基于空間與技術(shù)應(yīng)用場景的智慧城市規(guī)劃設(shè)計

李夢垚，王維，華沅，楊滔

（1.中規(guī)院（北京）規(guī)劃設(shè)計有限公司；2.中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院（上海分院）；3.中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院）

1 引言

近年來，我國大力推進(jìn)智慧城市規(guī)劃建設(shè)。早期智慧城市的建設(shè)路徑側(cè)重以技術(shù)供給為導(dǎo)向，主要表現(xiàn)為信息化在城市范圍內(nèi)擴(kuò)展應(yīng)用，后期隨著互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的介入，主要服務(wù)對象從政府?dāng)U展至社會大眾。隨著研究和實踐的推進(jìn)，智慧城市的內(nèi)涵應(yīng)變得更為包容和寬泛。除了推廣數(shù)字應(yīng)用和信息化建設(shè)，智慧技術(shù)給城市空間和生活環(huán)境帶來了哪些影響、提出了哪些要求？是否可以通過空間設(shè)計和資源配置實現(xiàn)適應(yīng)未來技術(shù)和生活方式的可持續(xù)城市環(huán)境？

2 智慧城市規(guī)劃背景

2.1 智慧城市的概念

“智慧城市”的概念源自2008 年11月IBM 發(fā)布的《智慧地球：下一代領(lǐng)導(dǎo)人議程》主題報告，其倡導(dǎo)將新一代信息技術(shù)運用到供電、供水、交通、市政管道、建筑等行業(yè)中，構(gòu)建物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)高效計算和實時響應(yīng)。目前，學(xué)界對智慧城市尚無統(tǒng)一的定義，但普遍認(rèn)為智慧城市是利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，連接、協(xié)同、整合城市基礎(chǔ)設(shè)施，優(yōu)化城市資源配置，提升城市運行效率的新模式[1-4]，近年來則更關(guān)注技術(shù)與城市空間、城市居民的關(guān)系，強調(diào)智慧城市建設(shè)過程中的要素統(tǒng)籌與共同智慧[5-7]。而從城市規(guī)劃設(shè)計的角度來看，智慧城市的概念和意義不僅在于信息技術(shù)，更在于利用這些技術(shù)解決城市問題，具體指在新型基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，以智能技術(shù)為手段，構(gòu)建與政府、企業(yè)、居民密切相關(guān)的包括城市安全、交通出行、能源利用、固廢管理、公共服務(wù)、社區(qū)營造、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等在內(nèi)的智慧場景，以人本理念營造更美好的城市環(huán)境和城市生活。

2.2 智慧城市發(fā)展趨勢

技術(shù)發(fā)展會投射到城市基礎(chǔ)設(shè)施、空間形態(tài)和生活方式上，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)影響城市實體空間和形態(tài)成為必然趨勢。21 世紀(jì)初期，首爾、東京、巴塞羅那等城市開始從通信網(wǎng)絡(luò)搭建智慧城市骨架，其后倫敦、迪拜、香港等也逐步開始推動智慧城市的數(shù)字應(yīng)用，多倫多東部濱水區(qū)則推出以智能化手段提升城市基礎(chǔ)設(shè)施的未來社區(qū)構(gòu)想[8]；雄安新區(qū)提出數(shù)字城市與現(xiàn)實城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，統(tǒng)籌集約、適度超前部署智能基礎(chǔ)設(shè)施。但是這些大多還停留在構(gòu)想。

相對于技術(shù)的快速迭代，實體城市往往具有一定的延遲。如今自動駕駛技術(shù)已發(fā)展到L4級別，出現(xiàn)了無人公交、無人物流等試點場景，但與之配套的智能道路基礎(chǔ)設(shè)施、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、法律制度尚不完善，仍無法商業(yè)化推廣；光伏、氫能等新能源技術(shù)應(yīng)用也尚缺乏成熟完善的終端和場站配套。因此，新時期的城市規(guī)劃設(shè)計應(yīng)當(dāng)關(guān)注空間與技術(shù)發(fā)展的匹配，考慮智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的選址標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)導(dǎo)則與空間預(yù)留等需求。

2.3 智慧城市政策背景

我國智慧城市建設(shè)理念也從信息化主導(dǎo)向場景化驅(qū)動轉(zhuǎn)變。早期的智慧城市建設(shè)多從供給角度出發(fā)，強調(diào)信息采集監(jiān)測與數(shù)字化管理，關(guān)注信息基礎(chǔ)設(shè)施、電子政務(wù)、社會治安、智慧交通等領(lǐng)域，缺乏對居民在城市中的體驗感與獲得感的考慮。在上百個試點城市經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，近年來的建設(shè)理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶楸?、協(xié)同創(chuàng)新，以提升城市精細(xì)化治理能力為目標(biāo)，更加關(guān)注智慧場景建設(shè)和居民生活體驗。

2.4 智慧城市相關(guān)研究

智慧城市的建設(shè)與城市空間密切相關(guān)，脫離城市空間、過度關(guān)注技術(shù)的智慧城市忽視了城市作為復(fù)雜系統(tǒng)的基礎(chǔ)特性，易使智慧城市建設(shè)與實際的需求脫節(jié)。

從技術(shù)方面來看，新技術(shù)極大改變了從規(guī)劃編制、方案設(shè)計、項目審批到輔助決策的規(guī)劃設(shè)計和管理全過程。運用模型和AI技術(shù)輔助城市規(guī)劃，大大提高決策的科學(xué)性和高效性[9-14]；雄安、福州等地以空間為核心，建立打通工程建設(shè)項目的現(xiàn)狀、總規(guī)、控規(guī)、設(shè)計、施工、竣工全周期的規(guī)建管一體化管理平臺；杭州、?？?、上海等建設(shè)“城市大腦”，打通交通、公安、城建、城管等多部門職能條線，實現(xiàn)城市運行態(tài)勢監(jiān)測、資源協(xié)同調(diào)度，提高了城市運行效率和公共服務(wù)水平。

從空間方面來看，自動駕駛、智慧能源等新設(shè)施和新場景的出現(xiàn)對城市空間產(chǎn)生了新要求、新影響[15]。郭艷龍[16]從城市形態(tài)、城市交通、城市發(fā)展的公眾參與、出行共享理念四個方面分析技術(shù)對未來城市空間發(fā)展帶來的影響；魏勇等[17]根據(jù)雄安新區(qū)智慧城市建設(shè)的經(jīng)驗，提出智能基礎(chǔ)設(shè)施在城市基礎(chǔ)設(shè)施體系中的重要性，強調(diào)通信基礎(chǔ)設(shè)施的空間預(yù)留；劉泉[18]提出在智慧社區(qū)建設(shè)中，不同技術(shù)驅(qū)動型產(chǎn)品與空間要素的組合方式至關(guān)重要。智慧技術(shù)發(fā)展下城市空間的響應(yīng)開始受到關(guān)注。

3 智慧城市規(guī)劃存在的問題

城市空間對技術(shù)的適用貫穿智慧城市頂層設(shè)計到實施的全過程，技術(shù)需要回應(yīng)城市問題、適應(yīng)規(guī)劃導(dǎo)向，規(guī)劃也應(yīng)為技術(shù)落地預(yù)留空間。以往的智慧城市規(guī)劃過度重視信息化系統(tǒng)，現(xiàn)在正逐漸轉(zhuǎn)向與空間深度結(jié)合、與其他規(guī)劃相輔相成，強調(diào)實施落地，已有的研究和規(guī)劃案例中雖然對未來的城市交通、社區(qū)、信息基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域有所暢想，但是多停留在概念和策劃階段，缺乏實際的應(yīng)用場景和設(shè)計要求，國內(nèi)已有的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對此也涉及甚少，新技術(shù)在城市層面的空間需求尚無定論。對于新興的智慧技術(shù)如何適應(yīng)城市實體空間的需求、如何協(xié)調(diào)與城市規(guī)劃設(shè)計的關(guān)系進(jìn)而指導(dǎo)規(guī)劃和實施等方面仍有所欠缺。

本文從應(yīng)對城市問題出發(fā)，探索應(yīng)用場景驅(qū)動下的智慧城市規(guī)劃設(shè)計，填補城市空間與技術(shù)應(yīng)用協(xié)調(diào)性之間的空白，為推動智慧城市從信息化向規(guī)劃可落地、居民可感知轉(zhuǎn)變提供策略和實施建議。

4 智慧城市規(guī)劃設(shè)計策略

基于城市實際問題和技術(shù)發(fā)展趨勢，結(jié)合國內(nèi)外智慧城市案例，研究梳理出61項智慧城市應(yīng)用技術(shù)（見圖1），并以空間需求突出、需要先行先建為原則篩選組合出交通和地下空間兩類典型的智慧應(yīng)用場景。結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、相關(guān)案例和項目經(jīng)驗，尋找結(jié)合智慧技術(shù)與城市空間的規(guī)劃設(shè)計策略和解決方案。

從兩岸坡鉆孔壓水試驗資料分析，壩體左岸透水率最大為9.0 Lu，右岸透水率最大為5.67 Lu，小于10 Lu，屬弱透水層。定量估算左岸繞滲量約126 m3/d，右岸岸繞滲量約34 m3/d。建議采取適當(dāng)帷幕灌漿防滲處理。

圖1 智慧基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域具有前沿性和落地性的智慧城市技術(shù)

4.1 面向自動駕駛的共享出行場景

交通出行領(lǐng)域存在城市公共交通供給缺口、“最后一公里”接駁服務(wù)水平有待提升、私家車出行較多增加道路交通壓力、公交車等商用車輛供需時間不匹配等問題，“小街區(qū)、密路網(wǎng)”模式的推廣又將增加道路網(wǎng)密度、減小路面寬度、縮小交叉口間距，對現(xiàn)有交通通行效率提出挑戰(zhàn)。自動駕駛具有環(huán)保、高效、安全的優(yōu)勢，未來與共享出行結(jié)合后可提高道路通行能力和車輛利用率，緩解城市交通問題。

自動駕駛普及后，現(xiàn)在的“大樞紐、大通道”交通設(shè)計理念將逐漸被“分布式、共享化”的服務(wù)理念替代，城市可劃分為不同規(guī)模的共享交通單元，根據(jù)主導(dǎo)交通需求配置不同功能的共享資源，傳統(tǒng)交通場站從以服務(wù)車輛停放為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀说你暯雍凸蚕矸?wù)為主，道路空間將釋放給慢行交通和街道活動，無人駕駛車輛則可作為需求響應(yīng)型車輛以微循環(huán)的形式補充城市公共交通。面向無人駕駛的城市實體空間需要根據(jù)實際需求做出相應(yīng)調(diào)整。

1）規(guī)劃共享中心

在共享交通單元模式下，結(jié)合中運量公交站點，以5min～15min生活圈為服務(wù)半徑規(guī)劃“一站式”共享中心，用地面積1.0hm2～1.5hm2，亦可與社區(qū)公共服務(wù)設(shè)施、商業(yè)中心、軌交站點等公共建筑共建。地面布置社區(qū)商業(yè)和公共服務(wù)等功能空間，地下空間需兼顧自動駕駛車輛停保、（非）機動車停車、物流配送和地下市政設(shè)施需求。

2）建立共享道路

擴(kuò)大街道空間的共享性和可變性，根據(jù)需求分時段動態(tài)劃分路權(quán)，實現(xiàn)道路功能的混合化。在道路交通需求較高的時段設(shè)置雙向車道，保證基本的交通承載力；在道路交通需求不高的時段，可將一條車道動態(tài)調(diào)整為自行車道，擴(kuò)大人行道寬度，增加行人活動空間；在重大節(jié)日或者假期時，可以實行臨時禁行，將道路還給行人，允許舉辦周末市場、露天音樂會、社區(qū)活動等（見圖2）。

圖2 面向自動駕駛的道路斷面演變過程示意圖

3）調(diào)整道路斷面

由于短期內(nèi)自動駕駛車輛與現(xiàn)有普通車輛的混行仍存在一定限制，可劃定過渡期自動駕駛專用道，或在路段設(shè)置智能車道提示燈，形成特定時段的可變專用道。條件成熟后，自動駕駛車輛高效運行會減少對道路空間的需求，街道交通空間可騰退為步行空間、街道廣場等，優(yōu)化街道步行環(huán)境。

4）劃定路側(cè)可變停車位

自動駕駛技術(shù)、停車位智能管理和電子收費等技術(shù)將使路側(cè)停車位成為可預(yù)訂、可變化的空間資產(chǎn)。在城市次干路和支路上結(jié)合人行道路側(cè)設(shè)施帶設(shè)置可變停車位，車位寬度為2.5m～3.5m，車位長度不超過6m，可滿足居住區(qū)周邊的夜間停車、自動駕駛微公交的臨時下客、沿街商鋪卸貨或居民短時購物的臨時停車需求，其余時段路側(cè)停車空間則可變?yōu)槁锌臻g、移動集市等功能。

4.2 地下空間綜合開發(fā)利用場景

傳統(tǒng)的市政系統(tǒng)規(guī)劃往往聚焦于地上建設(shè)，較少涉及地下空間的開發(fā)利用。在智慧城市技術(shù)的發(fā)展下，地下無人物流、無人環(huán)衛(wèi)、無人停車、綜合管廊等場景為實現(xiàn)“人物分離”創(chuàng)造了可能。

4.2.1 地下空間分層綜合開發(fā)

隨著“小街區(qū)、密路網(wǎng)”模式的推廣，道路用地比例將增加，在傳統(tǒng)的市政系統(tǒng)建設(shè)模式下地塊內(nèi)由于機房、人防與停車空間占較大比例，可開發(fā)建筑面積將進(jìn)一步縮減，施行管線綜合、建設(shè)綜合管廊的難度也更大。在更多智慧應(yīng)用場景的驅(qū)動下，地下空間將具有更豐富的功能。雄安新區(qū)在容東片區(qū)提出地下空間的共構(gòu)聯(lián)動、統(tǒng)籌建設(shè)，規(guī)劃由地下綜合管廊、地下軌道交通以及地下停車、公共服務(wù)、公共活動空間等構(gòu)成的三層地下空間系統(tǒng)，在綜合管廊建設(shè)中采用與環(huán)隧共構(gòu)、與環(huán)隧并行、與“夾層和物流層”共建三種結(jié)構(gòu)[19]，實現(xiàn)地下空間內(nèi)多種功能的共存。綜合管廊作為地下空間的一部分，可與地下軌道交通、地下道路、地下停車、地下物流、地下環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)等等同步規(guī)劃、共同建設(shè)。未來，多種功能有望共同構(gòu)成地下“綜合運營層”，實現(xiàn)地下空間的統(tǒng)一規(guī)劃、綜合開發(fā)與智慧運營，充分利用道路地下空間，釋放更多空間給人們。

4.2.2 地下物流運輸系統(tǒng)

地下物流系統(tǒng)通過以清潔能源為動力的自動導(dǎo)引車（AGV）、膠囊小車、卡車等運載工具，以單獨或編組形式在地下隧道、管道空間中實現(xiàn)全自動、全天候運輸。近年，雄安新區(qū)、上海、北京城市副中心等地均在規(guī)劃中提出探索利用地下空間構(gòu)建智能物流系統(tǒng)，預(yù)留地下物流通道。該場景的規(guī)劃一方面需結(jié)合運輸線路等級考慮空間需求，例如支線運輸可結(jié)合綜合管廊、地下軌道交通建設(shè)或利用閑置地下隧道等現(xiàn)有空間，增加物流運輸功能，社區(qū)末端運輸可通過樓宇內(nèi)自動化的物流管道最終配送到戶，根據(jù)國內(nèi)外對地下物流車的設(shè)計[20]，建議物流艙管道管徑控制在2m左右。另一方面，在不同等級運輸管道的轉(zhuǎn)折點需要設(shè)計轉(zhuǎn)運設(shè)施，居住區(qū)內(nèi)可劃分配送分區(qū)并利用綠地及社區(qū)服務(wù)中心的地下空間等設(shè)置節(jié)點倉用于末端配送轉(zhuǎn)運，結(jié)合無人物流配送實現(xiàn)“人物分離”和“送貨上門”的地上地下一體化貨運網(wǎng)絡(luò)。

4.2.3 地下環(huán)衛(wèi)運輸系統(tǒng)

利用氣動運輸技術(shù)，垃圾可在密閉管道里以氣動的方式進(jìn)行自動化運輸。該技術(shù)適用于居住和商業(yè)密集區(qū)、醫(yī)院和大型場館等公共建筑，以及其他對環(huán)境要求較高的新建區(qū)域。規(guī)劃中需考慮地下管道和垃圾場站的規(guī)劃。結(jié)合地下真空垃圾運輸技術(shù)的平均輸送距離和垃圾量規(guī)模，管道管徑應(yīng)為500mm，管道長度1.5km，可在綜合管廊內(nèi)預(yù)留垃圾主管的管道艙，分區(qū)設(shè)置壓縮分揀站，并預(yù)留與各地塊連接的管道接口，后期根據(jù)地塊開發(fā)進(jìn)度逐步建設(shè)支管（見圖3）。在未規(guī)劃地下綜合管廊的地區(qū)建設(shè)可在道路綠化帶、公園綠地及遠(yuǎn)離學(xué)校、居住區(qū)的綠地下預(yù)留地下主管和垃圾場站的空間。地下垃圾場站可結(jié)合現(xiàn)有環(huán)衛(wèi)停車場建設(shè)，未來亦可結(jié)合共享交通中心、社區(qū)服務(wù)中心、綜合能源微網(wǎng)中心等空間共建。

圖3 地下環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)運輸方式示意圖——以上海南大地區(qū)的研究為例

5 結(jié)語

城市空間與技術(shù)相互作用、相互影響，技術(shù)的發(fā)展將在實體空間中衍生出更多智慧城市應(yīng)用場景。本文通過探討在智慧應(yīng)用場景驅(qū)動下空間規(guī)劃設(shè)計如何與技術(shù)相適應(yīng)，提出相關(guān)策略和參數(shù)，從規(guī)劃設(shè)計的技術(shù)上為未來智慧城市項目建設(shè)提供參考。智慧城市規(guī)劃中需對相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)有所預(yù)判，考慮其對空間的影響，為未來建設(shè)提供留白，讓城市的“聰明智慧”不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)的先進(jìn)性上，更體現(xiàn)在用智慧的技術(shù)手段解決城市問題、營造舒適宜人的城市空間、提高居民的生活質(zhì)量和幸福感。