面向城市復雜性治理的數據應用變革：頻度、維度、元指標
摘要：我國城市發展已進入存量更新、質量提升為主的轉型發展新時期，從規劃引領轉向治理思維，成為統籌城市高質量發展的必然選擇。與此同時，高速發展的信息通訊技術與互聯網服務促進了大量城市新數據的涌現，面向城市治理的城市數據應用廣泛開展。
本文通過對近十年城市數據應用的回顧，剖析目前城市數據應用面臨的問題與局限，并結合現代化城市治理體系建設趨勢，提出城市數據應用趨勢與未來變革：應對高頻城市治理的高頻城市數據應用；面向復雜系統的整體性治理與精細化治理的城市多維數據融合；以及構建面向復合頻度與綜合維度的城市數據標準框架與知識圖譜。
引言
2011年，我國城鎮化率首次突破50%，正式進入城鎮化“下半場”。伴隨經濟發展由高速增長轉向中高速增長階段，中國城市外延擴張逐漸走向終結，開始向內涵提升轉變。2019年我國城鎮化率突破60%。2020年《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》中提出“實施城市更新行動”，這正式標志了我國城市發展整體進入以存量更新、質量提升為主的轉型發展新時期。在高速發展階段，主要面向城鎮增量空間的規劃引領是統籌城市發展的重要手段。而在內涵提升的更新時代，從規劃引領轉向治理思維，成為統籌城市高質量發展的必然選擇。
與此同時，高速發展的信息通訊技術與互聯網服務，促進了大量城市新數據的涌現。近十年來，這些新數據在城市研究與規劃治理中被廣泛應用。從城市問題發現、輔助規劃決策、到城市日常管理、體檢評估，發揮著越來越重要的作用。另一方面，在城市發展轉型、國家治理體系和治理能力現代化等宏觀背景影響下，城市數據應用面臨研究范式轉型、方法體系構建、實用技術突破等問題挑戰與提升空間。
本文試圖通過對近十年城市數據應用的深入回顧，提出城市發展由規劃引領向治理思維轉變背景下，城市數據應用趨勢與未來變革。由于城市數據是一個較為寬泛的概念，本文討論的城市數據更多側重指十年前未被廣泛使用的城市新數據，主要包括互聯網開放數據、手機信令數據、城市感知設備數據等。
新技術驅動下的
城市數據應用熱潮
21世紀以來由萬物互聯互通引發的人工智能網絡化，帶來以數據驅動為特征的新一輪科技革命和產業變革，促進現實空間與虛擬空間之間互動和反饋的關系不斷加深。2007年，吉姆·格雷在“科學方法的一次革命”演講中提出“除了之前的實驗范式、理論范式、仿真范式之外，新的信息技術已經促使新的范式出現———數據密集型科學發現”。城市就像漂浮于巨大的數據海洋之中的冰山，大數據為我們觀察城市冰山提供了全新的導航地圖與工具。
1.大數據方法與思想助推城市規劃從藍圖式規劃向存量治理轉變
對城市現象的量化表達與數據實證一直是城市研究中的重要方法。早在20世紀中期的前計算機時期，基于統計學和GIS的定量研究就曾經歷黃金時期。但限于數據來源有限、計算能力不足等原因，對城市治理決策的影響力有限。
近十年以來，互聯網的迅速普及使得大量獲取用戶數據成為可能，城市數據來源的迅速擴大，我們擁有世界上最大的幾家互聯網公司，通過各種產品采集用戶行為、交通運行數據，這為城市研究與規劃制定者提供了認知城市的全新數據環境，掀起城市大數據研究熱潮。相對于傳統數據更多的描述城市物理空間中的靜態建筑設施以及社會空間的宏觀特征，城市活動中產生的新數據則更多描述社會空間中作為微觀個體的人的空間行為，刻畫出城市中“流-場-網”的動態信息。
2014年北京國際設計周上“十城一日”大數據展，利用百度地圖數據展示城市各區在一天時間內人群活動強度的變化，并通過與實時路況的對比，直觀反應人群活動變化與交通狀況之間的互動與關聯。相對以往只見用地性質和房子的城市規劃圖，“見物見人”成為早期城市新數據應用的主要方向。除了在線地圖平臺，格式化帶地址的網站平臺（租房網站、點評網站）、公交刷卡數據、手機信令數據等大數據越來越多地被應用到城市區域識別、城市問題評估、城市規劃設計等領域。至今，大數據研究已成為城市研究中的顯學以及支撐重要規劃編制與決策的必選動作。
這些城市新數據聚焦人本，對以人為尺度的活動、移動和心情等社會空間特征進行表達，與以人為本、自下而上、共建共享等治理思維十分契合。在城市發展從外延擴張向存量提升轉變的大背景下，“大數據與小規劃”、“眾籌眾包眾創”、“微時代與云規劃”等思潮如雨后春筍般出現,新數據的使用從技術方法與思想理念兩個層面推動城市增量規劃向存量治理轉變。
2.城市體檢制度確立城市數據在城市治理中的作用價值
2015年12月，中央城市工作會議提出“建立常態化的城市體檢評估機制”，要求推進城市健康有序高質量發展，建立健全社會公眾滿意度評價和第三方考評機制。2017年習總書記視察北京規劃建設管理工作時，要求建立城市體檢評估機制。城市體檢通過客觀的數據分析、主觀的滿意度調查來發現城市病，進而通過漸進的城市更新過程實現“城市病”問題的治理，推動城市高質量發展。近幾年城市體檢制度不斷完善，成為提升城市治理現代化水平、推動城市高質量發展的關鍵抓手。
在技術方法上，城市體檢主要圍繞城市數據展開，數據是體檢評估的基礎和關鍵。面向發現城市病的總體目標，政府數據和官方數據難以支持全面深入的分析，城市新數據成為必要支撐。2021年住建部第三方城市體檢中，采用了來自百度、聯通智慧足跡、智庫2861等的多項數據指標。住建部第三方體檢專家提出建立城市數據自采集系統，構建數據指標采集生態圈，由大數據頭部企業、創新企業、大學的研究機構等共同完成城市體檢數據指標采集。
如果說聚焦城市現象的量化表達與數據實證的城市大數據應用更多的是源于學界的探索，那么城市體檢評估制度作為推動城市高質量發展的重要抓手，從政策制度層面確立了由城市數據在城市治理過程中的作用價值。
3.基于AI的非結構化數據應用在一網統管一網通辦中廣泛使用
我國擁有世界上最大的安防監控攝像頭網絡，無間斷、無縫采集幾乎覆蓋整個城市公共空間的實時視頻。12345政務服務便民熱線作為社情民意表達的主要渠道，大量收集社會感知數據。這些視頻圖像、語音文字等非結構化數據是目前各地城市大腦、指揮平臺、運行管理中心建設中體量最大的城市數據，在一網統管、一網通辦中發揮了不可或缺的重要作用。
盡管在處理結構化數據時,機器學習等技術也被廣泛使用，但對于這類非結構化數據的處理則更高程度的依賴于機器視覺、NLP等深度學習人工智能技術。例如通過預置城管違章識別的人工智能算法，對城市攝像頭視頻數據進行智能識別，對車輛違停、出店經營、垃圾監測、占道經營等城市事件實現自動發現與上報。通過語言識別、自然語義、知識圖譜技術對12345投訴實現智能派單、處置推薦等。
如果將城市攝像頭的影像采集和社會輿情感知比作智慧城市的眼和耳，那么由此產生的基于AI的非結構化數據應用則是智慧城市體系中的重要神經元，是城市治理智能化的關鍵支撐。
對城市數據應用局限性的反思
當前，數字化仿佛一支神奇的畫筆，各地各城、各行各業都想拿它來添彩賦能。然而數字化浪潮背后的“數據失真”，“數據安全”，“數據依賴”，“數據小農意識”，“數字利維坦”，“數字鴻溝”等問題也在提醒我們，必須正視城市數據應用中現實的問題與潛在的風險。
1.城市數據應用面臨的問題與局限性
在新數據應用蓬勃展開的同時，對它的質疑與反思一直相伴而生。雖然大多由個體數據匯聚產生，但新數據似乎只在描述大規模群體行為上具有價值。這使得新數據在微觀尺度的應用并不理想。而對于宏觀尺度，盡管新數據提供了更多的城市信息描述，但對于城市現象與問題的刻畫往往只能得出常識性結論。
新數據的樣本有偏性、總量誤差、假性聯系等問題越來越多的被指出。新數據看似是最為簡單明了的表達城市的方式，實際上卻帶有無法避免的缺陷。其分析結論通常不能被直接使用，而只有通過傳統經驗、通用理論、傳統數據的交叉驗證與加工后才能得出結論。由于新數據缺少可解釋性，就算結論顯示出“新意”，也常因為難以構建邏輯而無法讓人信服。這顯然與人們之前對于新數據的預期不盡相符。
面對這些問題，部分樂觀學者認為：通過技術進步，完整的城市輪廓終有一天可以利用所謂有偏數據研究呈現出來。但仍有大是學者對此表示悲觀，邁克巴蒂在《創造未來城市》一書中通過對城市新數據與城市動力學研究的系統總結，反思也許我們終究無法獲得對于城市的完整描述。
2.新數據價值發揮不足的原因反思
城市新數據主要源于手機信令、智能手機LBS、交通出行（如公交刷卡記錄）、城市攝像頭、傳感器等，高頻動態是新數據的重要特點，也是新數據區別與傳統的統計年鑒等數據的主要特質。
在傳統城市研究與治理模式下，高頻動態的城市新數據通常被提取截面，或被處理為統計匯總數據后被使用。比如由手機信令人口數據，統計出常住人口、流動人口，盡管與傳統統計數據相比有著更豐富的統計口徑（如更小的空間尺度、更靈活的時間范圍），也附加了流動地區等信息，但依然損失了其高頻動態的內在價值。
另一方面，由于新數據主要來源于互聯網公司、運營商等在提供服務時產生的數據副產品，數據來源的分散性和孤島性使多源數據交叉應用面臨較高的門檻。盡管新數據整體上提供了非常豐富維度的城市描述，但真正把多維數據進行匯聚應用的成本非常之高。為此，一些非營利組織（如北京城市實驗室BCL）等積極推動以眾包的方式實現多維數據的匯聚，還有一些新數據商業公司提供收費的數據匯聚與分析服務。但匯聚的力度距離利用有偏數據研究呈現完整的城市運行狀態的理想還是存在較大距離。
非結構化數據作為城市數據增長的主力軍，如何進一步其提煉信息，構建知識，釋放價值，落地更多的應用場景，在數據科學領域研究較多，而在城市治理領域的研究遠遠少于應用，從數據科學、人工智能技術到與行業知識的深度結合尚處于早期。
面向城市復雜性治理的
數據應用變革趨勢
當前，我國城鎮化的邏輯正在發生深刻轉型，從過去以物為中心的“造城”轉向以人為中心的“營城”，從“增量擴張為主的規劃”轉向“存量更新為主的規劃”，從“城市優先”轉向“自然優先”，從“經驗規劃”轉向“智慧規劃”，從“線性建設”轉向“閉環治理”,最終實現從高速度發展向高質量發展的轉變。“用數據說話、用數據決策、用數據管理、用數據創新”成為了城市治理現代化的重要原則和標志。面對城市運行的復雜性和艱巨性，數據應用本身也需要一系列變革。
1.頻度：從低頻城市治理向高頻城市治理演進
城市是一個復合多頻系統，某些系統變量如土地利用、建筑設施、土著社群等，以月、年、十年甚至更長周期的變化，而另一些系統變量則呈現以分、秒推至日、周、月的高頻動態特征。信息時代，城市系統中的信息要素和物質要素的流動效率都有了巨大提高，城市和區域無論是網絡整體復雜度、在線交流密度、線上交易密度，還是線下聚集密度與流動強度都遠超從前，物理空間和社會空間的變化周期被大大壓縮，城市系統的高頻屬性不斷增強。這也正是現代城市管理與控制從戰略走向日常，面臨即時化挑戰的原因所在。
能夠描述人口流動、設施使用、服務需求等高頻動態信息的城市數據是面向高頻城市治理的必要支撐，它提供的不僅是一個宏觀的匯總信息、或者一個截面的片段信息，而是通過對城市中各種“流”和“場”的運行情況的描述，幫助我們精準識別和調控城市“人流—設施—資源—空間”的動態耦合關系，從而實現對于城市復雜系統即時化治理響應。新型冠狀病毒肺炎疫情更讓我們體會到這一變化趨勢。在各種人員信息、物資信息、政策指令信息、輿情信息全部高速流動的條件下，我們更強烈的認識到城市治理應更加關注高頻、高精度的數據刻畫與時空匹配問題。事實上，手機信令等高頻數據在防疫工作中發揮了重要作用。
高頻動態數據目前在應急、安全等領域應用較多。未來，交通、能源、健康等領域都將面臨越來越多的即時響應需求。具有高頻動態屬性的城市數據將發揮越來越大的價值，成為高頻城市治理的基礎性支撐。
2.維度：面向復雜系統的整體性治理與精細化治理
城市是一個開放的復雜巨系統，各子系統既有其自身的規律特征，也在與其它子系統發生廣泛深刻的相互作用，并表現出復雜系統的不確定性與涌現特征。對于開放復雜系統，無法通過單一維度的觀察取得有益的認知。以交通系統為例，與城市能源系統、空間系統緊密聯系：交通問題的解決離不開城市功能布局的統籌優化，會對能源供給與消耗，生態環境的改變產生復雜的影響。對于城市治理而言，傳統的條塊分割、職能分散、科層式的政府管理體制，在面對現代城市中越來越復雜的跨部門、跨區域和跨層級的治理問題時常顯得難以應對。
在廣泛開展的智慧城市建設中，一張圖、一屏觀等思想理念與工程實踐無不是在以跨部門、跨層級的多維數據匯聚的方式來應對城市治理的復雜性挑戰。然而目前絕大多數的實踐中，智慧城市大腦僅僅實現了政府政務數據的匯聚，而城市數字孿生、CIM基礎平臺等的建設也更多是強調三維地理信息數據的呈現，距離以多維數據的匯聚助力復雜治理問題的解決尚有較大提升空間。
在城市體檢工作的推動下，許多城市開展了體檢一張圖、城市體檢系統平臺、“體檢大腦”建設，通過廣泛收集互聯網數據、手機信令數據、城市感知數據、12345市民服務熱線等城市運行大數據，形成多源多維數據互為支撐、互為補充、互為校核的動態監測機制與綜合工作平臺。將單要素特征描述和多要素交叉分析相結合，全面支撐面向城市全局而非單一部門的問題發現，為高維數據的綜合應用進行了實踐探索。
此外，在過去相對粗放的治理模式中，城市數據中還有很多維度未被重視和利用。以城市人口數據為例，在總量、分布、性別年齡年等傳統維度外，職業、愛好、消費、情緒等新的維度也為城市治理精細化提供支撐。只有當我們有能力描述人的多維特征時，才有可能準確感知到人的需求，并精確調度設施與服務與之匹配，使以人為本的精細化治理成為可能。有學者由此提出“感知即參與”的思想理念，這在面向基層的社區治理中尤其重要。
3.元指標：構建面向復合頻度與綜合維度的城市數據標準框架與知識圖譜
城市數據具有多源、異構、多模態等特點，且涉及跨域安全、可信互通等問題。對于城市數據的數據治理技術研究已有較多積累。而面向城市治理的應用角度，亟需建立基礎的數據應用標準框架。
城市數據具有豐富的時空尺度。以人口數據為例，傳統統計人口數據以區縣為單元，而通過衛星或移動基站定位獲取的人口數據則可能精細到百米甚至更小的空間單元。一方面，由于統計方法的差異，不同來源的人口數據難以進行比對；另一方面，國家-城市-街道-社區不同層次的治理即有上下銜接，又有不同的問題重點。因此，我們需要探討一套標準框架或集成方法，將傳統數據、互聯網數據、手機信令數據等在不同的時空尺度、頻度上進行融合標識，使新的數據框架既有整體銜接，又可以支撐不同層級的治理問題。
對于城市數據的多維度特征，我們也需要類似的標準框架將不同維度的數據融合，并映射到城市治理的時空網格之中。多維數據不只是單純的專題圖層，而可以為進一步的交叉分析提供可能。進一步的，構建城市知識圖譜以實現從數據到知識的升級，真正發揮數據在城市治理中的重要價值。
小結
2021年7月30日北京市印發《北京市關于加快建設全球數字經濟標桿城市的實施方案》中提出通過5-10年的接續努力，打造引領全球數字經濟發展的“六個高地”，“建成超大城市數字化治理體系”，“建設一人一碼、一物一碼、一事一碼的城市時空編碼體系”，“形成自我感知生成數據、自動聯網匯聚數據、數據賦能安全運行的數字化城市生命線”。
可以預見，未來城市數據的頻度與維度都將快速提高。從數據驅動的城市治理能力提升是我們必須面對的課題。城市治理主體與數據科學專業團隊需要更深度融合，不斷深化城市數據應用，支撐現代化城市治理能力提升。
文章首發于《未來城市設計與運營》2022年第7期
本文來自微信公眾號“騰訊研究院”（ID:cyberlawrc），作者：趙麗虹，36氪經授權發布。
