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    以流定形的理性城市规划方法
      2019/6/7 10:20:57 [转载]   [评论]  [ 字体: 字 ]

    由中国城市科学研究会和广州市人民政府主办的“2015(第十届)城市发展与规划大会”在广州市白云国际会议中心隆重召开。大会主题为“生态智慧•一带一路•绿色发展”。同济大学副校长、瑞典皇家工程院院士吴志强先生在会上做了题为“以流定形的理性城市规划方法”的报告。报告主要探讨了两部分内容,一是中国城镇化发展走向,基于对世界各国和地区城镇化率的研究,揭示城镇化率超过50%的国家在发展过程中出现的路径分化——即依靠智力创新的“智力城镇化”道路与依靠资源环境、廉价劳动力的“体力城镇化”道路,指出智力城镇化道路是未来中国的必然选择;二是中国的规划如何支撑城镇化发展,通过列举项目实践探讨支撑我国城乡规划发展走向理性与科学的新的范式:以“流”定“形”——从表层的形态挖掘其下的流动要素,从而制定和总结出城市发展模型和方法。

      现将吴志强先生报告做一整理,以飨读者。感谢主办单位授权并给予资源支持!

     


      一 中国城镇化发展走向

      中国未来30年如何走上一条区别于传统城镇化的可持续发展道路,是摆在人们面前的一道世纪难题。我们的研究团队花费了10年时间对世界252个国家和地区的城镇化发展轨迹进行了逐一梳理(图1 图2),探究城镇化率达到50%后各国的城镇化发展水平以及城镇化发展过程中一个国家(地区)和劳动生产率到底是什么关系。根据2014年联合国人口统计数据库资料显示,截至2013年,世界城镇人口有38.02亿人,城镇化率达到53.1%。研究发现并非所有国家在城镇化发展后期都跻身发达国家行列,虽然各个国家在城镇化发展过程中劳动生产率都得到了提高,但并不是所有国家的劳动生产率都有大幅度提升。2012年世界国家或地区城镇化率超过50%的国家有118个,32个国家或地区人均GDP的水平达到25000美元以上,基本都属于发达国家行列;12个国家人均GDP水平在15000-25000美元之间,处在发展的过渡阶段;此外66个国家或地区的人均GDP在15000美元以下,主要集中在亚洲、南美洲等欠发达地区。


    图1 世界252个国家和地区的城镇化率曲线-1

     

     

    图2 世界252个国家和地区的城镇化率曲线-2


      我们再选择其中G20国家作一分析:从1850年世界上第一个国家——英国跨过城镇化率50%之后,到近80%阶段劳动生产率急剧提升,紧接着第二个国家德国跟上、第三个国家美国跟上......但这只是世界上少部分国家——城镇化率超过70%以后人均GDP超过15000美元的国家或地区共有37个,主要代表国家有英国、美国、澳大利亚、法国、日本等发达国家。一些国家落在了后面,劳动生产率不过1万美元,城镇化率超过70%以后人均GDP低于15000美元的国家共有20个,主要代表国家有阿根廷、墨西哥、巴西、俄罗斯、土耳其等国家,以南美洲和东欧剧变国家为主。大部分国家卡在1万-2万美元这道坎很难逾越(图3)。

     

    图3 G20国家的城镇化率路径图

     

      中国城镇化发展到今天近55%的点上将进入分叉期,城镇化率将在8-10年之内达到65%的关键点时,将面临分化,未来将有两种命运等待中国(空前绝后的一次性机会):一种结果是完成城镇化转型,从“速度”城镇化走向“深度”城镇化,从“体力”导向走向“智力”导向,劳动生产率大幅提升;相反则仍然停留在1万美元的阶段(图4)。

     


    图4 各国城镇化道路分野点


      世界上252个国家城镇化率达到75%时,其劳动生产率已经出现历史性不可逆转的差异。按照第1象限、第4象限的区分,劳动生产率可拉开三倍左右的差距(图5)。从1900年以来,没有一个国家的智力提升点在城镇化率75%以后才出现,尤其是二战后崛起的发达国家,其劳动生产率的转折点在城镇化过程中出现得越来越早。城镇化率达到75%时,我们是发展成一个以智力创新作为驱动力的发达国家还是仍然只是一个发展中国家,命脉已定。

     

    图5 各国城镇化道路命线


      智力导向的城镇化发展意味着国家经济增长主要靠智力化、资本化的产业为支撑,走创新、科技的高附加值经济发展道路,国家走上理性的发展道路,而体力导向的城镇化发展则是依靠能源、资源、廉价劳动力为主的产业,其劳动附加值低,整体表现依托消耗大量资源能耗发展,国家容易陷入动荡的发展局势。所以,我国的城镇化发展必须转型,新型城镇化必须以智力创新为导向。像墨西哥、巴西这些国家至今仍陷落在“非智力沼泽”中,社会动荡频发、环境问题无法解决、社会矛盾冲突愈演愈烈,我们将其称之为“城镇化陷阱”。如果我们能够完成从体力导向向智力导向的转型——即走一条智力驱动的城镇化道路(而非体力转移的道路,该路径劳动生产率可提高5倍),劳动生产率可提高5*5=25倍,我们将这种转型称为“智力攀岩”(图6)。我国城镇化发展过程中的每一个节点都非常重要,每一步都要提升智力的创新,对劳动生产率做出重大的质量提升,使国家逐渐走向一个高劳动生产率的城市社会,而非一次性地将城镇化历史性资源消耗完毕。

     

    图6 各国城镇化道路四种路段:前工业化、工业化、非智力沼泽、智力攀岩


      因此,中国必须从现在开始大量提升城镇化智力发展的投入、主体和产出要素,以保证在达到城镇化率65%之前,为中国走上智力城镇化做好历史性准备,只有这样,才能逐步成为一个创新型社会,使中国在城镇化率达到75%-80%的时候,劳动生产率达到发达国家的水平。未来的10年时间中国城镇化如何发展,将决定中国未来几十年的发展道路。


     

      二 中国的规划如何支撑城镇化发展

      我们思考城市如何运行、如何通过城市规划让城市变得更加宜居时,不可避免地需要一层一层剥开城市的复杂性,直至发现构成我们所理解的城市的基本思想和技术,并与我们所认为的城市的运行、变化和进化的方式相一致。

      我们的研究根植于对我国城乡规划制度的梳理,以及对传统数据和大数据的采集与分析,揭示存在于每一类形态下面的经济、社会、生态等要素的流动,用以解决规划问题,即以“流”定“形”——从表层的形态挖掘其下的流动要素,从而制定和总结出城市发展模型和方法。

      城市发展模型和方法指“一型三法”,即城市发展模型(针对城市发展规律的模拟模型)、城乡问题诊断方法(用大量的模拟流来诊断城市——“通则不痛、痛则不通”)、城市规划编制方法、规划情景模拟方法(对规划产生的社会效果、作用及对环境的影响进行模拟、推演)。


      1 城市发展模型

      以都江堰灾区风流与水流模拟为例,采用现代模拟技术研学传统城乡中的中华智慧,基于对地区方圆40多平方公里的风的模拟,探索规划布局、道路走向和建筑形态因素与城市风流、水流、日照、气温条件之间的相互关系,发现地上的支流与天上的风的流动完全吻合,“风”、“水”这两大自然流动要素是相关的,从而提出不同山水条件的规划方案相应契合度的评估方法。摒弃了原有方格网道路、“一菜四汤”的现代主义方案,改进成以风流、水流定形,就“势”、就“形”,契合山水条件的规划方案(图7)。

     

    图7 都江堰灾区重建规划项目中的风流与水流模拟


      城市作为复杂的有机体,是进行协作和联系的网络,“流与网络是一对双重概念,互为一枚硬币的正反两面。流更多是关于过程的,其运行跨越空间和时间维度,能够显现出驱动城市短期运行和长期转型的变化动态”,了解变化规律后,做规划时可一举尽在掌握。

      我们的研究团队抓取了2009-2013年间的455万条数据,对上海创意人群活动空间的互动分布进行分析,研究上海的动力源在哪里,发现上海的城市文化活动非常有规律,第一,依托传统文化的圈层没有分布在市中心商业最密集地区,而是位于贴近老城区0.4公里-0.8公里的区域内;第二,依托现代文化的圈层则分布在世博会园区、浦东新区、同济大学、复旦大学等高校园区(图8)。此例说明大数据的挖掘和分析对下一步研究上海创意产业分布具有非常重要的支撑作用。

     

    图8 左:2009-2013年间上海市创意互动活动分布图;右:历史风貌区与城市创意互动类活动排名前50位空间叠加关系图


      凯文•林奇先生在《城市意象》一书中指出,“城市中的移动要素,特别是人和他们的活动与固定的物质部分同样重要”。假如我们不知道“流”,那么我们永远看不清“形”的判断标准。


      在接手新疆铁门关市等地新城规划项目时,我们对戈壁滩上的风场、水流进行了大量模拟,通过对夏季、冬季风场热辐射的模拟,确定城市菱形布局,如起北坡抵御北风的侵入、组团中间开口以导入东南风等,确保夏季通风顺畅、冬季保暖(图9)。

     


    图9 新疆铁门关市规划项目中的风场模拟


      在张江杭州湾科技园规划项目中,将水流、人流、交通流等多种要素统筹,通过对不同高度的水平面模拟,在规划中嵌入水网,形成有机的规划布局(图10)。

     

     

    图10 张江杭州湾科技园规划项目中的水流模拟

     

      2 城乡问题诊断方法

      通过抓取上海市新浪微博数据,分析城市空间结构,通过对发微博的人(即是具有创造性的一个阶层)的住址进行定位,挖掘上海的活力阶层的分布状态:呈东西方向布局,在市中心4公里范围内高密度聚集;而在距市中心7.8公里的区域也有相应分布(这里则高校研究机构分布相对比较集中)。同时还可以看到,这类型的创意人群在浦东地域的分布相对还是比较稀疏(图11)。

     

    图11 左:新浪位置微博散点图;右:新浪位置微博热度图


      基于百度热力图数据对上海城市空间结构进行分析。根据相应路段上承载流量的判断,对当前路网设置的科学性进行评估(图12)。

     

    图12 上:百度热力图分时图;下:百度热力图矢量图

     

      3 城市规划编制方法

      我们的研究已经完成了大数据挖掘分析与城市规划决策的对接。以确定城市用地布局为例,传统数据分析内容通常包括土地价值分析、土地混合度、用地布局变化、城市区域布局、城市用地量变化、生态敏感性等,但在今天的大数据时代,有大量接口可以填补传统规划数据缺失的空白,如百度地图POI、社交网络城市间关系、小区楼盘价格、百度(腾讯)LBS数据、百度指数 城市间的关注度、Open Street Map开源地图等等,基于对此类数据的分析可以为城市区域布局、用地布局变化、土地混合度以及土地价值分析等提供参考。另外,诸如城市间航班数量、城市间火车班次数、城市间汽车班车次数、城市间物流运输量等等也会提供相应参考价值。PS:我们团队用两年时间建成了包括覆盖全国范围的PM2.5监测数据在内的大型数据库,堪称全球No.1。

     

      4 规划情景模拟方法

      以上海世博会为例,通过对风场、日照环境系统的集成模拟,对规划布局进行评价与优化(图12)。 基于人流动态模拟,对重要场馆布局调整;基于人流分布模拟,实现危险区域预警(图13 图14)。

     


    图13 上海世博会项目中的风场、日照环境系统的集成模拟

     


    图14 上海世博会项目中的人流动态模拟


      大数据研究对城市自身问题的诊断、对城市规划干预的支撑、对城市研究方法的促进均有明显的作用。当前有两种信息可视化,一种是为了将信息以优美的形式表达出来,另一种是为了让信息容易被理解。第一种属于展示(presenting),侧重的是设计和美学,是为了迷惑众人;第二种属于剖析(storytelling),侧重的是看清本质和理出关键,让自己变得更清楚。前者产生大量过度包装的研究成果、过度炫目的图面表达、过度复杂的分析过程,而忽视了研究自身的意义及对于解决城市中最迫切问题的贡献。而后者为精准地诊断出城市中仅凭过去技术方法无法获知并解决的城市问题创造了条件,将城市最本质规律与城市发展、规划干预真正紧密联系起来。

      在石家庄正定新区规划项目中,根据风场模拟和日照辐射分析确定建筑最佳朝向为南偏东15度可以在冬季获得尽可能多的日照辐射以及夏季尽可能少的日照辐射(图15)。

     


    图15 石家庄正定新区规划项目中的风场模拟和日照辐射分析

     

      在青岛世园会规划项目中,根据场地上风速和风压的模拟,确定适宜人活动的区域布置相应的活动及功能(图16)。


    图16 青岛世园会规划项目中的风速和风压的模拟


      在广州知识城规划项目中,通过对户外风环境、热环境模拟评估及景观视廊仿真评估,规划从用地布局、城市设计形态引导控制(图17)。

     

    图17 广州知识城规划项目中的水位线和风场模拟

     

      在广州海珠生态城规划项目中,通过风场模拟优化规划布局(图18)。

     


    图18 广州海珠生态城规划项目中的风场模拟


      “流”意味着城市发展中的力量,其累加或结合产生了势能,构成了空间交互模型的基础,以上实践是我们希望能够支撑我国城乡规划发展走向理性与科学的新的范式,也希望我们学科理性的发展能够为我国城镇化走向深度城镇化、走向智力城镇化贡献力量!

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