规划问道
数据精英年终大冲刺开车啦！
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赛事简介
为贯彻落实《省科协关于实施直属企业科协建设发展助力行动的通知》文件精神，推动企业科技进步和技术创新，在湖北省科学技术协会指导下，由湖北省城市规划协会、湖北省规设计研究总院科学技术协会共同主办，广东国地规划科技股份有限公司、洛阳众智软件科技股份有限公司共同协办，华中科技大学、武汉大学、中国联通智慧足迹、上海启信宝、城市数据派等单位提供技术和媒体支持的首届“楚天杯”城市模型技能竞赛，经专家组评审，经过激烈角逐，共产生优秀成果第一名1席，第二名2席，第三名5席。
“楚天杯”第二届城市模型技能竞赛正在火热报名中（点此查看第二届详情）。本届竞赛不设地域限制，欢迎相关行业领域科研院所研究人员、高等院校教师与学生、企事业单位技术人员等参赛。本次城市模型设计竞赛基于城市时空大数据分析技术、数字孪生技术、城市信息模型（CIM）技术、三维设计技术等开展跨区域、跨流域研究，鼓励基于动态演示软件进行项目展示。
首届大赛成果汇总
以下全部获奖成果的下载方式：
关注城市数据派微信公众号，在微信公众号对话框中输入 241029，即可获得全部获奖成果的PDF下载方式。
第一名：
《城市中心区阴影区识别与消解机制研究——以武汉市中心城区为例》
第二名：
《人本主义下融合街景与多源数据的城市街道“微更新”潜力评估》
《宜荆荆都市圈的产业发展特征及规划应对——基于企业大数据的分析》
第三名：
《基于系统动力学的“宜荆荆”都市圈农产品流通产业链协同规划模型》
《基于韧性综合评估的城市规划研究》
《武汉大道数字孪生仿真决策原型平台》
《基于多源大数据的武汉城市圈空间发展格局与协同机制研究》
《基于游客偏好的城市公园品质提升与优化策略研究》
优秀成果：
《城市三维空间形态演进特征与驱动因素分析–以武汉市主城区为例》
《城市存量空间公共服务设施与土地利用适配决策支持系统》
《基于GIS的襄阳都市圈生态安全格局识别与整治修复研究》
《流空间视角下湖北省城市网络特征识别及优化》
第一名成果展示
《城市中心区阴影区识别与消解机制研究——以武汉市中心城区为例》
城市空间的“不平衡不充分”发展已成为许多城市特别是特大城市空间演变的显著特征之一，也成为制约城市高质量发展的关键瓶颈之一。紧邻城市中心区出现的以“低开发强度、零散公共服务设施、低档业态、老旧建筑形态”等为主要特点的城市阴影区是城市空间“不平衡不充分”发展的一个具体写照。
本研究构建了一套城市阴影区量化识别模型，运用城市地理空间定量识别方法和动态网络分析方法，对城市阴影区空间边界进行精细化识别，定量解析城市阴影区的空间特征，可为城市更新改造、盘活和利用城市存量空间提供参考。
随着城市的快速扩张与空间结构的日益复杂化，越来越需要城市空间结构的精细化识别为城市规划提供依据。本研究应用了多种模型，包括等值线算法、城市功能区识别算法、复杂网络分析模型、K-means聚类，可广泛应用于城市中心识别、功能区识别、网络结构分析、城市要素集聚特征分析等。
另外，随着城市治理理念的创新和信息技术的发展，数字城市建设成为城市精细化治理的必要手段，传统数据采集手段难以适应现代城市规划及管理的要求。本研究将多源数据应用于城市空间分析，包括了POI、手机信令、人口热力等城市大数据，为大数据在城市规划中的应用提供参考。
第二名成果展示
《人本主义下融合街景与多源数据的城市街道“微更新”潜力评估》
街道空间承载了人们日常出行、交流和活动的功能，是居民社会交往的公共场所，也是人们感知城市的基本要素。从现有研究来看，目前基于街景图像数据在街道单元中的研究，主要聚焦于街道空间品质评价和街道场景语义预测两个方面。
① 街道空间品质评价
在街道空间品质研究中，人与街道之间产生的联系主要通过“空间使用”进行产生，作为使用者与被使用者的人与街道是不能被忽视的两个重要主体。因而对空间品质的评价可以分为主观与客观不同方式。
在主观评价方面，通常基于不同年份的街景图片进行识别、对比，让行人进行停留意愿的主观打分。主观评价法一定程度能够反映人与街道之间的联系，但无法精细、准确的刻画使用者对街道空间的感受。
对于客观评价法，现有研究通常基于城市设计质量评价体系，从围合性、人性化尺度、通透性、整洁度和可达性等层面建立指标体系，利用梳理统计方法对街道空间品质进行评价，从而定量、准确、细致地刻画街道空间使用者的主观感受。
② 街道场景语义预测
街道场景语义预测指的是通过寻找街景图像中的规律，利用“视觉要素”如车辆、广告牌等进行街道潜在属性如收入水平、年龄结构的挖掘。街景图像记录的是城市中的物理环境，并且与街道的非视觉属性通常存在一定关联。因此，其潜在属性是可以结合城市空间物质属性被预测的。
基于人视角的街景图像数据挖掘能够一定程度上实现对社会的精细化感知。目前在城市风貌、步行指数、安全性等方面许多学者进行了研究，通过街景数据建立模型量化的手段越来越多，其推理结果的精度也逐渐提升。但如何利用街景图像与多源数据耦合分析，识别街道“微更新”潜力，深挖视觉要素与社会经济因素之间的内联逻辑，从而起到规划决策支持作用，仍有较大的提升空间。
③研究的意义
作为增量扩张转向存量优化阶段的一种重要途径，街道“微更新”如何在规划实践中突破高精确、低成本和长序列的难点，是规划决策者面临的主要困难之一。因此，本文尝试提出一种耦合街景图像与多源数据的机器学习模型，研究街道尺度下更为精细化的“微更新”潜力空间分异规律、视觉要素与社会经济因素之间的内在关联逻辑，从而辅助规划决策者更好地判断不同微更新类型的差异，并针对性地指导后续的“微更新”改造工作方向。
第二名成果展示
《宜荆荆都市圈的产业发展特征及规划应对——基于企业大数据的分析》
本研究以宜荆荆都市圈企业大数据为研究基础数据，结合团队长期的产业规划经验总结，以增长极理论、区位熵理论和产品森林理论为依托，分别对都市圈内各产业的空间分布、专业化程度和邻近度等特征进行分析，然后从系统化视角，运用欧式距离，将产业分析独立的三大板块组成一个有机整体。总体来看，本模型具有以下特点：
（1）模型简单易操作
无论是产业集聚度分析的密度公式、产业专业度分析的区位熵公式、产业邻近度分析的城市吸引力公式，还是将三大模块有机联系起来的欧式距离公式，都有相应的理论支撑，在规划领域均有广泛应用，而且公式简单，运算不复杂，操作也较为便捷。
（2）模型灵活推广性较强
本模型虽然以企业注册资本和企业个数作为基础指标，但考虑到大数据获得的难度，部分参数也可以用其他指标替换，比如：若未有企业大数据，也可通过产业总产值、营业收入等指标代替。另外，考虑到产业规划政策导向特征显著，模型中还设置了政策参数，后期可以通过政策因子的引入，使产业规划更加契合地方发展的需要，从而使模型更具实用性、推广性。
（3）模型的科学性较强
从产业集聚度、产业专业度、产业邻近度以及最终的产业综合竞争力分析结果看，基本反映了宜荆荆都市圈内各县市区的产业发展特征，具有一定的科学性。如造纸印刷产业重点分布在荆州、公安两地，且比较优势明显，装备制造产业重点布局在长江沿线，宜昌市的化工医药产业实力较强，旅游业重点分布在宜昌市西部县市等。
第三名成果展示
《基于系统动力学的“宜荆荆”都市圈农产品流通产业链协同规划模型》
模型设计的特点：
由于组成农产品流通产业链的元素不仅数量庞大而且种类繁多，并且各元素之间的关系十分复杂，同时农产品从生产到销售的互动在时间上也有一定的滞后性，从而使两者之间的互动关系更难把握，而系统动力学是分析研究信息反馈系统的学科，在探索这类直观上难以理解的复杂巨系统问题方面具有很好的优势。借鉴已有的研究结果，将系统动力学理论引入农产品流通产业链的发展研究中，通过建立系统动力学模型，进行政策变量的模拟仿真分析。
在引入“系统动力学”的理论到农产品流通产业链建设之外，还构建了优势农产品筛选三维模型，主要从地形地貌的适配性、农产品区位商、农产品品牌培育的战略导向，各农产品产量方面进行综合评价，形成可视化农产品选择模型，提供了区域优势农产品的综合选择路径和方法。除此之外，对农产品流通效率的测度，也选用了经典的DEA数据包络分析法。
在各类模型中应用的基础数据，大量来源于2015—2020年的宜昌统计年鉴、荆州统计年鉴、荆门统计年鉴等官方网站，同时也收集了部分网络信息，但是受限于更为准确和真实的农产品流通环节、农产品市场经济数据的获得，研究中各模型测评精度有待提升。
但是，相对于传统研究农业产业化的方法，本研究提供了定量研究和测评的思路，同时从更加系统的环节，建构各个要素之间的因果关联，从而找到农业产业化过程中的重点环节，作为政策的重点投入。
应用方向或应用前景：
对都市圈农产品流通产业链的建设以区域优势农产品的选择，到农产品流通效率的评价为基础，实现农产品流通产业链建设中的具体流通产品的细化和对现有流通效率及问题的分析，再应用结合历史数据，进行投入的仿真模拟，积极探索实现从优化产地——集聚交易——降损储运——特色加工——深挖消费的农业现代化产业链建设，创新提出了以“农产品专业市场”为抓手，衔接前后端，实现农产品“产区—市场—销区”的有效投入选择方案，以期为宜荆荆地区农业产业化发展政策的制定提供参考。
第三名成果展示
《基于韧性综合评估的城市规划研究》
本研究项目以基于雨洪灾害和紧急卫生医疗事件风险的韧性评价体系对实验区域的城市规划方案进行了韧性评估，具有以下特点：
（1） 建立城市信息模型
在研究过程中利用城市信息模型整合了多种模型和数据，并将规划数据、统计数据挂接到各类地物上，通过读取建筑模型、道路、地块等地物的属性，计算不同规划方案下整个区域的韧性水平。
（2） 利用仿真模拟评估灾害影响
本研究将降雨积水仿真以及风环境仿真计算运用在规划方案的比选中，通过计算结果反映城市内涝的积水情况，以及建筑群落和山体之间的风湍流情况，用积水过深面积占比等数据，为最优方案决策提供了较为科学的参考依据。
（3） 韧性评估结果同屏对比
能同屏对比两版方案的视觉效果，并以图表的形式显示两版方案的属性及韧性评估计算结果，为城市规划提供最优方案决策依据。
第三名成果展示
《基于多源大数据的武汉城市圈空间发展格局与协同机制研究》
都市圈作为多城市紧密联系的发展地区，不仅在区域发展中具有引领作用，也是推进新型城镇化进程的重要载体。在经济全球化和全球信息化的作用下，都市圈逐渐成为区域竞争与合作的重要形式。武汉城市圈是以武汉市为核心、以100km为半径、覆盖黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、天门、潜江等周边8个大中型城市的城市群落，因此该城市圈又称为“1+8”城市圈，是长江中游城市群重要的次区域城市群之一。
本项目采用多源大数据，系统刻画武汉城市圈9个城市在“流动空间”视角下的城市网络特征，借助神经网络方法挖掘各城市空间联系能力差异，探究武汉城市圈同城化发展路径。本项目特点如下：
（1）理论上丰富了我国城市与区域空间结构研究的理论体系。随着城市发展的不断成熟，到达一定阶段就会演化成一种新的空间形式——城市群。由于经济在各区域间发展的不平衡，出现了古典区位理论、增长极理论、核心—边缘理论、点—轴渐进扩散理论以及圈层结构理论共同构成区域空间结构理论体系。由于区域所处发展阶段不同、社会经济系统规模庞大，因此区域空间结构是动态变化的。本研究从复杂视角进行武汉城市圈内部联系及一体化程度的研究，并构建评价模型，有助于实现武汉城市圈发展情况的动态监测。
（2） 现有关于武汉城市圈内部联系及一体化程度的研究，多基于经济联系、通勤数据、物流网络等单一指标，少有研究从综合视角对各城市间复杂要素流动情况的系统刻画，无法揭示武汉都市圈的空间发展格局。本研究结合经济、交通、信息以及人口数据，统计城市间的流动强度，数据上利用多源关系型“流”数据，综合评判武汉城市圈一体化程度。
（3）研究方法上层层递进，构建基于多源大数据的武汉城市圈空间协同发展水平评价模型。首先结合社会网络分析、位序规模法则等方法，从网络结构、节点分布度对武汉城市圈一体化程度进行系统、动态刻画。其次，在9个节点城市空间联系能力分异的基础上运用Matlab进行学习和训练并建立自动化SOM分类网络模型，为武汉城市圈评价提供范本。
（4） 研究视角上聚焦中部都市圈，从综合视角刻画城市间的复杂流动系统。已有研究区域主要聚焦于全国尺度和长三角、珠三角、京津冀等较为成熟的城市群的网络演化特征，对中部地区都市圈缺乏关注。通过知网以“武汉都市圈”为题进行搜索，近10年仅有9篇学术期刊论文。本研究关注中部武汉城市圈，并融合多项流动指标，从综合视角进行评价。
第三名成果展示
《基于游客偏好的城市公园品质提升与优化策略研究》
城市公园作为城市公共空间与绿色基础设施的重要组成部分，城市公园的活力是城市居民对公园环境品质满意度的体现，营造城市公园活力可以有效提升城市公共空间品质，本研究试图通过不同尺度城市活力测度以及城市公园外部和内布影响因素分析，为城市公园规划与管理提供依据，提升城市公园活力。
（1）多源大数据支撑活力分析，量化评估游客偏好选择
本研究基于多源大数据的结合，主要采用了手机信令数据、高德地图POI数据及其他地理空间数据，充分利用和发挥不同数据类型的特征和功能，作为测度城市公园活力、外部或内部各类影响因素指标的数据支撑。基于高精度的手机信令数据，对大数据中所包含的人口规模、人口活动、娱乐人口特征等信息加以分析，通过参与式制图方式对人群活动行为的测度表征不同尺度城市公园活力。
（2）多维测度城市公园活力，提升城市空间游憩品质
在城市空间尺度上，选取武汉市主城区内市级、区级和专类城市公园为研究对象，将城市公园作为一个整体，对城市公园周边建成环境数据进行处理，包括了公园周边居住用地比例、公共服务设施用地比例、土地开发强度、不同业态设施密度、道路网密度、公共交通站点密度、居住人口密度及周边区域经济发展指数等指标，并利用地理加权回归（GWR）模型分析影响城市公园活力的外部影响因素及其空间异质性。
在城市公园尺度上，采用空间精度更高的手机信令数据对城市公园内部空间人群密度进行计算，得到城市公园内部空间活力分布异质性，利用地理探测器能够探测地理现象与影响因素区域空间分异性的特点，用于分析城市公园活力和内布自然环境因素与社会经济因素的影响机制研究。
优秀成果展示
《区域协同视角下“宜荆荆恩”城市群规划探索》
本研究对模型设计特点的总结如下：
（1）熵权-TOPSIS模型
本研究采用的熵权-TOPSIS模型是对熵权法和TOPSIS法（又称优劣解排序法）的结合。TOPSIS模型是一种常用的综合评价方法，能充分利用原始数据的信息，其结果能精确地反映各评价方案之间的差距。在多个研究对象的情况下，该模型计算灵活、方便，适合在评价类问题使用。但TOPSIS模型默认每个指标的权重是相同的，与实际情境下不同指标拥有不同重要程度的事实相悖。因此，为了弥补这一缺陷，本研究结合熵权法对指标进行赋权。
熵权法是一种客观赋权方法，该方法利用了熵表达信息量的特点。信息论中，熵可以度量数据所提供的有效信息量。如果一个指标在各评估对象之间的差异越大，其信息熵越小，则该指标信息量就越大，在评价中权重也就越大。熵权法挖掘了数据本身隐含的权重信息，避免了数据处理过程中主观性的不正确放大。
（2）城市联系度模型
本次研究所采用的城市联系度模型，其原理与引力模型类似，但受限于数据的缺失，仅采纳了人口迁徙流动规模和企业投资流动规模两项数据作为评价指标。引力模型一直是经济学中最成功的实证模型之一，该模型认为两个经济体之间的单项贸易流量与它们各自的经济规模成正比，与它们之间的距离成反比。借鉴该原理，本研究采用的城市联系度模型同样认为两个城市之间的联系度与他们之间的人口迁徙规模以及企业投资规模成正比。因为人口迁徙流动规模和企业投资流动规模两项指标本身已经将城市之间的距离考虑在内，因此本模型不含距离指标。
在案例实践方面，城市联系度模型的计算方法源自我院过往成功的项目案例，该模型的合理性、与模型应用的业务场景的匹配性以及计算结果的有效性已经初步得到了实例验证和专家的认可，并在本研究中得到了再次验证。
优秀成果展示
《城市三维空间形态演进特征与驱动因素分析–以武汉市主城区为例》
已有城市扩张驱动影响因素分析主要基于水平尺度(二维空间)展开，即仅分析城市水平尺度的扩张现状、影响。本文提出了较完整的城市三维尺度扩张问题研究范式：即在使用基础建筑景观指标获取城市三维空间形态演进特征基础上，界定城市水平与垂直尺度扩张模式，进而推断相应扩张类型背后的驱动影响因素。
现有针对城市三维空间扩张问题的研究，存在套用二维空间相关研究方法的问题。高度、容积率等传统指标的变化，仍被视为纵向尺度扩张的直接表现。本文在改进VHG指数的基础上，更为清晰的界定了水平与垂直扩张的状态边界，并基于指数计算结果量化分析驱动影响因素，明显更为合理。
优秀成果展示
《城市存量空间公共服务设施与土地利用适配决策支持系统》
一、理论创新
本项目梳理了过往针对公共服务设施优化的相关研究，发现与决策支持系统相结合的研究相当匮乏，本研究引入信息化与智能化，提高土地与公共服务设施适配的科学性，为该方向的学者提供一定参考与借鉴。并且通过对旧城空间公共服务设施和城市土地利用的研究，系统的阐述了土地利用与公共服务设施之间相互影响机制，提出了针对不同公共服务设施适配方式的差异化优化思路。
二、技术创新
构建了公共服务设施与土地利用双向适配决策支持系统的理论框架及技术流程，整合了人口预测、公共服务设施需求预测、公共服务设施均衡性评价、公共服务设施配置优化、土地利用优化等功能，提取了国家与各个地方城市公共服务设施配套规范与配置标准，从而实现了技术方法上的创新，为解决旧城地区公共服务设施与土地利用双向适配提供了技术支撑。
优秀成果展示
《基于GIS的襄阳都市圈生态安全格局识别与整治修复研究》
本文提出并研究了都市圈生态功能空间识别与整治的理论、技术、策略等难点，旨在解决优化都市圈生态文明协同建设问题，并以襄阳都市圈为例。
为实现上述目标，文章认为：准确的空间识别是科学整治的前提，信息技术是优化识别和整治的有效手段。进而在新技术和识别-整治的逻辑理解下，提出了“框架建立-技术优化-策略研究”的都市圈生态功能空间识别与整治优化思路。
优秀成果展示
《流空间视角下湖北省城市网络特征识别及优化》
本文通过探究在目前技术科技不断进步，流空间不断发展大背景下湖北省城市网络的各要素流的整体、层级、结构特性，对湖北省城市、结构、轴线特征进行识别，并初步探究各网络间相关性及影响因素，提出优化措施。不同于以往基于引力模型的城市网络仅仅考虑人口、GDP、空间距离对于城市间联系的重要作用，本文聚焦于流空间即物流运输、产业合作、列车、信息交流等各方面要素对于城市间联系的重要作用，进一步体现各类型信息技术综合作用下对于城市间联系的共性与异质性。
以上全部获奖成果的下载方式：
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原文始发于微信公众号（城市数据派）：【城市模型竞赛大揭秘】这些获奖作品究竟有何魔力？全部获奖成果分享给你！丨城市数据派
