「MPIC」观点|第七届大都市规划国际咨询会专家发言摘录(四)
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2024年12月8日至9日,第七届大都市规划国际咨询会(MPIC)在上海国际会议中心召开。作为自然资源部和上海市的重要合作事项,咨询会致力于打造成为国际大都市间规划咨询交流的重要传播共享平台和推进“上海2035”总规实施的国际性战略谋划平台。本届会议以“大都市发展:创新与变革”为主题,系统研讨谋划更宜居、更韧性、更智慧的大都市规划发展路径。
为更好学习借鉴国际经验,强化全球视野、战略思维和专业能力,经《上海城市规划》杂志编辑部整理,将分四期发布参加会议的专家观点。相关联的内容已经过专家本人授权发布。
在数字智能城市的建设中需要一种特殊的智能——空间智能(GI),即从空间数据中提取信息和知识,并用于管理和设计世界的能力。GI是2014年由SuperMap提出来的。相关概念还有1996年Gartner提出的商业智能(BI)、1956年达特茅斯会议(Dartmouth Conference)上提出的人工智能(AI)等。
我们提出空间智能金字塔,五层中最基础的是地理空间可视化,往上依次为地理空间感知、地理空间决策、地理空间设计、地理空间控制。空间智能软件包括遥感影像处理软件、遥感影像解译软件、测绘成图软件、实景三维建模软件。当然,主体还是GIS基础软件,即GIS平台软件。
空间智能软件的6大技术体系可总结为BRT-IDC。这里简要讲述与智慧城市管理相关的两个技术:新一代三维GIS技术和地理空间AI技术。
一是新一代三维GIS技术。它有6个特点:全空间数据模型、二三维一体化、“视算”一体化、Web3D与游戏引擎一体化、开放数据格式、开发者ECO。(1)全空间数据模型。空间数据的概念模型包括3类:对象模型、网络模型和场模型。对象模型是对象化的、离散的,包括点线面、体两类,如BIM。网络模型是连续线状的,包括二维和三维的网络模型。场模型是连续的,包括二维和三维场模型。(2)二三维一体化。二维GIS、三维GIS原来是分离的,我们根据实际的需求做了空间数据模型一体化、数据存储管理一体化、软件形态一体化,还有多端渲染、交互、输出一体化。(3)“视算”一体化。“视”是空间可视化,“算”是空间分析计算。在Web上做3D材质渲染和玻璃幕墙渲染的效果很好,能结合业务系统实现更多的空间分析算法。也可结合仿真软件,做车辆行驶对高架桥的受力影响分析,做水流体流形、流量及冲击力的仿线D与游戏引擎一体化。未来Web3D一定会替代游戏引擎,但目前Web3D的可视效果还比不上游戏引擎,所以我们用一套数据、一套软件,兼顾两类需求,在游戏引擎插件里做可视化的应用,用Web3D引擎做业务管理的应用。(5)开放数据格式。2023年自然资源部发布了测绘行业标准《空间三维模型瓦片数据格式》。(6)开发者ECO。一是基于平台的开发商够不够多,二是能使用该平台的研发人员够不够多。选择生态能力强的三维GIS平台软件,为系统的扩展性和三维数据更广泛的应用留出余地,无疑是明智之举。
二是地理空间AI技术。AI分为两类:专用人工智能(Narrow AI)和通用AI(AGI)。谷歌的DeepMind Team把AI的成熟度分成五级:一级是初始级,相当或优于无经验者;二级是熟练级,超过50%熟练者;三级是专家级,超过90%熟练者;四级是大师级,超过99%熟练者;五级是超人类级,超过100%熟练者。在专用人工智能里,围棋AlphaGo打败了世界冠军,它是L4级,但它若到L5级时,人类完全没有办法与它抗衡。最接近通用AI的是ChatGPT,现在处于L1级,它会一本正经地“胡说八道”。
空间智能Geospatial AI是GI和AI的交集。2024年SuperMap提出了AI GIS 2.0技术体系,把AI的模型打包成一个地理空间AI技术底座,叫做SuperMap AIF,包括AI三维数据处理与分析、AI遥感影像处理、AI流程工具、AI遥感影像解译、AI空间分析、AI图像生成、AI知识管理与生成、AI图像与视频分析,在这个底座上再开发桌面、软件服务器软件、门户网站,包括移动端和各个行业的应用系统。
目前有5项关键技术由SuperMap AIF支撑。(1)遥感影像智能解译。遥感解译大模型 SuperMap LIM提升了分类精度,使地物分类更准确。(2)智能化遥感影像生产。AI影像匹配技术提升了异源影像匹配精度,AI语义辅助几何处理提升了几何处理精度,遥感影像拉花变形自动化检测大幅节约了人工,AI DSM算法提升了纹理缺乏区域的完整性和平滑度。(3)三维模型AI自动化构建。对于35 km²范围内的5 300个建筑,AI自动化构建LOD 2.0三维模型只需20 min。(4)地理空间智能体。即Geospatial AI Agent。它能理解用户的自然语言请求,通过独立思考、规划并分解任务,调用相关空间智能软件API来达成目标。(5)空间规划AI生图。有建筑规划设计、古典园林、景观设计、科幻创意等多种预设生图风格,并以光影、线稿、轮廓、深度、色彩等助力生图可控。
测绘工作主要有4件事:一是测定,把规划蓝图转化为“实景画”;二是采集、表述,通过空间信息采集,把地球“搬回家”,实现物理世界在数字空间的精准映射,达到数字孪生;三是通过时序化的采集处理,实现对自然地理要素和地表人工设施演变的监测;四是提供时空信息服务,通过构建“物联、数联、智联”的城市数字底座,全面支撑城市全域数字化转型,赋能高水平质量的发展。
上海测绘从1950年建立城市坐标系统至今,经历了模拟、数字、信息化和智能4个阶段。上海市城市空间基准建设是所有规划、建设最重要的定位依据,包括高程系统和平面控制系统。
上海基础地形图发展经历了4个阶段:1980年代以前,是以小平板、小笔尖为代表的模拟测绘阶段;1987年开始以全站仪+电子平板为代表的数字化测绘阶段;2006年上海地理空间框架开始建设,标志着进入信息化测绘阶段;2017年全国第一个新型基础测绘试点在上海落地,进入以空地一体的传感技术和智能提取为代表的智能化测绘阶段。
测绘赋能绿色低碳、改革创新、开放包容、幸福温情、安全韧性5个方面。(1)测绘赋能绿色低碳。利用多模态遥感数据优势,助力绿色空间生态发展,践行“双碳”愿景。如以多模态遥感影像开展树种精细化调查监测、林地生物量估算与NPP反演,打造近零碳足迹时空信息演化分析平台。(2)测绘赋能改革创新。测绘地理信息既是数字基础设施又是重要数据资源,为数字中国构建时空基底。2024年11月25日上海市测绘院与上海数据交易所联合成立“时空地理数据行业创新中心”,为高质量发展提供丰富的数据要素保障。(3)测绘赋能开放包容。《威海倡议》提出,让开放包容成为城市的特色底蕴。秉持尊重差异、包容多元,推动城市开放与合作,促进文化交流与融合,共创更美好的城市未来。我们用地图传承海派文化,用地图温暖人文之城,开发了海派文化系列地图,用地图语言绘出海派文化,赋能开放包容。(4)测绘赋能幸福温情。2014年以来,上海市测绘院从空间标准设计、智能数据采集、精准落图表达、社区监测分析、规划实施评估等构建“15分钟社区生活圈”全龄友好地图体系,内容涵盖宜居、宜业、宜养、宜学、宜游等覆盖社区的公共设施。(5)测绘赋能安全韧性。利用测绘地理信息技术构建“认识灾害—强化治理—韧性评价—预案重建”一体的空天地海网防灾减灾和韧性体系。利用时空信息,构建从风险感知、异常分析、模拟推演、风险监测应急响应的智能决策体系,形成区域凝视卫星、连续监测卫星、动态普査卫星序列,构建全灾种、全要素、全过程应急卫星立体观测体系。开展“通导遥”一体化应用关键技术攻关与示范工程建设,提升卫星监测预警能力。
在数字经济加快速度进行发展的今天,时空大数据作为新兴的生产要素,正慢慢的变成为推动社会进步的重要的条件:在数据获取上,由视觉感知走向机器感知;在数据处理上,由人工处理走向智能处理;在保障内容上,由成果提供走向要素保障;在服务方式上,由信息服务走向知识服务。
土耳其安卡拉大学不动产开发和管理学院教授,国际测量师协会(FIG)前副主席
在城市环境日益复杂的背景下,传统二维地籍系统在应对现代城市化挑战方面存在局限。目前,全球一半以上人口居住在城市地区,预计到2050年,这一比例将达到2/3,城市已成为经济稳步的增长中心,GDP产值占全球的70%。然而,快速城市化也带来了巨大挑战,大约10亿人居住在非正规定居点,弹性城市系统构建需求突显。
三维地籍技术在推动先进土地管理、城市规划和智慧城市应用中很重要。使用这一些技术,可以在一定程度上完成精准的三维制图和数据分析,这对可持续发展、灾害韧性和高效治理至关重要。最新研究指出,法律、技术和制度框架需要加以整合才能成功实现三维地籍管理。
土耳其在地籍管理现代化方面,积极做出响应《茂物宣言》(Bogor Declaration)和《地籍2034愿景》(Cadastre 2034 Vision)等全球战略文件。智慧城市旨在通过整合技术、可持续发展和数据驱动治理来提升城市生活品质。通过三维地籍,可对土地和建筑进行三维建模,更有效地推动产权关系管理、城市规划、灾害管理和能源规划。通过整合环境、基础设施和地产数据,三维地籍奠定了打造韧性城市、高效智慧城市的基础。
土耳其智慧城市政策的发展始于《2003–2023国家科学与技术政策战略文件》(2003–2023 National Science and Technology Policies Strategy Document),最初侧重于智慧交通领域。跟着时间发展,该政策也得到扩展,涵盖了可持续城市发展和智慧城市框架,《2019–2023国家智慧城市战略与行动计划》(2019–2023 National Smart Cities Strategy and Action Plan)中正式明确了有关政策。该战略的关键内容有治理、政策管理、智慧空间治理和灾害管理,均与三维地籍直接相关。
三维地籍应用于数字集成、交通规划、自然灾害风险分析和分区规划等领域,不仅可为城市管理提供支持,还响应了国家层面的可持续性发展和气候韧性目标。需要非常指出的是,我们应将三维地籍视为一种战略工具,而非单一技术,用于以市民为中心的可持续城市转型。
土耳其土地和地籍管理的主要机构——土地注册和地籍总局(General Directorate of Land Registry and Cadastre,TKGM)成立于1847年。过去20年,该局实施了重大改革举措,支持可持续发展和城市化进程。主要措施包括:(1)将土地登记和地籍功能整合至单一实体之下,来提升效率,并采用双重融资模式支持运作。(2)与私营企业合作,加快项目执行速度,特别是全国地籍测绘和地块数字化方面的速度。(3)大部分地籍地块已实现数字化,不过全面现代化工作仍在继续推进。(4)2004年就已开始实现土地登记自动化。(5)马尔马拉震区紧急重建项目(Turkey Marmara Earthquake Emergency Reconstruction,MEER)、全国地籍完成项目(Cadastre Completion Project)等重点项目均对过期记录进行更新,并进行现代化改造。(6)建立高精度地理数据系统,协助土地管理。(7)利用先进的摄影测量方法开发三维城市模型,提高土地数据质量。(8)强化空间数据系统,扩展三维城市模型,与国际标准接轨。TKGM的战略目标与土耳其的国家目标保持一致,除了强调地籍全面数字化所面临的挑战,还涵盖了城市转型、灾害韧性和适应气候平均状态随时间的变化等内容。
土耳其目前76.7%的人口居住在城市地区。非正规建设、土地登记系统过时、传统地籍方法低效等问题突显了使用先进三维模型的必要性。TKGM推出的现代化项目,其定位是作为推动可持续发展、气候韧性、灾害准备和经济稳步的增长的工具。三维地籍在以下方面发挥作用:(1)房地产评估:通过标准化的评估系统,提高透明度,增加税收收入。(2)灾害管理:提供空间数据,用于韧性规划和主动灾害缓解措施。(3)环境和社会目标:通过将地产数据与城市规划、气候政策整合,推动可持续发展。主要建议包括:(1)在国家层面完成关于三维地籍的法律、技术和人力资源基础设施建设。(2)重构国家地籍数据标准(National Cadastre Data Standard),与国际指南和土耳其的市政系统保持一致。(3)开发灵活的系统,整合分区规划、建筑信息等空间数据,协助城市规划和灾害管理。(4)定期更新三维地籍数据,积极主动开展城市转型和灾害风险降低工作。(5)借鉴国际最佳实践经验,改进土耳其在地上、地下产权管理方面的方法。
汽车、交通、城市均承载了国家发展的策略的重要意图,其发展水平是综合国力的重要体现。在新一轮科技革命的驱动下,现代经济发展模式正由单点突破向多点融合转变,这是重要趋势,呈现出产业生态化。智能网联汽车、智慧交通、智慧城市(以下简称“三智”)正是体现该特征的技术方向,“三智”正逐渐呈现融合发展的态势。这里分3个部分加以分析。
第一,“三智”融合发展的逻辑与动态。智能网联汽车能够带动城市产业升级、提高城市治理能力,也能推动新型基础设施建设、提高交通运行安全效率。智能交通可以优化城市空间格局,提高城市运行效能。
2016年,我们开始建设国家智能网联汽车测试示范区、智能网联汽车“车—路—云”一体化的应用试点城市等,推动智能网联从封闭园区走向开放道路,加快规模化应用并形成商业闭环,探索解决交通问题。
第二,临港“三智”融合发展的实践探索。我们的总体思路如下:一是希望进一步明晰智能网联与无人驾驶的关系。无人驾驶聚焦单车自主驾驶能力的提升,由市场力量主导推进,目标是以机器驾驶取代人工驾驶。智能网联关注人—车—路—云的互联与协作,打造万物互联数字化环境,由政府—市场协同推进,目标是提高交通流的整体运行效率和安全,提升城市治理的现代化水平。智能网联可以为无人驾驶赋能,增强自驾能力,但其目标远不止无人驾驶的实现。
二是探索构建以智能车为载体,以网联环境建设为抓手,打造信息互通、协同合作的数字化能力,创建“网联+智驾”“网联+交通”“网联+城市”的新模式。(1)“网联+智驾”,构建车路云融合数据集、仿真场景库、测试工具链,形成“创智驾”基础环境;推动建设临港无人驾驶智算中心;打造一批AI+智能网联的算法模型。(2)“网联+交通”,贯通多种出行方式,开发停车—公交—出租一体化调度系统,打造公交停站不停灯等优先通行环境;打通出行和文旅医,开发景点门票、医疗门诊与停车、公交、出租等出行服务联动预约和优惠套餐;联通多类服务终端,构建车载智慧屏、数字岗亭、定点智慧屏等广覆盖的服务终端。我们大家都希望实现“1”次预约、“1”次停车、“1”码通行、“1”次支付出行新模式,打造不依赖私家车出行的“大公交”创新示范区。(3)“网联+城市”,复用、改造一批智能公交、智能出租、无人装备,融合路侧检测终端数据,形成众源移动的城市“扫描”能力;开发道路设施巡检、交通巡查、综合巡逻的“三巡”事件智能识别产品;依托交通一体化平台、非现场执法平台等开发业务闭环系统,开展示范应用。我们聚焦临港“一环路”等标志性区域,规模化开展道路设施巡检、交通运行巡查、城市管理巡逻全类别治理业务,建成“慧巡检”城市治理集中应用展示区。
三是“三智”融合发展的挑战与展望。我们面临3个挑战:(1)V2X部署率较低,车辆智能化与网联化融合发展水平不高,难以发挥智能网联汽车对交通与城市的赋能作用;(2)商业模式不闭环,可推广、具有运营价值的应用场景体系尚未构建,导致目前对智能网联汽车如何带动智能交通和智慧城市发展的路径存在不确定性;(3)产业带动能力较弱,面向“三智”融合发展需求的产业链孵化支持导向不明,政府—市场协同治理模式尚需构建和完善。
最后,我们对未来有3方面展望:加快制定智能网联环境下的道路交互与通行规划、城市空间更新改造响应对策;深入探索智能网联环境下交通运输效益和城市运行效率的协同优化;基于汽车全面电动化战略,加速智能网联汽车、智能交通、智慧城市与智慧能源的融合发展,探索构建交通系统能源产用储自洽模式。
伦敦是一座古老的城市,历史遗迹遍布全城,其基础设施也逐渐老化。对于伦敦交通局(Transport for London,TfL)来说,主要关注铁路和公交服务,特别是伦敦地铁。伦敦第一条地铁线多年的历史。如何更新已有的地下基础设施是其面临的主要挑战。
以伦敦地铁皮卡迪利线(Piccadilly Line)为例,介绍伦敦交通局在实施更新时的决策思考过程。皮卡迪利线连接伦敦的西部和北部,将伦敦西区的机场,包括唐人街在内的休闲娱乐区,与北区的郊区住宅连接起来。目前,皮卡迪利线上运行的列车已十分老旧,可靠性较差,而且噪音很大,乘坐体验不佳。要更换这些列车,不仅涉及列车本身,还涉及升级信号系统、提升运行频次、加大资产金额的投入、征用更多土地用于夜间停车和列车维护等,因此涉及大量的方案分析和情景规划。
在车站更新方案制定前,要考虑对周边居民产生的影响和干扰。如果决定扩建车站,那么就要考虑土地占用问题。因为英国土地私有化,要给土地所有者补偿,还要获得许可,依据法律得到法院批准,才能征用土地建设车站。此外,还应该要考虑施工现场的通道设计,施工所产生的大量噪音、污染和地面震动,以及地下管线的重新布设等。
车站更新涉及许多利益相关方,尤其是施工现场附近的居民。他们居住的房屋可能非常古老,有数百年的历史,房屋建筑结构并不稳定。因此,需要与居民进行充分沟通。此外,需要与地方议会讨论道路封闭、交通中断等问题,确保施工期间所有人仍可以在该区域正常通行。决定封闭道路后,还需要仔细考虑封闭多长时间、哪些地方需要封闭和具体的封闭时段。在这些决策过程中,有必要进行大量建模工作。
皮卡迪利线经过皮卡迪利广场(Piccadilly Circus),也是这条线路名字的由来。这里的地下是复杂的地铁网络系统,地面上高楼林立,有许多历史悠远长久的建筑,进行任何建设都十分艰难。伦敦交通局一直提到“出行需求管理”这个概念,指的是通过改变出行行为,尽可能充分的利用现有交通的容纳能力。因此,伦敦交通局鼓励乘客调整出行时间,即在不同的时间出门,选择不那么繁忙的路线,改变出行方式等。但是,要管理出行需求,就要掌握出行有关信息,因此,更新实时信息很重要。伦敦交通局收集了大量交通数据,并利用这一些数据进行建模,包括交通模型、战略模型、土地使用模型等,用来了解过去和当下的出行行为,并预测未来5年甚至20年的需求。预测模型有助于了解干扰程度最低的方案,以及对乘客量、票价收入和替代路线的影响。
最后,也是很重要的一点是监测更新效果。伦敦交通局作为一个单一交通权威部门的优势是可以将其他交通方式作为替代路线,并重新调整公交线路,适应变化,打造一个动态的、一体化的公共交通系统,使运力变得更灵活。同时,采取票制互通措施,让乘客无需因为更换不同的路线、不同的交通方式而支付额外费用。
总而言之,城市交通在进行升级或更新时,不能简单地关闭路线,而需要认真考虑更新方案,利用大数据来协助交通规划和策略调整,并持续监测实际情况。