清華大學(xué)：新城市科學(xué)：技術(shù)、數(shù)據(jù)、變革與應(yīng)用

2023年4月11日@南京大學(xué)新城市科學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)2工業(yè)革命電話、汽車大型計(jì)算機(jī)地理信息系統(tǒng)信息通訊技術(shù)田園城市城市生明日之城邊緣城市多中心全球城市全球城市區(qū)域2001人居環(huán)境科學(xué)大都市區(qū)地理學(xué)1826重力模型社會(huì)物理學(xué)18908投入-產(chǎn)出模型芝加哥學(xué)派中心地理論區(qū)域科學(xué)元胞自動(dòng)機(jī)信息學(xué)、生物學(xué)19505城市動(dòng)力學(xué)Forrester1969離散選擇模型空間投入-產(chǎn)出模型1960s微觀模擬模型勞瑞重力模型1964宏觀、靜態(tài)、自上而下、均衡混沌理論流空間理論復(fù)雜巨系統(tǒng)空間/地理復(fù)雜性基于主體的模型元胞自動(dòng)機(jī)基于主體的模型城市增長(zhǎng)模型總體動(dòng)態(tài)性總體動(dòng)態(tài)性圣塔菲研究所高級(jí)空間分析中心感知城市實(shí)驗(yàn)室城市信息學(xué)實(shí)驗(yàn)室未來城市實(shí)驗(yàn)室北京城市實(shí)驗(yàn)室2013新城市科學(xué)專業(yè)「新城市科學(xué)」法的對(duì)抗、多學(xué)科目標(biāo)：更可持續(xù)、更韌性、更宜居3城市科學(xué)的發(fā)展演變4Bct城市科學(xué)的發(fā)展演變個(gè)“大建筑”,需要在時(shí)空的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中看待打破“規(guī)劃是一種對(duì)城市元素的機(jī)械混合”說法bp“因此，實(shí)際上出現(xiàn)了城市bp地進(jìn)行比較?！眕2695城市科學(xué)的發(fā)展演變城市的整體屬性是涌現(xiàn)的，而不是各部分(交通、綠地、產(chǎn)業(yè)等分系統(tǒng))的簡(jiǎn)單總和地理信息系統(tǒng)，地全球網(wǎng)絡(luò)社會(huì)理環(huán)境的復(fù)雜性城市及其復(fù)雜性城市和城市化規(guī)模法則ScalingLawsSociety&ComplexityComplexity紐·卡斯特爾David0'SullivanMichealBattyLuisM.A.Bettencournt復(fù)雜系統(tǒng)理論Self復(fù)雜系統(tǒng)理論與城市相關(guān)部分發(fā)展歷程簡(jiǎn)圖2020城市科學(xué)的發(fā)展演變·技術(shù)背景：傳感器、智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能V.D=p▽×H=J+(大)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)人工智能四次科學(xué)范式的發(fā)展新城市科學(xué)的提出區(qū)域科學(xué)及城市經(jīng)濟(jì)學(xué)系統(tǒng)整理，并建立在復(fù)雜科學(xué)新城市科學(xué)是利用過去20至25年內(nèi)發(fā)展出來的新技術(shù)和新方法，基于復(fù)雜性理論的城市科學(xué)，體現(xiàn)離散視角8第四次工業(yè)革命背景下出現(xiàn)一系列以信息通信技術(shù)為代表的新興技術(shù)大數(shù)據(jù)云計(jì)算Bct新數(shù)據(jù)新技術(shù)新方法新數(shù)據(jù)新技術(shù)新方法新的城市科學(xué)大數(shù)據(jù)+開放數(shù)據(jù)新城市的科學(xué)新空間新設(shè)施新布局新要素3未來城市新服務(wù)新活動(dòng)新的城市科學(xué)新的城市科學(xué)：城市實(shí)驗(yàn)室●基于大數(shù)據(jù)、開放數(shù)據(jù)的城市認(rèn)知●基于主動(dòng)感知自主采集數(shù)據(jù)的城市刻畫推動(dòng)城市空間對(duì)人群行為的推動(dòng)城市空間對(duì)人群行為的人行為的空間規(guī)律人與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)人·新數(shù)據(jù)=大數(shù)據(jù)+開放數(shù)據(jù)研究使用頻率高研究使用頻率一般●研究使用頻率較少。研究幾乎還未使用具有相似特征的空置土地和非空置土地的例子—SelectStratify.Label(jpg)Export圖片城市主義高度認(rèn)可基于體現(xiàn)客觀世界和主觀認(rèn)知的大規(guī)模圖片進(jìn)行量化城市研究，認(rèn)為圖片是一種在短期的未來將得到高度重視的城市數(shù)據(jù)源，是對(duì)已有多源城市數(shù)據(jù)的重要補(bǔ)充。得分無變化(0)有變化(1或2)街道立面立面顏色立面材料/裝飾街道立面的變化是有效的手機(jī)信令數(shù)據(jù)是手機(jī)用戶與發(fā)射基站或者微站之間的通信數(shù)據(jù)，產(chǎn)生于手機(jī)的位置移動(dòng)、打電話、發(fā)短信、規(guī)律性位置請(qǐng)求等。這些數(shù)據(jù)提取人群的年齡、消費(fèi)狀態(tài)、移動(dòng)路徑等信息，對(duì)小區(qū)內(nèi)的人群屬性及其生活空間進(jìn)行了更細(xì)粒度、多維度的刻畫。圖5小區(qū)社會(huì)屬性指標(biāo)分布情形 延AO Areallcitieswithsimilarurbanformornot?RedefiningcitieswithubiquitouspointsofinterestandevaluatingthemwithA新方法(大數(shù)據(jù)+開放數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)可視化(GeoHey、Tableau、Mapbox、D3.js等)遠(yuǎn)程視覺感知平臺(tái)建成環(huán)境虛擬審計(jì)平臺(tái)/在線系統(tǒng)性社會(huì)觀察互聯(lián)網(wǎng)調(diào)研特點(diǎn)舉例基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自然語言分析可以對(duì)各類社交網(wǎng)絡(luò)中的評(píng)論語句進(jìn)行采集、匯總、分析，識(shí)別其中的關(guān)鍵信息，并將其對(duì)應(yīng)到城市空間中。南鑼鼓巷真的連鎖店越來越多了，哈根達(dá)斯，鮮果時(shí)間之類的都來湊熱鬧，已經(jīng)沒有只有在這里才能猜到的好吃的感覺了，等啥時(shí)候文宇也沒了，我就再也不會(huì)來了!!!北京·南鑼.主題的先臉參數(shù)的出現(xiàn)棍率文件i用詞j文件i用詞j的主題主題t各用詞的出現(xiàn)棍率用詞的先驗(yàn)參數(shù)Q(=t)j=1.….Vi=1,…,MφβBERT預(yù)訓(xùn)練語言模型Nx甄選建筑或城市規(guī)劃專業(yè)背景的審計(jì)員對(duì)圖片內(nèi)容進(jìn)行不同指標(biāo)的打分(人工審計(jì)),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市空間的多維度評(píng)估。——大數(shù)據(jù)有的時(shí)候是大規(guī)模人力的數(shù)據(jù)分析調(diào)停車場(chǎng)(片區(qū))建和建用地比例與情形G休閑設(shè)施pnsnypd環(huán)境品質(zhì)EnvironmentalQuality共藝末/裝置比例M觀設(shè)計(jì)美真度/(ObjectDetection)imageembeddingmaskpointsbox新方法：基于在線研究代替?zhèn)鹘y(tǒng)調(diào)研照片查詢的公眾參與互動(dòng)平臺(tái)：可以對(duì)不同地點(diǎn)的各類設(shè)施和空間(過街設(shè)施、步行空間、兒童活動(dòng)空間等)留下幫助規(guī)劃師提高線下調(diào)查和統(tǒng)計(jì)(例如人流量、車流量)效率的工6主動(dòng)感知行人活動(dòng)數(shù)據(jù)行人活動(dòng)數(shù)據(jù)個(gè)人活動(dòng)記錄/城市環(huán)境數(shù)據(jù)各類App和小程序地點(diǎn)標(biāo)注數(shù)據(jù)、評(píng)論文本數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)眼動(dòng)儀無人機(jī)手持式檢測(cè)儀(PM2.5檢測(cè)儀、噪音儀、氣味檢測(cè)儀等)作◎主動(dòng)城市感知網(wǎng)絡(luò)作◎h33.7℃62.3%電66.7%可負(fù)擔(dān)性(如房?jī)r(jià))噪聲新技術(shù)：主動(dòng)城市感知需求為導(dǎo)向和基于傳感器的數(shù)據(jù)收集和相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，以更好地了解城市研究、規(guī)劃中的建成、自然和社會(huì)環(huán)境甲醛攝像頭TVOC(總揮發(fā)性有機(jī)化合物)氣味溫度二氧化碳噪聲潮濕度煙霧手持Wi-Fi定位系統(tǒng)可以記錄人們?cè)诮ㄖ臻g中的時(shí)空位置，描繪人的行為軌跡。在人流量監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，Wi-Fi監(jiān)測(cè)設(shè)備還可以根據(jù)信號(hào)值強(qiáng)弱繪制人流熱點(diǎn)/熱區(qū)圖。設(shè)備信號(hào)范圍通常直徑為25m。AP*-10APAP#-11路由器編碼時(shí)間客戶端mac信號(hào)強(qiáng)度00fb652018-08-1416:05ddfcaf00fb682018-08-1416.05ddfcaf新技術(shù)：利用穿戴式設(shè)備技術(shù)研究不同環(huán)境要素(如城市綠化)的暴露程度穿戴式設(shè)備包括各類可直接穿在身上或是整合到用戶的衣服或配件的便攜式的設(shè)備，如智能手環(huán)、智能手表等。因其可以利用人機(jī)交互記錄佩戴者的身體狀態(tài)(如心率)、使用情況(如步數(shù)，GPS定位)和使用環(huán)境(如相機(jī)),被越來越多地用于人本尺度的環(huán)境數(shù)據(jù)采集和研究中。穿戴式相機(jī)穿戴式相機(jī)穿戴式設(shè)備Chest機(jī)eClipPedometer穿戴式相機(jī)Retrievepedestriansandstayingpeople ABECDABECDNa技術(shù)+變革新興技術(shù)、人和城市空間的互動(dòng)關(guān)系智能建造路徑2:技術(shù)直接影響城市空間形態(tài)智能建造移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)70.4%,我國(guó)手機(jī)網(wǎng)城市生產(chǎn)與服務(wù)迭代產(chǎn)品與服務(wù)產(chǎn)品包含信息產(chǎn)品(以傳播信息為目的)、耐用品(多次使用、壽命較長(zhǎng))及易耗品(易損易耗)等。使得大量原本作為服務(wù)場(chǎng)所的城市物部分傳統(tǒng)服務(wù)能夠全天候自助化地向店/書店等，使得服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)按需對(duì)城市空間的影響：信息流影響下的空間組織形式轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)城市改變資涼調(diào)度協(xié)作供給&匹配需求新城市物質(zhì)流：物流、人流(交通流)能量流：水、電、氣等的流動(dòng)(能源流)信息流：數(shù)字信息流物理空間：建成環(huán)境、自然環(huán)境社會(huì)空間：人的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)信息空間：數(shù)字孿生空間、元空間但數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的、基于“流”特征的物居?。簠^(qū)位結(jié)構(gòu)變化與功能重組由于無人駕駛、無人機(jī)等技術(shù)發(fā)展，居住或分散至郊區(qū)年份2009—2018年寧杭街區(qū)尺度不同住宅類型的空間分異程度辦公：區(qū)位結(jié)構(gòu)變化與功能重組·新創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)空間集聚：創(chuàng)新要素將重塑和優(yōu)化片區(qū)空間結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)空間趨向集聚，并與科研設(shè)計(jì)/研發(fā)/培訓(xùn)物流物流物流創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)空間演變生產(chǎn)+物流—+宿舍+配套——+居住+商業(yè)+綠地+辦公+設(shè)計(jì)/研發(fā)/培訓(xùn)——+休閑+文化+信息+展示企業(yè)在辦公空間需求方面的態(tài)度辦公空間研究：辦公空間變化的外部性通過對(duì)現(xiàn)有空間的更新，促進(jìn)了城市的可持續(xù)發(fā)展，更新低利潤(rùn)的城市空間并且更有效地利用建筑空間。聯(lián)合辦公空間的六個(gè)典型室內(nèi)空間分布人北京中心區(qū)聯(lián)合辦公空間的分布、項(xiàng)目規(guī)模、新建/更新現(xiàn)狀交通：區(qū)位結(jié)構(gòu)變化與功能重組·負(fù)外部性：自動(dòng)駕駛可能會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生負(fù)面的影響，如刺激出行需求和加劇城市蔓延等。各城市相關(guān)參數(shù)如何受到自動(dòng)駕駛汽車的影響休閑：區(qū)位結(jié)構(gòu)變化與功能重組·網(wǎng)絡(luò)區(qū)位影響：算法與評(píng)價(jià)使商業(yè)空間選址和需求發(fā)生改變·金角銀邊草肚皮轉(zhuǎn)向酒香不怕巷子深開盲盒一般的空間體驗(yàn)不起眼但受歡迎的城市空間不起眼但受歡迎的城市空間城市中“不起眼”的餐廳休閑空間研究：空間布局規(guī)律外賣店鋪(左)和實(shí)體店鋪(右)核密度空間分布三維同比例對(duì)比兩類店鋪銷量空間分布與道路可達(dá)性的關(guān)系的轉(zhuǎn)變影響了不同的城市空間結(jié)構(gòu)和的現(xiàn)象，如共享住宅、靈活辦公、共享車輛等分o新城市空間的系統(tǒng)性綜述體現(xiàn)為集中與分散趨勢(shì)并存的現(xiàn)象，如共享住宅等，他們具有特定的位置偏好具有雙重效應(yīng)(17%),正外部效應(yīng)(45%)和負(fù)外部效應(yīng)(38%)Spatialrepresentation信息通信技術(shù)對(duì)城市功能空間影響的定量總結(jié)新城市空間的國(guó)內(nèi)相關(guān)研究工作基于新城市科學(xué)創(chuàng)造未來城市傳統(tǒng)城市科學(xué)與城市規(guī)劃/設(shè)計(jì)的關(guān)系20世紀(jì)50年代左右的城市規(guī)劃繪圖方式Leontket(CelularGowthModel)Indlex,Plces.Whatn(LandCoverChaage引起學(xué)者和決策概念提出應(yīng)用有限應(yīng)用有限方法蘭迪斯(Landis)110]CUF/CUF-2元胞自動(dòng)機(jī)(cellularautomata)吳縛龍(Wu)[12]元胞自動(dòng)機(jī)，層次分析法克洛斯特曼(Klosterman)閃基于規(guī)則的土地適宜性分析艾倫(Allen)基于規(guī)則的土地適宜性分析沃德爾(Waddell)微觀模擬(microsimulation),知識(shí)推理(knowledge-based逐漸發(fā)展挑戰(zhàn)基于“新城市科學(xué)”支持面向未來的創(chuàng)造新的城市科學(xué)：利用新數(shù)據(jù)、新技新的城市科學(xué)：利用新數(shù)據(jù)、新技術(shù)、新方法認(rèn)知城市現(xiàn)狀城市空間利用新城市科學(xué)利用新城市科學(xué)創(chuàng)造未來城市城市城市空間量化借鑒識(shí)別案例基因庫(kù)新城市的科學(xué)：理解新生活新行為理解新生活新行為并總結(jié)空間規(guī)律未來城市設(shè)計(jì)：空間干預(yù)、場(chǎng)所營(yíng)造與數(shù)字創(chuàng)新空間干預(yù)物理層面與社把控合作把控合作合作合作把控合作把控未來城市(空間)創(chuàng)造把控合作把控合作合作合作把控合作把控技術(shù)輸出組織運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理調(diào)度管理作饋合作參與未來城市建設(shè)/設(shè)計(jì)的幾股主要力量雄安新區(qū)“千年大計(jì)”雄安新區(qū)“千年大計(jì)”基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的孿生城市Al智慧島城市運(yùn)營(yíng)管理居住空間研究：空間布局規(guī)律由于共享居住平臺(tái)面向的對(duì)象更多為短途旅行的游客，其房源多集中在市中心區(qū)域(GurranandPhibbs,Quattroneetal.,2016);有創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的地區(qū)，靠近大學(xué)、旅游區(qū)和公交車站的地區(qū)(Quattroneet靈活限速系統(tǒng)通勤時(shí)段，行人與無人駕駛徹底隔離，提高無人駕駛的行駛速度。4非通勤時(shí)段，以行人為主，人群密度較高時(shí)，將限速設(shè)置為15km/h以下。島內(nèi)交通銜接2城市大交通銜接電梯的使用時(shí)間，避免聚集大量人群等候電梯。甲板智慧teamLab甲板智慧teamLab不同典型應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的案例數(shù)量光電投影光電投影屏幕顯示機(jī)械機(jī)器機(jī)械機(jī)器自動(dòng)化新能源新能源能源轉(zhuǎn)化Associati物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)TransactionsinUrbanData,●UrbanScienceLandissttutsjuLijnesfisndwnhepanwlwtoneveweboooUnwnt.Oinbiineksimydsimin,dnuuEDITORIALBOARDyNotDt.MngLongWsbalsNkrgunirity相關(guān)學(xué)位項(xiàng)目類型院校院系學(xué)位/科系杜克大學(xué)跨學(xué)科數(shù)據(jù)科學(xué)碩士弗吉尼亞大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)碩士哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)碩士數(shù)據(jù)科學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算數(shù)據(jù)科學(xué)碩士康奈爾大學(xué)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)科學(xué)系專業(yè)研究碩士城市設(shè)計(jì)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)建筑學(xué)院計(jì)算設(shè)計(jì)理學(xué)碩士