面向绿色基础设施的城市信息学:纽约市行道树数据收集、分析与公众科学的综合研究

越来越多的时空数据使得对复杂的城市系统进行细致深入的调查研究成为可能。尽管已有对城市环境中人居活动的时空特征的充分调查研究,但城市景观的时空复杂性仍未得到充分探索。介绍了纽约市行道树普查项目的起因、经过和其产生的影响,包括数据收集、整合和分析的方法,以及公众科学将城市管理与社区参与联系起来的多种途径。针对当前技术存在的局限,提出一种人工主导、计算机执行的,可应用于城市林业数据收集和信息管理的集成方法。并借鉴美国纽约及其他城市的相关经验,对当前中国城市林业的发展状况进行了研究。这种人机结合的数据采集方法,对实现城市中自然、科技和人的紧密联系具有重要意义和价值。

城市信息学展望

城市发展中不同城市部门、理论和技术的专业化及其在城市中的汇聚,极大地加快了城市信息学的发展。作为跨学科领域,城市信息学旨在通过新的信息技术来解读城市并推动城市发展。对于这一新兴领域的进展与前景虽已有一些讨论,但仍需进一步探索其研究计划,以推动城市信息学的进步,并对未来城市发展提供参考。为此,本文基于领域最新研究进展,提出了一系列城市信息学研究计划。这些研究计划涵盖三个层次:城市科学的未来;核心使能技术,包括地理空间人工智能、高精地图、量子计算、人工智能和物联网、数字孪生、可解释人工智能、分布式机器学习、保护隐私深度学习等;城市信息学的应用,涵盖城市设计和规划、交通、基于位置的服务和元宇宙等方面,以及关于算法和数据驱动方法的讨论。最后,本文展望了城市信息学未来的发展,尤其注重如何在日益增长的技术依赖与重要的社会问题之间取得平衡。

城市信息学在规划科研实践与教育中的进展研究

城市信息学拓展了城乡规划学科的理论与技术边界,是当前学科在教学、研究和实践的重要创新领域。如何将城市信息学与城乡规划进行深度融合,以推动学科进步与实践应用,已成为当前的重要议题。本文系统梳理了城市信息学在国内外的演变历程,重点阐释了城市感知、城市大数据、城市分析和规划决策这四项核心内容。通过对国内外代表性高校的学位和课程体系进行整理,进一步揭示了城市信息学对规划科研实践与教育产生的深远影响。然而我们也发现,我国的城市信息学实践与高校主导的教育科研之间存在一定的壁垒。研究提出两点启示,希望能为我国城乡规划学科的未来发展提供有益参考:一是城乡规划学应利用信息科学技术进行创新并在学科交叉中获得新知;二是重视在实践中解决实际问题,凝练科学问题。

基于居民活动的多尺度城市健康数据融合分析

多尺度的城市健康囊括了身体生理、精神与社会等多方面的健康状态,涉及规划、医学、卫生、建筑、心理等多学科领域。其中,居民活动与人口健康状况、生活行为方式、环境健康风险暴露等多种城市健康因素息息相关。基于居民活动的城市健康研究从以人为本的角度提供了重要的理论指导与科学依据,并呈现出多尺度、多源数据融合的特点。随着全球的城市智慧化建设,多尺度健康数据资源的丰富为基于多学科的健康研究与城市规划治理提供了新的研究方法与应用场景。本文从居民活动的视角出发,梳理了地点、社区与城市三个尺度下已有的城市健康数据融合计算研究,并对数据资源、监测技术、研究方法与应用场景进行了整理。面对当前城市健康研究中普遍存在的忽视人本尺度、缺乏数据融合等问题,本文进一步探讨了数据驱动城市健康的途径。通过结合多种数字化技术、融通多尺度分析方法、推广多主体实施参与,促进多源、多尺度数据在城市健康研究中的融合计算分析,以期指导未来的城市健康研究与人居环境建设。

基于人居活动数据的城市分析——纽约市实践经验及其城市人因工程学启示

在数字时代背景下,当代与未来的城市不断呈现出虚实结合的空间演变与人机交互的智慧场景。人因视角的城市研究从人体与空间的体验、互动与感受出发,关注物理空间规划设计与人交互所带来的生理、心理影响与作用,是探讨未来城市空间的重要研究视角。通过对21世纪以来城市信息技术发展演化的梳理,本文阐述了城市人居活动数字化智慧化的发展趋势为人因视角的城市分析所带来的机遇与挑战。一方面,多源大数据与多模态信息能更全面地反映人与多尺度、多维度空间中多种元素的相互作用,为使用机器学习与信息可视化等技术开展科学量化分析提供了丰富的数字资源;另一方面,随着信息技术与人工智能不断渗透人居空间与城市生活,当代城市物理—赛博—社会三元空间中多种智慧化技术应用与人不断交互影响,演化出众多新的用户体验和生活场景,为人与城市空间交互带来了新问题、复杂性与新风险。基于以上总结,作者认为城市人因工程学可提升人居活动数据分析的“人本性”“交互性”与“社会性”,其理论与方法对城市分析具有重要的科学启示。

融合式研究趋势下的地理信息教学体系探索

城市研究的范式在大数据和人工智能的影响下已经发生了巨大变化。本文根据城市研究及地理信息科学的发展历程和学科脉络,提出城市空间信息学是社会和产业需求导向的一个新兴知识领域,也是融合式研究趋势下地理信息教学和研究的一个发展方向。城市规划和地理信息科学两大类专业虽然具备孵化出城市空间信息学人才的学科基础,但是其学科体系都需要较大的改变才能实现突破;从现有的学科设置的体系看,地理空间信息工程专业由于提供了同时培养学生系统思维、空间思维和计算思维的框架,具备发展城市空间信息学本科教育的入口。本文在此基础上提出了城市空间信息工程本科专业的培养方案设计思路,期望能够对城市空间信息学的学科发展以及教学研究带来讨论契机,并推动地理信息学科和城市规划学科的可持续发展。

从Geomatics到Urban Informatics

我国正处在新型城镇化、工业化和信息化的关键时期,城市面临着复杂的经济、社会与生态可持续发展问题。面向城市的地球空间信息学(Geomatics)与互联网、云计算技术持续融合,产生了城市时空大数据,成为了智慧城市的重要战略资源。随着地球空间信息学和信息学、城市科学不断深入交叉融合,城市信息学(Urban Informatics)逐步形成,并正在成为测绘地理信息科学的重要发展方向。城市信息学是以统一的时空基准为框架,以空间信息为载体,以信息技术为支撑,动态采集城市信息并进行处理、分析与服务,支持绿色、低碳、可持续城市发展的交叉学科。本文分析了城市信息的内涵及其与地球空间信息学的相互关系,论述了城市信息学具有动态演变、数据驱动、众源学习、协同决策、学科交叉等典型特征,在此基础上,总结了若干影响学科发展的关键科学问题,最后展望了城市信息学的发展前景。