规划问道
＃思考：
数字时代，城市公共服务设施规划如何迭代？
有款名叫《Cities：skylines》的游戏，玩家可以担任市长角色，切身体会设计和管理一座城市的兴奋和艰辛。游戏中有一套非常智能的城市信息平台让笔者记忆深刻，操作界面会向玩家反馈城市交通、教育、医疗等设施的实时运营状态，提示玩家伴随人口增减而产生的新需求和设施缺口，从而采取相应措施改善，来吸引更多的虚拟居民入住。
那么在真实世界中，城市规划和运营管理可否构建一个未来城市平台系统，让城市运营能感知、会思考、可进化、有温度？
▲《Cities：Skylines》游戏中的操作界面
玩家需通过城市管理界面查看城市设施布局、运行情况，来维持虚拟城市中居民的健康、就业、满意度等城市发展因素。（视频素材截取于Cities：Skylines游戏）
近年来，伴随大数据、人工智能等技术的迅猛发展，一些数字技术已深入城市生活，应用场景也融入城市公共设施规划和运营中。
在深规院数字城市设计研究中心，我们尝试利用数字技术探索研发孪生城市平台系统，通过整合跨领域、跨部门、跨业务的多元数据，构建一个城市智能决策中枢，更好服务城市管理、运营与决策。
结合龙华数字孪生平台、福田区整体城市设计、前海数字规划等系列项目的初步实践，本文与大家分享一下数字平台如何作为数字洞察、量算预测、规划决策的全流程智能工具，赋能更好的公共服务设施规划。
▼深规院·数字孪生平台_板块功能及效果概览
▼深规院·数字孪生平台_龙华数字孪生平台部分页面概览
数字洞察：
一站式城市公共服务设施核查与短板识别
摸清现状、规划设施的空间分布、运行情况和实际供需是公共服务设施规划工作开展的前提。传统规划开展前期都需安排大量人力进行现状设施点摸排、设施服务能力调研等费时费力的工作。数字技术的快速发展，基于静态数据调研及空间逻辑的传统设施规划方法面临着在广度和深度上的迭代升级。
在数字孪生城市平台，我们尝试通过对人群画像的多方面刻画（社会经济属性和出行特征），构建基于真实使用人群的智能分析中枢，了解设施实际使用人数、真实可达距离等，更精准识别市民对各类设施的真实使用状况、现状布局缺陷、规划设施是否错配等问题，研究结果反馈支持特定公共设施的规划设计。
▼福田区整体城市设计_三维数字底盘搭建
◎ 项目中构建的数字模型底盘对福田城区空间形态进行模拟（右图）,对福田区现状容积率、建筑高度和密度进行分析（左图）
◎ 结合城市活力与设施数据的洞察，为可持续城市活力营造提供数字方案
> 公共设施实时总览
基于三维地图，实现公共服务设施资产信息的高精上图，进行综合展示和分区管理。使用者可以实时获取相应范围（区、街道、社区等）的各类公共服务设施动态更新统计数据，并可图表化表达不同空间范围下的设施统计数据，从而更精准把握城市设施情况。
以龙华北站数字孪生平台为例，使用者可以通过点击信息栏轻松获得某学校的小学、初中办学规模数、实际在校生人数等动态信息。也可通过分区筛选功能，对不同区域的学校数据进行分类图表统计，区域间横向分析对比。
▼龙华北站数字孪生平台UI交互：现状设施实时数据查询
▼ 教育、养老、医疗设施一站式信息查询
> 公共设施规划预览
对不同类别的公共服务设施规划进行可视化呈现，支持按分析范围的空间检索、具体信息查询等功能。通过与现状设施的叠加对比分析，进一步辅助设施规划布局。
▼龙华北站数字孪生：
总览研究范围内规划设施点分布及点击查看具体信息数据
▼规划教育、养老、医疗设施一站式信息查询
> 公共设施动态覆盖度模拟
设施覆盖度是评价公服设施布局合理性的重要指标，指以设施点为中心，生活圈范围覆盖的居住用地占所有居住用地面积的比例。可结合分析区域内的人口画像、产业画像和交通因素等，为后期规划提升提供科学、可量算的研究基础。
▼福田区整体城市设计_数字底盘搭建
◎项目组对城市配套系统进行生活圈综合分析，将步行网络与公共服务设施叠加分析，生成设施生活圈可达性分析报告
传统规划对现状设施的覆盖度分析多基于调研数据单次计算获得。在数字孪生平台中，我们尝试构建固态计算模型，基于时段更新的公共服务设施数据和生活圈半径，结合路网数据集实时计算设施实际服务覆盖度，实现快速指标化显示。可以在UI界面直观呈现公共服务设施的实际服务范围覆盖程度。
以龙华北站数字孪生平台为例，通过点击选择设施类型，可以获取设施覆盖度图像，同时在右侧信息栏可支持按分区、街道、社区的分类筛选统计，生成相关统计数据列表和统计图。
▼龙华北站数字孪生覆盖度功能UI交互：
左侧面板点击设施类型，中央面板快速生成设施覆盖度模型，右侧面板显示覆盖度详细数据信息
▼教育、养老、医疗设施覆盖度一站式信息查询
> 公共设施动态供需模拟
公共服务设施现状供需调查是了解现状资源分配合理性的基础，可以辅助政府机构确定公共服务设施的提升改善计划。通过对供需关系的分析，提供决策依据，可以更直观判断设施布局的优先级和分配方式，优化公共服务设施的布局和规划。
▼宝安区新湖路空间品质综合提升规划：
结合人群画像的设施分布与供给分析
传统规划中通常采用实地踏勘、问卷调查、静态POI数据等方式进行抽样调查，以样本推测整体。
在数字孪生平台，我们尝试基于动态的实际服务人口画像和公共服务设施空间位置数据信息，实时反馈供需关系。通过点击不同分析层次，可以轻松计算公共服务设施供给与特征群体（如学龄群体、老年人、居住人口等）需求的匹配程度。此外，在信息展示栏，还可以获取供需缺口数据，以及不同分析口径下的横向对比表格数据。
▼龙华北站数字孪生设施供需UI交互：
左侧面板展示可供选择的教育、医疗、养老等各类设施，中央面板实时反馈区域供需情况，右侧面板展示详细信息。
▼教育、养老、医疗设施供需关系一站式信息查询
数字孪生平台结合动态更新数据，通过公共设施实时总览、规划预览、设施覆盖度分析、供需分析功能，为设计师、工程师、业主与城市管理者提供可阅读、可解释的规划工作底盘。
量算预测：
模型算法构建，对未来供需关系的前瞻预测
传统规划常基于静态数据进行预测模拟，对动态变化的现实情况反馈较差。在数字孪生平台，我们尝试结合动态人口分析需求端和供给端，通过实际供需关系来精准预测，提出高效配置布局公共服务设施的建议。基于动态数据和算法构建的数字模型能更精准预测未来的实际需求。
> 未来设施供需预测
未来设施供需预测可以帮助决策者提前概览因未来人口变化而产生的需求浮动，为未来的设施布局规划提供可量算的数据支撑，从而制定合理的规划和政策。
以龙华数字孪生平台教育板块为例。龙华区由于建区时间短，城市公共服务设施较为薄弱，学位供应量历史欠账较多，虽然近年通过新改扩建、借址办学、租赁办学等多种途径来缓解学位供需矛盾，但由于人口的快速增长，学位数量缺口仍然很大。
▼教育局官网、公众号反映的龙华教育设施紧缺问题
▼从数据可以看出，龙华比福田多约100万人，但是教育设施数量却小于福田区
政府部门、教育局的痛点在于实际人口数据获取难、定位难、处理难、预测难。每年的招生准备工作均需经过跨部门的数据申请、复杂重复的数据清洗与计算进行学位预测，很难对动态数据做出清晰直观的行动反馈。
在龙华数字孪生平台教育板块，我们尝试将繁琐流程平台化，实现跨部门的数据整合。将按时段动态更新的网格人口数据作为底层数据支撑，通过计算模型构建，在数字平台为相关部门直观呈现未来若干年秋季招生学位实时动态预警，从而合理规划近几年的教育设施布局和容量。同时提供按区、街道、学区、标准单元多尺度口径下的横向对比分析预测，实现多场景需求。
▼龙华北站数字孪生_教育设施画像信息大屏
◎ 根据时段更新数据预测未来秋季招生学位供需变化趋势，提前预警学位不足区域。
▼龙华数字孪生平台-教育设施板块UI交互
◎学位供给预测：
实时掌握学位供给趋势。结合现状公办、民办学校学位数据及未来新建学校学位数据，对未来秋季招生学位供给进行动态预测。
◎入学学龄人口预测：
实时掌握入学学位需求。以现状实际服务人口数据为基础，考虑新增居住楼盘、新增产业等人口变化因素，推测未来秋季招生入学学龄人口数。
◎学位供需预测：
对未来报名情况做出预警，以提前优化教育设施配置。结合学位供给和入学学龄人口，动态测算学位供需情况。
> 建设项目交通影响预测
建设项目交通影响评价预测可以在项目设计阶段，根据基础的设计指标数据轻量化获得建设项目对道路网产生的交通压力，以此作为方案调整或是提升道路交通设施的决策依据。
▼ 新湖路空间品质提升_结合街道功能的交通运行情况评估
◎我们尝试结合规划定位，综合分析建设项目可能产生的交通需求，做出提前应对措施，减少交通拥堵，营造持续的社区活力
在龙华北站数字孪生平台，我们尝试构建建设项目交通影响模型，对规划方案可能引发的交通压力做出提前预警，从而作为提升道路建设规划和优化公共交通网络的依据。
▼评价范围划定：
以规划建设方案范围线为基础，系统按照相关技术标准自动划定交通影响评价范围，支持进一步的手动修正，计算背景交通服务水平。
▼交通需求预测：
根据项目建设规模意图，参考技术标准及相同性质用地现状出行率，预测生成建设项目交通需求量。
▼交通影响评价：
结合现状OD数据，对交通生成量进行分配预测模拟，预测每个路段在方案建成后的交通服务水平，与背景交通服务水平进行对比，生成交通影响评价结果。
规划决策：
人机交互验证，可精准修正的科学行动建议
将数据洞察和规划预测的数据结果转换为具体的行动建议能更好地量化结论，方便做出更明智、更科学的规划决策。比如描述现状某地缺少2400个初中学位，不如说建议新建1所48班初中补齐学位缺口，这样更为通俗易懂。
传统规划常通过人工对规划方案数据进行单次模拟呈现，服务于决策探讨。在孪生平台系统，我们尝试基于动态更新的多元数据，实现多情景即时模拟、评估不同方案的优劣、验证决策可行性、了解不同设计方案的各种社会经济效应等。
> 设施覆盖度优化模拟
在设施紧缺区域布局设施应该着重考虑市民的真实可达性，通过在三维底盘点击新增设施，系统会自动计算其生活圈覆盖的实际距离（如小学按10min、初中按15min步行时间计算），在显示界面直观呈现设施布局前后的覆盖度情况，同时提供量化数据表格。通过多次模拟、修正，分析设施覆盖率提升情况，择优选择最佳布局方案。
▼ 覆盖度优化界面
◎点击新增设施，图像化显示覆盖度差异，并且提供量化表格
> 新增设施类别、数量及用地需求决策
数字洞察、量算预测的设施供需缺口应该采取什么样的具体行动进行优化提升？在数字孪生平台中，我们尝试结合前期预测，将设施缺口转换为具体建设项目，并且其需要新建的数量、用地面积也一目了然。同时，结合动态更新的人口、设施数据，智能中枢都能即时反馈最新的行动建议。
如根据现状办学规模及学位缺口，智慧中枢能快速告知需要新建的学校类型、数量及用地面积。以龙华数字孪生平台教育板块为例，经过数据洞察现状供需，智能决策中枢建议在全区寻找0.48-0.75km²的用地，新建29所36班小学和4所48班初中来补充现状中小学学位缺口，改善现状学位供需矛盾。
▼ 龙华数字孪生平台教育设施供需预测数据大屏
> 新建设施辅助规划选址
建议的具体设施应该布局在什么地方？在数字孪生平台中，我们尝试建立一套完整的用地适配潜力评价体系，让智能中枢计算最优地块选项，适配新建设施所需区位及用地规模，进一步提升设施选址决策的科学性，辅助业务部门科学谋划布局设施资源的未来建设。
以龙华数字孪生平台用地潜力评价板块为例，平台参考动态更新的地块土地权属、地块面积、现状建筑年限、建筑质量、容积率等地块建筑信息，结合人口、设施、交通等方面的辅助信息，对地块进行多维度用地适配潜力评估，从而为所需设施落地提供最优的规划选址建议。
▼ 龙华数字孪生平台用地潜力适配评估UI界面
◎适配公共服务设施用地的辅助规划选址工具
> 设施初步方案体块生成
建议的具体公共服务设施应该以什么样的空间姿态与周边环境融合？在数字孪生平台中，我们尝试结合建议设施类型、建设规模、路网数据、地块数据以及相关控制性参数，如容积率、建筑密度、用地性质、建筑限高等，通过研发算法自动生成建议设施地块的城市设计三维模型方案。
此功能可直观将决策建议表达为空间体块，为项目决策提供直观可视的三维几何载体，辅助完成公共服务设施规划决策流程。
▼ 龙华数字孪生平台
◎自动生成建筑体块UI界面，右侧可以查看方案相关详细信息
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可量算、可预测、精准修正的设施规划和运营
在数次的项目实践中，我们尝试利用人工智能技术，通过构建数字平台显像化利用动态数据资产，服务规划管理、规划设计与开发主体，创造一个即时反馈、服务决策会商的平台和管理工具。
未来城市，是人、地与资源自主联动的智慧姿态，随着数字科技的不断发展，结合具体应用场景需求，与数字平台契合的公共服务设施规划流程还将不断升级迭代，我们期待有更多人参与，探索无数的城市“新可能”……
本文转自“深规院设计所”
供稿/编审
供稿：城市设计研究所
编辑：何瑜
校审：李晨
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原文始发于微信公众号（UPDIS共同城市）：数字平台赋能：公共设施规划的量算、模拟与修正
