xiàn)象仍普遍存在，未來設(shè)計(jì)需打破定勢，將數(shù)字創(chuàng)新融入其核心過程；（3） 唯技術(shù)論存在：城市模型和生成式設(shè)計(jì)等過度強(qiáng)調(diào)技術(shù)決定性，技術(shù)沒有與設(shè)計(jì)師的思想及經(jīng)驗(yàn)有機(jī)融合；（4）本體研究不足：現(xiàn)有研究多聚焦于方法層面，對本體論缺乏關(guān)注，應(yīng)該對新城市、新現(xiàn)象、新問題進(jìn)行充分認(rèn)知，以形成順應(yīng)趨勢的新設(shè)計(jì)思維和應(yīng)對策略；（5）技術(shù)流于形式：面向未來的數(shù)字創(chuàng)新僅以展覽形式呈現(xiàn)，而沒有真正落實(shí)到城市空間系統(tǒng)中。

第四次工業(yè)革命剛剛拉開序幕，數(shù)據(jù)與計(jì)算將是各個學(xué)科共同關(guān)注的核心要素，相信如上問題和挑戰(zhàn)，在不久的未來有望“迎刃而解”?！?/p>

注釋

1） 存量型、增量型和未來型，分別對應(yīng)（1）（2）、（3）和（4）（5）