大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧城市空間規(guī)劃方法探討

饒瑛琦

摘要：文章深入探討了大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧城市空間規(guī)劃的方法與策略。首先介紹了大數(shù)據(jù)和智慧城市的基本內(nèi)涵，剖析了大數(shù)據(jù)如何成為智慧城市發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而提出了在智慧城市建設(shè)中如何通過大數(shù)據(jù)技術(shù)來優(yōu)化空間規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展，提升市民的生活質(zhì)量，并通過對(duì)大數(shù)據(jù)的基本內(nèi)涵和智慧城市特點(diǎn)的分析，討論了空間規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)方法，以及基于“一張圖”的IT系統(tǒng)的具體實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；智慧城市；空間規(guī)劃；數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)可視化；Hadoop；GIS

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.04.061

中圖分類號(hào)：TU984.113? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編碼：1672-7274（2024）04-0-03

Exploration of Spatial Planning Methods for Smart Cities in the Era of Big Data

RAO Yingqi

（Digital Guangdong Network Construction Co.， Ltd.， Guangzhou 510000， China）

Abstract： This article delves into the methods and strategies of smart city spatial planning in the era of big data. Firstly， the basic connotations of big data and smart cities were introduced， and how big data has become an important driving force for the development of smart cities was analyzed. Then， it was proposed how to optimize spatial planning， achieve sustainable development of cities， and improve the quality of life of citizens through big data technology in the construction of smart cities. Through the analysis of the basic connotations of big data and the characteristics of smart cities， the construction methods of spatial planning platforms were discussed， And a specific implementation plan for an IT system based on a single diagram.

Keywords： big data; smart city; space planning; data processing; data visualization; Hadoop; GIS

1? ?智慧城市的基本內(nèi)涵

智慧城市借助現(xiàn)代信息技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施，包括智慧社區(qū)、智能交通系統(tǒng)、智能醫(yī)療系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。智慧城市強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的重要性，通過數(shù)據(jù)的收集、分析和利用，為城市決策提供科學(xué)支持。

當(dāng)前，從交通流量到環(huán)境污染，從市民需求到資源分配，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策正成為城市管理的核心。智慧城市通過智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各個(gè)方面的智能管理。例如，智能交通信號(hào)燈根據(jù)交通流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)時(shí)間，優(yōu)化交通流動(dòng)；智能垃圾桶自動(dòng)檢測(cè)垃圾填充度，提供有效的垃圾收集方案。智慧城市注重社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，通過合理的城市規(guī)劃、資源利用和環(huán)境監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)城市的綠色、低碳和高效發(fā)展。

2? ?智慧城市空間規(guī)劃要求與特點(diǎn)

智慧城市空間規(guī)劃在大數(shù)據(jù)時(shí)代呈現(xiàn)出一系列新的要求和特點(diǎn)，以適應(yīng)不斷變化的城市環(huán)境和日益復(fù)雜的社會(huì)需求。

（1）可持續(xù)性要求。智慧城市空間規(guī)劃需要更加注重城市的可持續(xù)發(fā)展。隨著城市人口的不斷增長(zhǎng)而自然資源有限，如何合理規(guī)劃城市用地、提高能源效率、減少環(huán)境污染成為智慧城市空間規(guī)劃必要的考慮因素?？臻g規(guī)劃要能夠在滿足當(dāng)前需求的同時(shí)，為未來留下足夠的發(fā)展空間，確保城市可持續(xù)地發(fā)展下去。

（2）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策支持。在智慧城市空間規(guī)劃中，數(shù)據(jù)扮演了重要的角色。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以收集、整合、分析各種類型的數(shù)據(jù)，為決策提供更加全面和準(zhǔn)確的信息?？臻g規(guī)劃需要充分利用這些數(shù)據(jù)，從而制定更具科學(xué)性的決策。

（3）創(chuàng)新性要求。智慧城市空間規(guī)劃需要富有創(chuàng)新精神，創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在技術(shù)上，還包括了城市設(shè)計(jì)、功能區(qū)劃等方方面面。如何將創(chuàng)新引入空間規(guī)劃，使得城市更加獨(dú)具特色，成為一個(gè)具有活力和創(chuàng)意的地方，是智慧城市規(guī)劃的一大挑戰(zhàn)[1]。

3? ?大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧城市空間規(guī)劃的方法

智慧城市空間規(guī)劃在大數(shù)據(jù)時(shí)代獲得了新的方法和工具，以更好地滿足城市可持續(xù)發(fā)展的需求。

3.1 空間戰(zhàn)略方法

空間戰(zhàn)略方法是指基于大數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)，制定城市未來發(fā)展的空間布局和方向的策略。這一方法強(qiáng)調(diào)長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃，以滿足城市可持續(xù)發(fā)展的需要。首先，需要收集各種類型的數(shù)據(jù)，如人口數(shù)據(jù)、交通流量、環(huán)境質(zhì)量等。這些數(shù)據(jù)可以來自傳感器、移動(dòng)設(shè)備、社交媒體等渠道。其次，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成一個(gè)全面的城市數(shù)據(jù)集。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)性和趨勢(shì)，為未來的城市發(fā)展提供線索?；跉v史數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，可以建立模型來預(yù)測(cè)未來城市發(fā)展的趨勢(shì)。這些模型可以用于模擬不同的發(fā)展場(chǎng)景，幫助制定更具前瞻性的規(guī)劃策略?；跀?shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)結(jié)果，制定城市未來發(fā)展的空間戰(zhàn)略。這包括規(guī)劃不同功能區(qū)的分布、交通網(wǎng)絡(luò)的布局、綠地和公共設(shè)施的設(shè)置等?？臻g戰(zhàn)略并非一成不變，隨著城市發(fā)展和數(shù)據(jù)的不斷更新，需要不斷地對(duì)空間戰(zhàn)略進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以確保其與城市實(shí)際情況保持一致。

3.2 空間規(guī)模預(yù)測(cè)方法

空間規(guī)模預(yù)測(cè)方法是通過大數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)未來城市不同功能區(qū)域的規(guī)模和需求，以指導(dǎo)合理的城市規(guī)劃和資源配置。這一方法有助于避免過度擴(kuò)張或資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的空間規(guī)劃。首先，收集與城市發(fā)展相關(guān)的各種數(shù)據(jù)，如人口增長(zhǎng)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、土地利用情況等。這些數(shù)據(jù)來源可以包括政府統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、移動(dòng)設(shè)備數(shù)據(jù)、社交媒體數(shù)據(jù)等。其次，基于收集到的數(shù)據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型來預(yù)測(cè)未來的城市發(fā)展趨勢(shì)。常用的模型包括時(shí)間序列分析、機(jī)器學(xué)習(xí)算法等。這些模型可以根據(jù)不同功能區(qū)域的特點(diǎn)，預(yù)測(cè)人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等方面的變化。利用建立的模型，對(duì)不同功能區(qū)域的未來規(guī)模進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如，預(yù)測(cè)商業(yè)區(qū)的人流量、住宅區(qū)的人口增長(zhǎng)等。這可以為城市規(guī)劃提供預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，幫助決策者制定更具針對(duì)性的規(guī)劃策略。預(yù)測(cè)結(jié)果可能受到多種因素的影響，因此進(jìn)行敏感性分析是很有必要的。通過調(diào)整模型參數(shù)或輸入數(shù)據(jù)，評(píng)估不同因素對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響程度。最后，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)城市規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化。也可以根據(jù)不同功能區(qū)域的預(yù)測(cè)需求，合理規(guī)劃土地用途、交通布局、基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置等，以實(shí)現(xiàn)資源的合理配置和空間的高效利用。

3.3 空間規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)方法

空間規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)是通過構(gòu)建空間規(guī)劃“一張圖”數(shù)據(jù)資源體系，整合匯聚空間規(guī)劃基數(shù)轉(zhuǎn)換成果數(shù)據(jù)、各類專項(xiàng)規(guī)劃成果數(shù)據(jù)、影像底圖數(shù)據(jù)等，形成空間規(guī)劃“一張圖”的大數(shù)據(jù)資源，為智慧城市空間規(guī)劃全周期管理提供統(tǒng)一的底圖、底數(shù)。基于“一張圖”，結(jié)合智慧城市空間規(guī)劃實(shí)際業(yè)務(wù)需要，開發(fā)空間規(guī)劃平臺(tái)，滿足智慧城市空間規(guī)劃的具體管理、審批、運(yùn)作、展示需求。以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為保障、數(shù)據(jù)資源為基礎(chǔ)、指標(biāo)模型為核心，構(gòu)建集規(guī)劃編制、成果審查、規(guī)劃實(shí)施、實(shí)施監(jiān)管為一體的智慧城市空間規(guī)劃全周期數(shù)字化管理系統(tǒng)平臺(tái)，為空間規(guī)劃全流程作業(yè)提供輔助支撐。數(shù)據(jù)一張圖基于強(qiáng)大的IT系統(tǒng)承載，綜合了數(shù)據(jù)收集存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化以及數(shù)據(jù)影響等功能[2]。

4? ?大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧城市空間規(guī)劃“一張圖”建設(shè)

“一張圖”是智慧城市空間規(guī)劃的承載方式，支撐實(shí)踐中的一系列措施，以實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展和提升市民生活質(zhì)量。構(gòu)建一體化的大數(shù)據(jù)的IT系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“一張圖”的重中之重，只有這樣，才能有效地收集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)，支撐智慧城市空間規(guī)劃的運(yùn)作。智能城市的數(shù)據(jù)是多方面性的，是海量的，是動(dòng)態(tài)變化的。數(shù)據(jù)收集需要兼顧準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性指標(biāo)；海量的數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)和分析帶來巨大的挑戰(zhàn)。在做好這些數(shù)據(jù)底座后，數(shù)據(jù)的可視化也非常重要。數(shù)據(jù)可視化是提高規(guī)劃人員可視化規(guī)格的基礎(chǔ)。有了這些完整的數(shù)據(jù)基座，才能構(gòu)建多種多樣、多領(lǐng)域的應(yīng)用功能。復(fù)雜的IT系統(tǒng)一般使用分層和模塊化系統(tǒng)架構(gòu)。本節(jié)詳細(xì)說明如何構(gòu)建規(guī)劃“一張圖”系統(tǒng)。

4.1 基于分層架構(gòu)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)收集、處理和分析城市空間規(guī)劃相關(guān)的數(shù)據(jù)，為政府和規(guī)劃部門提供科學(xué)決策支持，同時(shí)提高城市空間的利用效率和居民生活質(zhì)量。平臺(tái)可采用分層技術(shù)架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層和應(yīng)用層。數(shù)據(jù)采集層負(fù)責(zé)從各種數(shù)據(jù)源獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，如地理信息數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)處理層對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、整合和預(yù)處理，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層采用分布式文件系統(tǒng)，如Hadoop，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效存儲(chǔ)和訪問。應(yīng)用層則面向用戶提供可視化的界面和交互方式，以便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和分析。

4.2 核心功能模塊建設(shè)

系統(tǒng)包含四個(gè)核心功能模塊：地理信息管理模塊、規(guī)劃設(shè)計(jì)模塊、智能分析模塊和公眾參與模塊。地理信息管理模塊負(fù)責(zé)城市空間信息的錄入、更新和維護(hù)，為其他模塊提供準(zhǔn)確的地理信息數(shù)據(jù)。規(guī)劃設(shè)計(jì)模塊基于地理信息數(shù)據(jù)和城市規(guī)劃原則，對(duì)城市空間進(jìn)行模擬和設(shè)計(jì)，為城市規(guī)劃提供參考方案。智能分析模塊利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)城市空間數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，為政府和規(guī)劃部門提供決策支持。公眾參與模塊則提供一個(gè)平臺(tái)，讓公眾參與城市規(guī)劃過程，提高城市規(guī)劃的民主性和科學(xué)性。

平臺(tái)的數(shù)據(jù)來源主要包括公開的政府?dāng)?shù)據(jù)、商業(yè)數(shù)據(jù)和社會(huì)數(shù)據(jù)。政府?dāng)?shù)據(jù)包括城市規(guī)劃、交通、環(huán)境等部門的數(shù)據(jù)，商業(yè)數(shù)據(jù)包括房地產(chǎn)、交通流量等數(shù)據(jù)，社會(huì)數(shù)據(jù)則包括社交媒體、公共調(diào)查等數(shù)據(jù)。同時(shí)，平臺(tái)還將通過與各類數(shù)據(jù)源建立合作關(guān)系，獲取更多更全面的數(shù)據(jù)，為城市空間規(guī)劃提供更加全面的數(shù)據(jù)支持。

平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)可以政府部門和社會(huì)合作方式，共享數(shù)據(jù)資源和技術(shù)能力，提高平臺(tái)的技術(shù)和服務(wù)水平；可通過社交媒體、公共宣傳等途徑，提高公眾對(duì)平臺(tái)的認(rèn)知度和使用率。平臺(tái)需要注重用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過友好的交互界面、清晰的數(shù)據(jù)展示和個(gè)性化的服務(wù)，讓用戶能夠方便快捷地獲取所需數(shù)據(jù)和信息。同時(shí)，平臺(tái)還需要提供多語(yǔ)言服務(wù)和幫助文檔，以滿足不同用戶的需求和習(xí)慣。

4.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)與技術(shù)選型

實(shí)現(xiàn)上述功能，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，基于模塊化完成系統(tǒng)建設(shè)。按照系統(tǒng)預(yù)期的功能，系統(tǒng)將主要包含三類核心模塊：數(shù)據(jù)模塊、展示模塊、應(yīng)用模塊。

（1）數(shù)據(jù)模塊包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)三個(gè)模塊。數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)從各種數(shù)據(jù)源獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，如地理信息數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、整合和預(yù)處理，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用分布式文件系統(tǒng)，例如，可以考慮使用Hadoop、Elasticsearch、ArcGIS等技術(shù)和工具。

（2）可視化展示模塊提供交互式地圖和數(shù)據(jù)可視化工具，使得用戶能夠更直觀地查看和理解城市空間規(guī)劃的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。例如ArcGIS、QGIS等GIS系統(tǒng)，用于展示地理信息數(shù)據(jù)和進(jìn)行空間分析；Web前端技術(shù)、GUI工具等，用于提供用戶交互界面。

（3）應(yīng)用層模塊提供可視化的界面和交互方式，以便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和分析。其包含多個(gè)模塊?？臻g分析模塊利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)對(duì)城市空間數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示和分析，為規(guī)劃師和決策者提供空間分析的輔助工具。人口統(tǒng)計(jì)模塊通過對(duì)人口數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，提供對(duì)城市人口分布、流動(dòng)和變化的深入了解。交通規(guī)劃模塊集成交通數(shù)據(jù)和交通規(guī)劃算法，提供交通規(guī)劃和管理工具，例如，評(píng)估交通流量、預(yù)測(cè)擁堵情況和優(yōu)化路線規(guī)劃。環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊收集并分析環(huán)境數(shù)據(jù)，包括空氣質(zhì)量、噪聲水平、水質(zhì)等，以幫助相關(guān)部門監(jiān)測(cè)和改善城市環(huán)境質(zhì)量。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊收集并處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如交通攝像頭數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)等，以提供實(shí)時(shí)城市交通狀況和其他相關(guān)信息的更新。

這些模塊只是城市空間規(guī)劃平臺(tái)可能包含的一些功能，具體根據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和需求會(huì)有所不同，可參考本文上述分析對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展。

5? ?結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代為智慧城市空間規(guī)劃帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，通過合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，城市規(guī)劃者可以更好地解決城市發(fā)展中的問題，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展和為市民提供幸福生活。未來，隨著科技的不斷進(jìn)步，智慧城市空間規(guī)劃將持續(xù)不斷地創(chuàng)新和發(fā)展，為城市帶來更美好的未來?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 馬長(zhǎng)鳳，吳文波．基于大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧城市空間規(guī)劃方法分析[J]．居業(yè)，2021（3）：32-33.

[2] 王夢(mèng)婕．大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧城市空間規(guī)劃方法與相關(guān)研究[J]．通訊世界，2020，27（11）：215-216.