龙瀛：大数据在城市设计中的应用（附演讲视频）
来源：北京城市实验室BCL
今天为大家分享的是2022国地云讲堂期间清华大学建筑学院龙瀛老师在“智慧+”专场分享的《大数据在城市设计中的应用》报告，本文内容根据现场录音整理而来（已经本人审阅），欢迎大家学习与交流。
清华大学建筑学院研究员、博士生导师龙瀛演讲
第四次工业革命背景下，新兴技术对城市生活和城市空间都产生着深远的影响。手机信令、公共交通刷卡记录等大数据新兴技术为认知、改变和创造未来城市空间提供了重大机遇。新数据多以精细化尺度覆盖大量城市，能够对城市的物理空间和社会空间进行更为精细深入和全面广泛的刻画，对城市设计特别是总体城市设计的现状分析和方案生成都具有重要的支撑作用。
数据增强设计（Data Augmented Design、DAD）规划设计方法是一种在新的数据环境下，基于模型工具集，结合不同异构数据源的提取、分析以及预测，进行针对城市规划设计各环节的数据支持，最终达到提高规划方案的合理性、创新性以及弹性的规划结果。
DAD的内涵
数据增强设计是以定量城市分析为驱动的规划设计方法，通过精确的数据分析、建模、预测等手段，为规划设计的全过程提供调研、分析、方案设计、评价、追踪等支持工具，以数据实证提高设计的科学性，并激发规划设计人员的创造力。
它是现有规划设计体系（标准、法律、法规和规范等）下的一种新的规划设计方法论。数据增强设计不是艺术设计的背叛者，而是强调定量分析的启发式作用的一种设计方法，致力于减轻设计师的负担而使其专注于创造本身，同时增强设计结果的可预测性和可评估性，我们认为数据增强设计属于继计算机辅助设计、地理信息系统和规划支持系统之后的一种新的计算机辅助规划设计手段模式。
DAD的特点
数据增强设计通过简单直接的方法，充分利用传统数据和新数据，强化规划设计的方案生成或评估的某个环节，易于推广到大量场地同时，兼顾了场地的独特性。其特点主要体现在：
①可应用性：直接面向规划设计实践。
②多维度：一种将空间属性与社会经济数据结合的模型。
③精细化：强调对背景的精准理解，并建立不同的组合模式。
④因地制宜：通过了解定量关系来创造更好的人和环境的关系。
⑤虚拟世界与现实世界结合：多角度了解场地的核心问题。
⑥集智：众包众规，网络化的公众参与。
⑦设计方法工具化：定量关系成为设计原点。
⑧设计任务量化：基准效应将成为设计任务和目标。
⑨可追溯、可评估：后续的效应将不断地强化或者纠正。
DAD与传统规划设计的差异
数据增强设计是从定量分析指向具有实证基础的个性的具体方案，辅之以定量论证以及公众参与等决策机制，最终形成规划设计干预的成果。其与传统的规划设计过程存在多个维度的差异。
DAD的流程
作为基于定量城市分析的实证性空间干预，数据增强设计包括前期分析、 评价、成果要求以及参与性决策等环节，将影响规划设计实践的所有相关利益主体，包括规划设计师、规划管理部门以及公众等。
在数据增强设计框架内，大覆盖且高精度的城市数据克服了传统规划设计在不同尺度上的匹配衔接困难的问题，将空间效应置于同一分析尺度；同时通过城市数据分析方法和模型，提炼最适当的城市设计要素，并考虑规划法规和上位规划作为控制因素的要求；最终在方案设计中结合个人知识和判断生成设计方案。设计方案进一步被数据化并根据评价情景计算不同的评价结果。经过这一流程，城市设计方案被不断优化并最终达到科学性、可行性、时效性以及美学性的复合要求。
DAD三种范式
数据增强设计的应用场景涵盖了规划设计的公共整合、生活方式、虚拟参与、情景比较、城市微创、尺度归一、利益分配、感知城市、社会整合等方面，可以分为存量型DAD、增量型DAD、创造型DAD三种范式。
①存量型DAD。通过利用多种方法，从多重角度对已建成城市空间及人群行为的新数据进行分析，识别多尺度、多类型的城市空间与人群活动，从而发现场地问题、挖掘场地特征，最后通过植入传感器采集市民大数据，搭建公众参与平台，实现规划设计的实时监督。
在青岛，以公共空间特质评价为关注对象，评估不同维度的空间品质，包括通透度、复杂度、可意象化、围合度、人性化尺度等，全面客观地评价公共空间特质，形成公共空间优化策略。
青岛市中心城区总体城市设计
在苏州姑苏区，基于街景图片，分析了姑苏区的公共空间设计质量及失序水平，识别出城市“脏、乱、差”的明显的区域，形成城市总体提升路径建议，支持城市更新。
苏州市姑苏区城市更新规划
在遵义，依托大数据，围绕街道、商业区、公园绿地、广场、文化设施等空间媒介，进行公共空间品质与活力探索。
遵义市城市总体规划（2017-2040年）
在鹤岗，针对现有资源枯竭型城市数据覆盖度不高、更新缓慢或者不及时、采集成本高昂的问题，建立了面向人本尺度环境的城市感知数据自主采集技术体系，并从宏观、中观、微观三个维度，提出具体应对措施与参考案例。
鹤岗：资源枯竭型城市空间分析
关键技术及应用研究
②增量型DAD。通过选择世界知名的新城作为案例城市、量化空间要素、识别空间城市的优秀基因、归纳空间模式，最后应用于场地设计，实现场地的优秀案例借鉴。
在雄安，以量化案例借鉴方法，对全球知名城市中心区的建成环境进行分析，识别空间城市的优秀基因，为雄安新区总体城市设计提供借鉴参考。
雄安新区总体城市设计
在通州，量化案例城市的交通组织、路网特征、开放空间分布、建筑肌理、城市功能分布等要素，得到城市布局图，支持通州新城总体城市设计。
通州新城总体城市设计
③创造型DAD。针对未来居住、未来工作、未来交通、未来憩息。通过拥抱先进前沿技术，注重智能化基础设施的应用，关注空间组织形式的变化，从而创造出符合未来技术趋势的居住、工作、交通及游憩空间。
在黑河，开展未来城市专题工作，进行面向未来人居模式的一些探索。
黑河国土空间规划：未来城市专题
除了工程实践，龙瀛教授团队近几年还参与了上海、福州、贵州义龙多个城市的竞赛活动，围绕数据增强设计的存量型、增量型、创造型三种DAD范式进行了相关探索。
2016上海城市挑战赛“数联衡复，优活代谢”
2017上海城市挑战赛“数联影动，幸福番禺”
2018上海城市挑战赛“永不落幕的展览”
2018上海城市挑战赛“自愈城市”
2018福州海岛工作坊“Smart ‘O’”
义龙未来城市设计国际竞赛
龙瀛教授认为，数据增强设计经历着不断演变的一个过程，从传统的强化空间或设施干预，到强化感知运营管理，再到强化孪生建模再现。未来，以强化孪生建模再现为路径的未来型数据增强设计将会有更多的发展空间，数字创新将融入物质空间和社会空间，与场所营造、空间干预一同促进空间的可持续。
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