关于面向信息时代的城市规划设计

 1 信息技术与城市规划设计  
　　信息技术是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容， 以计算机等为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要目标的一门新兴的综合性技术学科。在20世纪70年代兴起的新技术革命中，信息技术占有极其重要的地位，对世界各国的经济、政治、军事、科学研究、文化教育乃至人们日常工作生活的各个方面都产生了巨大的影响，对推动经济发展和社会进步发挥了重大作用。  
　　城市规划是根据城市的社会和经济发展目标对城市建设实施全过程控制的过程，这一过程除决定于城市规划管理体制及规划设计和管理人员的素质外，还决定于对城市历史、现状信息的把握，信息的分析、处理和利用。当今时代已逐步进入信息时代，信息技术的广泛应用带来了一场深刻的信息革命，它对社会和经济发展将产生深远的影响，对城市规划也不例外。麻省理工学院教授米切尔(William J．Mitchell)认为：“信息时代产生的新的城市结构和空间组合将会深刻地影响我们享受经济机会和公共服务的权利、公共对话的性质和内容、文化活动的形式、权力的实施以及由表及里的日常生活体验。”(《City of Bits》，1995)目前信息技术已经渗透到规划设计领域的各个方面，各种新的城市规划分析、设计和表现技术层出不穷，城市规划设计领域正经历着一场从传统模式向信息化模式转型的深刻变革。  
2 宏观层面  
　　2.1城市产业发展预测  
　　经济地理学中的生产力布局理论认为：产业是城市核心和支柱，城市在本质上是一、二、三次产业的聚合体。由于不同产业在土地利用方式上的差异，因此各项产业用地在空间上呈现出不同的分布特征。如在城市中心区往往分布着付租能力最强的商业、办公等第三产业用地，在城市边缘区和郊区则分布着以工厂为主的第二产业用地，在城市远郊区则是从事第一产业的农业用地。这说明城市各项产业用地之间的数量比例关系和空间分布特征是城市土地利用方式形成的根本依据，在城市产业构成和城市土地利用方式乃至城市的整体空间结构之间存在着一种基本的耦合关系，即城市空间结构实质上是城市产业构成在空间上投影的产物。一定的城市产业空间构成必然与一定的土地利用方式相对应，通过对城市产业发展的研究，能够使规划人员把握城市空间演化的基本趋势，制定出科学的规划方案。  
　　在收集城市历年来各种产业发展数据的基础上，综合运用经济学、运筹学、统计学等学科知识，人们可以建立起城市产业发展的数学模型，通过计算机的模拟运算，就能预测未来一段时期内城市各种产业的发展状态，并可逐年将预测数据与实际发展数据进行对比，将其反馈回预测系统，对原有模型加以修正，以更准确地预测未来城市产业的发展。这一过程中涉及到大量数据的收集和处理，由于受专业知识、时间、精力等诸多因素的制约，以往规划人员对此几乎无从下手，只能采用相对简单可行的趋势外推方法进行估算，因而难以真正把握住城市产业发展的整体趋势，也就难以制定出科学的规划方案。在今天，规划人员既可以借助信息技术与经济学界的专家相互协作，展开对城市产业发展的研究，也可以直接采用已经开发成功的计算机模拟程序来对城市产业发展进行预测，以分析城市产业空间布局演化的基本趋势，为城市土地利用和空间布局规划提供科学的依据。  
　　2.2 城市人口预测  
　　人口预测是指根据一个国家或地区现有人口状况以及影响人口发展各种因素的发展趋势的假设，对未来人口发展状况的测算。人口预测具有重要的实践意义，是国家制定未来人口发展目标和生育政策等有关人口政策的基础，对研究制定国民经济和社会发展决策具有重要的参考价值。就规划设计而言，人口的数量、构成和空间分布直接决定了未来城市发展的规模、对各种基础设施和公共服务设施的需求量以及城市空间结构的基本构成。在宏观层次的规划中，上述表现的更为明显。如在城市总体规划中，城市总用地面积、人均建设用地等一系列重要规划指标的确定都是以城市人口预测为基础的。虽然人们早已认识到人口预测对于规划设计工作的重要性，但在信息技术手段相对匮乏的时期，规划人员无力进行大量人口数据的收集、整理和分析研究，通常采用的方法是用几种经验预测法分别进行预测，然后进行相互比较和校核，再进一步确定未来城市人口规模的取值。这种方法虽然简便易行，但在实际工作中由于受到规划人员自身业务水平、长官意志等诸多因素的制约和影响，规划设计人员往往难以客观准确地确定人口预测模型中各项参数的取值，参数取值的随意性大。这往往使人口预测流于形式，缺乏必要的科学性。  
　　信息技术的应用为规划人员摆脱上述困境提供了有力的工具，以厦门市城市空间信息工程技术研究中心开发出的人口地理信息系统为例，该系统建立在地理信息系统平台基础上，它将传统的人口预测技术和近年来蓬勃发展的GIS技术 （Geography Information System,地理信息系统）结合起来，不仅能够快速准确地预测未来城市人口在数量上的增减变化，而且能够分析城市人口在空间上的变化规律和演化趋势，从而便于规划人员进行城市总体规模、城市空间布局等重大问题的论证研究。  
　　2.3 城市交通预测  
　　交通预测是通过对大量观测数据进行归纳整理基础上建立起来的数学模型进行演绎，预测交通量变化的一种技术手段。通过交通预测，可以确定各条道路的交通荷载，即交通量的大小。通过交通预测可以进一步确定道路的断面形式、宽度等关键要素。因此，交通预测是城市道路网规划的前提和基础。而道路网的形式又进一步影响和制约着城市土地的利用方式，对城市整体空间布局起着举足轻重的作用，是决定城市总体空间布局的基本因素，因此，科学的城市规划必须以准确的交通预测为基础。
　　在信息技术尚不发达的时期，交通预测仅仅是少数经过专业训练的专家才能胜任的工作，对于大多数城市规划人员来说，虽然他们已经认识到交通预测对于规划工作的重要性，但是由于缺乏交通预测的专业技能，在实际工作中，他们往往倾向于采用相对简便的经验预测法，而不是进行更为准确的量化分析。例如在城市路网规划中，他们常用道路网密度作为路网规划的依据和标准，而在具体的道路设计时则参照类似地区通过经验类推来确定道路断面的形式和宽度等。这种做法虽然有其合理性，但缺乏足够的科学依据，并难以摆脱个人经验的影响，其本身并不能成为一种科学的规划方法。  
　　随着信息技术的迅猛发展，借助计算机强大的数据处理能力，交通预测中数学模型的建立与反馈修改过程都可被编成自动运行的程序。在进行交通预测的时候，人们只需将观测到的交通数据输入计算机中，或者利用现代化的监视设备和数据搜集仪器完成数据的自动输入，就可以进行交通量的预测。持续更新的观测数据被不断地反馈到预测系统中，系统通过将观测数据与预测数据进行对比，自动完成对预测模型的修正，实现动态地实时跟踪预测。由此可见，信息技术的应用不仅大大提高了交通预测的精度和效率，而且降低了交通预测的难度，使规划人员在无需精深掌握交通预测专业技能的前提下，就能准确地进行交通预测，为城市道路网规划和总体空间布局规划提供可靠的依据，提高城市规划的科学性。  
3 微观层面    
　　3.1场地分析  
　　场地分析是规划设计的起点，在以往，规划师主要借助地形图来分析场地的坡度、植被、径流等特征，并通过现场踏勘获取直观感受加以进一步核实，然后据此绘制诸如坡度、植被之类的专业分析图进行场地特征的分析。整个过程基本上都在设计人员的头脑中完成，需要设计人员具有较强的空间想象能力和图形表达能力，工作量大且沟通不便。随着计算机三维表现技术的日益成熟，现在规划设计人员可以利用多种三维建模软件进行地形建模，将抽象的现状图转化成具体生动的空间模型来进行场地的分析。目前应用较多的建模工具主要有Arch view、3DMAX、3DViz等，其中Arch view是基于地理信息系统的应用软件，它要求用户具有一定地理信息系统方面的专业知识，且对输入数据有非常严格的要求，属于专业化的建模软件。3DMAX、3DViz都与AutoCAD保持着良好的协作关系，二者能直接应用AutoCAD文件进行三维建模，而不需要用户掌握额外的专业技能，因此比较而言，两者较Arch view建模更为简单易行，应用更为广泛，属于大众化的建模软件。以利用AutoCAD与3DMAX进行现状地形建模为例，只要将AutoCAD现状图中的等高线进行简单地分层处理，然后输出到3DMAX中，直接应用“地形”(Terrain)命令即可生成现状地形模型。现状地形三维空间模型的建立为规划人员展开进一步研究提供了一个基础性的共享平台，规划人员可利用现状地形三维模型展开一系列诸如高程、景观视线等方面的深入分析研究，从而大大提高规划设计工作的效率。  
　　3.2成果表达  
　　在传统规划设计中，最终的规划成果通常是一整套专业化的图纸，其中大部分图纸都是平面图纸，透视图寥寥无几。这种基于平面的表达方法，对于大多数没有经过专门训练的公众来说，过于专业化的图纸往往显得晦涩难懂，难于理解蕴涵其中的真实意图，因此公众也无法对规划方案展开积极有效的评论，结果必然造成公众与规划设计人员在沟通上的困难。由此可见，在传统规划设计中，规划成果表现手段的匮乏在客观上抬高了公众参与规划的门槛，由于规划方案无法有效地吸引公众的注意力，引起公众的兴趣。公众在事实上自觉或不自觉地置身于规划设计之外，真正意义上的公众参与无从谈起，从而就使规划设计仅仅局限在少数专业人员的圈子里面，“以人为本”的设计理念无形中变成了一句空洞的口号。  
　　三维建模、VR（Virtual Reality，虚拟现实）等信息技术的广泛应用为城市规划提供了直观而生动的成果表现手段。规划设计人员通过运用3DMAX、3DViz等建模软件，可以将规划成果在电脑虚拟空间中栩栩如生地表现出来，并可进一步将其制作成为静态的透视图或者沿一定路径进行游览的三维动画，从而使人们在规划方案尚未实施之前就能看到其形象。相对于传统表达方式而言，利用信息技术进行规划成果的表现不仅能完全真实地反映规划设计的全貌，而且通过声音、图像等多媒体处理技术，能非常直观地将规划方案呈现在公众面前，吸引公众的兴趣，鼓励他们对规划方案展开全面讨论，这对增强公众参与规划的积极性和规划方案的进一步完善都不无裨益。    
4 面向信息时代的城市规划设计  
　　信息技术的发展为城市规划设计提供了较为详尽的第一手数据资料和多种分析与表现的工具和方法。随着信息技术发展及其在城市规划设计领域的广泛应用，从宏观到微观，从技术到方法的各个层面都给传统的城市规划设计以更多的启迪，城市规划工作者应在可能的条件下充分运用各种先进的信息技术方法，积极开展面向信息时代的城市规划设计方法研究，切实增强城市规划的科学性，为实现城市的可持续发展打下坚实的基础。  
　　
　　参考文献
　　[1] 孙世界，吴明佳.信息化城市的特征——关于信息化条件下我国城市规划的思考[J].城市规划学刊.2002.1.  
　　[2] 王颖.走向信息社会的居住生活与环境[J].城市规划学刊.1997.1.  
　　[3] 唐方.在信息时代认识建筑与城市[J].新建筑.2001.6.  
　　[4] 梁军.信息时代的城市规划[J].广西城市规划.1997.4.