基于空间与技术应用场景的智慧城市规划设计

李梦垚，王维，华沅，杨滔

（1.中规院（北京）规划设计有限公司；2.中国城市规划设计研究院（上海分院）；3.中国城市规划设计研究院）

1 引言

近年来，我国大力推进智慧城市规划建设。早期智慧城市的建设路径侧重以技术供给为导向，主要表现为信息化在城市范围内扩展应用，后期随着互联网企业的介入，主要服务对象从政府扩展至社会大众。随着研究和实践的推进，智慧城市的内涵应变得更为包容和宽泛。除了推广数字应用和信息化建设，智慧技术给城市空间和生活环境带来了哪些影响、提出了哪些要求？是否可以通过空间设计和资源配置实现适应未来技术和生活方式的可持续城市环境？

2 智慧城市规划背景

2.1 智慧城市的概念

“智慧城市”的概念源自2008 年11月IBM 发布的《智慧地球：下一代领导人议程》主题报告，其倡导将新一代信息技术运用到供电、供水、交通、市政管道、建筑等行业中，构建物联感知网络，实现高效计算和实时响应。目前，学界对智慧城市尚无统一的定义，但普遍认为智慧城市是利用互联网、物联网等信息技术，连接、协同、整合城市基础设施，优化城市资源配置，提升城市运行效率的新模式[1-4]，近年来则更关注技术与城市空间、城市居民的关系，强调智慧城市建设过程中的要素统筹与共同智慧[5-7]。而从城市规划设计的角度来看，智慧城市的概念和意义不仅在于信息技术，更在于利用这些技术解决城市问题，具体指在新型基础设施的基础上，以智能技术为手段，构建与政府、企业、居民密切相关的包括城市安全、交通出行、能源利用、固废管理、公共服务、社区营造、经济发展等在内的智慧场景，以人本理念营造更美好的城市环境和城市生活。

2.2 智慧城市发展趋势

技术发展会投射到城市基础设施、空间形态和生活方式上，人工智能、物联网等新一代信息技术影响城市实体空间和形态成为必然趋势。21 世纪初期，首尔、东京、巴塞罗那等城市开始从通信网络搭建智慧城市骨架，其后伦敦、迪拜、香港等也逐步开始推动智慧城市的数字应用，多伦多东部滨水区则推出以智能化手段提升城市基础设施的未来社区构想[8]；雄安新区提出数字城市与现实城市同步规划、同步建设，统筹集约、适度超前部署智能基础设施。但是这些大多还停留在构想。

相对于技术的快速迭代，实体城市往往具有一定的延迟。如今自动驾驶技术已发展到L4级别，出现了无人公交、无人物流等试点场景，但与之配套的智能道路基础设施、规范标准、法律制度尚不完善，仍无法商业化推广；光伏、氢能等新能源技术应用也尚缺乏成熟完善的终端和场站配套。因此，新时期的城市规划设计应当关注空间与技术发展的匹配，考虑智慧城市基础设施的选址标准、建设导则与空间预留等需求。

2.3 智慧城市政策背景

我国智慧城市建设理念也从信息化主导向场景化驱动转变。早期的智慧城市建设多从供给角度出发，强调信息采集监测与数字化管理，关注信息基础设施、电子政务、社会治安、智慧交通等领域，缺乏对居民在城市中的体验感与获得感的考虑。在上百个试点城市经验的基础上，近年来的建设理念转变为以人为本、协同创新，以提升城市精细化治理能力为目标，更加关注智慧场景建设和居民生活体验。

2.4 智慧城市相关研究

智慧城市的建设与城市空间密切相关，脱离城市空间、过度关注技术的智慧城市忽视了城市作为复杂系统的基础特性，易使智慧城市建设与实际的需求脱节。

从技术方面来看，新技术极大改变了从规划编制、方案设计、项目审批到辅助决策的规划设计和管理全过程。运用模型和AI技术辅助城市规划，大大提高决策的科学性和高效性[9-14]；雄安、福州等地以空间为核心，建立打通工程建设项目的现状、总规、控规、设计、施工、竣工全周期的规建管一体化管理平台；杭州、海口、上海等建设“城市大脑”，打通交通、公安、城建、城管等多部门职能条线，实现城市运行态势监测、资源协同调度，提高了城市运行效率和公共服务水平。

从空间方面来看，自动驾驶、智慧能源等新设施和新场景的出现对城市空间产生了新要求、新影响[15]。郭艳龙[16]从城市形态、城市交通、城市发展的公众参与、出行共享理念四个方面分析技术对未来城市空间发展带来的影响；魏勇等[17]根据雄安新区智慧城市建设的经验，提出智能基础设施在城市基础设施体系中的重要性，强调通信基础设施的空间预留；刘泉[18]提出在智慧社区建设中，不同技术驱动型产品与空间要素的组合方式至关重要。智慧技术发展下城市空间的响应开始受到关注。

3 智慧城市规划存在的问题

城市空间对技术的适用贯穿智慧城市顶层设计到实施的全过程，技术需要回应城市问题、适应规划导向，规划也应为技术落地预留空间。以往的智慧城市规划过度重视信息化系统，现在正逐渐转向与空间深度结合、与其他规划相辅相成，强调实施落地，已有的研究和规划案例中虽然对未来的城市交通、社区、信息基础设施等领域有所畅想，但是多停留在概念和策划阶段，缺乏实际的应用场景和设计要求，国内已有的标准和规范对此也涉及甚少，新技术在城市层面的空间需求尚无定论。对于新兴的智慧技术如何适应城市实体空间的需求、如何协调与城市规划设计的关系进而指导规划和实施等方面仍有所欠缺。

本文从应对城市问题出发，探索应用场景驱动下的智慧城市规划设计，填补城市空间与技术应用协调性之间的空白，为推动智慧城市从信息化向规划可落地、居民可感知转变提供策略和实施建议。

4 智慧城市规划设计策略

基于城市实际问题和技术发展趋势，结合国内外智慧城市案例，研究梳理出61项智慧城市应用技术（见图1），并以空间需求突出、需要先行先建为原则筛选组合出交通和地下空间两类典型的智慧应用场景。结合现行标准规范、相关案例和项目经验，寻找结合智慧技术与城市空间的规划设计策略和解决方案。

从两岸坡钻孔压水试验资料分析，坝体左岸透水率最大为9.0 Lu，右岸透水率最大为5.67 Lu，小于10 Lu，属弱透水层。定量估算左岸绕渗量约126 m3/d，右岸岸绕渗量约34 m3/d。建议采取适当帷幕灌浆防渗处理。

图1 智慧基础设施领域具有前沿性和落地性的智慧城市技术

4.1 面向自动驾驶的共享出行场景

交通出行领域存在城市公共交通供给缺口、“最后一公里”接驳服务水平有待提升、私家车出行较多增加道路交通压力、公交车等商用车辆供需时间不匹配等问题，“小街区、密路网”模式的推广又将增加道路网密度、减小路面宽度、缩小交叉口间距，对现有交通通行效率提出挑战。自动驾驶具有环保、高效、安全的优势，未来与共享出行结合后可提高道路通行能力和车辆利用率，缓解城市交通问题。

自动驾驶普及后，现在的“大枢纽、大通道”交通设计理念将逐渐被“分布式、共享化”的服务理念替代，城市可划分为不同规模的共享交通单元，根据主导交通需求配置不同功能的共享资源，传统交通场站从以服务车辆停放为主转变为以人的衔接和共享服务为主，道路空间将释放给慢行交通和街道活动，无人驾驶车辆则可作为需求响应型车辆以微循环的形式补充城市公共交通。面向无人驾驶的城市实体空间需要根据实际需求做出相应调整。

1）规划共享中心

在共享交通单元模式下，结合中运量公交站点，以5min～15min生活圈为服务半径规划“一站式”共享中心，用地面积1.0hm2～1.5hm2，亦可与社区公共服务设施、商业中心、轨交站点等公共建筑共建。地面布置社区商业和公共服务等功能空间，地下空间需兼顾自动驾驶车辆停保、（非）机动车停车、物流配送和地下市政设施需求。

2）建立共享道路

扩大街道空间的共享性和可变性，根据需求分时段动态划分路权，实现道路功能的混合化。在道路交通需求较高的时段设置双向车道，保证基本的交通承载力；在道路交通需求不高的时段，可将一条车道动态调整为自行车道，扩大人行道宽度，增加行人活动空间；在重大节日或者假期时，可以实行临时禁行，将道路还给行人，允许举办周末市场、露天音乐会、社区活动等（见图2）。

图2 面向自动驾驶的道路断面演变过程示意图

3）调整道路断面

由于短期内自动驾驶车辆与现有普通车辆的混行仍存在一定限制，可划定过渡期自动驾驶专用道，或在路段设置智能车道提示灯，形成特定时段的可变专用道。条件成熟后，自动驾驶车辆高效运行会减少对道路空间的需求，街道交通空间可腾退为步行空间、街道广场等，优化街道步行环境。

4）划定路侧可变停车位

自动驾驶技术、停车位智能管理和电子收费等技术将使路侧停车位成为可预订、可变化的空间资产。在城市次干路和支路上结合人行道路侧设施带设置可变停车位，车位宽度为2.5m～3.5m，车位长度不超过6m，可满足居住区周边的夜间停车、自动驾驶微公交的临时下客、沿街商铺卸货或居民短时购物的临时停车需求，其余时段路侧停车空间则可变为慢行空间、移动集市等功能。

4.2 地下空间综合开发利用场景

传统的市政系统规划往往聚焦于地上建设，较少涉及地下空间的开发利用。在智慧城市技术的发展下，地下无人物流、无人环卫、无人停车、综合管廊等场景为实现“人物分离”创造了可能。

4.2.1 地下空间分层综合开发

随着“小街区、密路网”模式的推广，道路用地比例将增加，在传统的市政系统建设模式下地块内由于机房、人防与停车空间占较大比例，可开发建筑面积将进一步缩减，施行管线综合、建设综合管廊的难度也更大。在更多智慧应用场景的驱动下，地下空间将具有更丰富的功能。雄安新区在容东片区提出地下空间的共构联动、统筹建设，规划由地下综合管廊、地下轨道交通以及地下停车、公共服务、公共活动空间等构成的三层地下空间系统，在综合管廊建设中采用与环隧共构、与环隧并行、与“夹层和物流层”共建三种结构[19]，实现地下空间内多种功能的共存。综合管廊作为地下空间的一部分，可与地下轨道交通、地下道路、地下停车、地下物流、地下环卫系统等等同步规划、共同建设。未来，多种功能有望共同构成地下“综合运营层”，实现地下空间的统一规划、综合开发与智慧运营，充分利用道路地下空间，释放更多空间给人们。

4.2.2 地下物流运输系统

地下物流系统通过以清洁能源为动力的自动导引车（AGV）、胶囊小车、卡车等运载工具，以单独或编组形式在地下隧道、管道空间中实现全自动、全天候运输。近年，雄安新区、上海、北京城市副中心等地均在规划中提出探索利用地下空间构建智能物流系统，预留地下物流通道。该场景的规划一方面需结合运输线路等级考虑空间需求，例如支线运输可结合综合管廊、地下轨道交通建设或利用闲置地下隧道等现有空间，增加物流运输功能，社区末端运输可通过楼宇内自动化的物流管道最终配送到户，根据国内外对地下物流车的设计[20]，建议物流舱管道管径控制在2m左右。另一方面，在不同等级运输管道的转折点需要设计转运设施，居住区内可划分配送分区并利用绿地及社区服务中心的地下空间等设置节点仓用于末端配送转运，结合无人物流配送实现“人物分离”和“送货上门”的地上地下一体化货运网络。

4.2.3 地下环卫运输系统

利用气动运输技术，垃圾可在密闭管道里以气动的方式进行自动化运输。该技术适用于居住和商业密集区、医院和大型场馆等公共建筑，以及其他对环境要求较高的新建区域。规划中需考虑地下管道和垃圾场站的规划。结合地下真空垃圾运输技术的平均输送距离和垃圾量规模，管道管径应为500mm，管道长度1.5km，可在综合管廊内预留垃圾主管的管道舱，分区设置压缩分拣站，并预留与各地块连接的管道接口，后期根据地块开发进度逐步建设支管（见图3）。在未规划地下综合管廊的地区建设可在道路绿化带、公园绿地及远离学校、居住区的绿地下预留地下主管和垃圾场站的空间。地下垃圾场站可结合现有环卫停车场建设，未来亦可结合共享交通中心、社区服务中心、综合能源微网中心等空间共建。

图3 地下环卫系统运输方式示意图——以上海南大地区的研究为例

5 结语

城市空间与技术相互作用、相互影响，技术的发展将在实体空间中衍生出更多智慧城市应用场景。本文通过探讨在智慧应用场景驱动下空间规划设计如何与技术相适应，提出相关策略和参数，从规划设计的技术上为未来智慧城市项目建设提供参考。智慧城市规划中需对相关领域的新技术有所预判，考虑其对空间的影响，为未来建设提供留白，让城市的“聪明智慧”不仅仅体现在技术的先进性上，更体现在用智慧的技术手段解决城市问题、营造舒适宜人的城市空间、提高居民的生活质量和幸福感。