“城市仿真”數(shù)據(jù)底座助力軌道交通高質(zhì)量規(guī)劃與發(fā)展
劉劍鋒、鄧進、郝伯炎、楊冠華、劉海旭、胡舟、張楠
習(xí)近平總書記強調(diào)：“考察一個城市首先看規(guī)劃，規(guī)劃科學(xué)是最大的效益，規(guī)劃失誤是最大的浪費，規(guī)劃折騰是最大的忌諱”。目前在軌道交通規(guī)劃數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)域存在三項痛點問題：一、數(shù)據(jù)是實現(xiàn)科學(xué)規(guī)劃的前提，目前可用于城市軌道交通規(guī)劃的眾多數(shù)據(jù)源產(chǎn)生于非軌道交通行業(yè)的數(shù)據(jù)源，其時效性、樣本量、精確度均難以滿足科學(xué)規(guī)劃需求；二、長期以來，大數(shù)據(jù)在城市軌道交通規(guī)劃領(lǐng)域大多處在“看圖”和“看趨勢”為主的階段，“好看”而“不好用”已成為當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的主要痛點；三、目前軌道交通規(guī)劃與仿真領(lǐng)域，被TransCAD、PTV、Cube等歐美仿真軟件壟斷，隨國際形勢的變化面臨“卡脖子”的問題。北京城建設(shè)計發(fā)展集團北京城建交通設(shè)計研究院圍繞多年軌道交通規(guī)劃建設(shè)經(jīng)驗優(yōu)勢，堅持推動工業(yè)化、信息化、智能化轉(zhuǎn)型，為城市軌道前期規(guī)劃與城市信息模型（CIM）深度融合提供強力支撐。
第一，融合城市多源數(shù)據(jù)，打破信息壁壘。軌道線網(wǎng)規(guī)劃作為復(fù)雜系統(tǒng)工程，依靠單一數(shù)據(jù)難以實現(xiàn)更全面、更精細(xì)、更準(zhǔn)確的軌道線網(wǎng)規(guī)劃，需要深度融合城市廣域時空范圍內(nèi)的不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。將交通運行數(shù)據(jù)、人口流動數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)融合，增加CIM模型的決策評估維度。充分利用大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能和區(qū)塊鏈等先進技術(shù)，對城市多源數(shù)據(jù)進行有效的處理和挖掘，提取有價值的信息和知識。構(gòu)建智能化數(shù)據(jù)分析大腦，利用機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等方法，對城市多源數(shù)據(jù)進行特征挖掘、分類聚類、關(guān)聯(lián)分析等操作，發(fā)現(xiàn)城市運行中存在的問題和潛在的需求。此外，還可以將手機信令數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)地圖數(shù)據(jù)等非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源進行融合，擴展數(shù)據(jù)維度，進一步提升規(guī)劃精度和時效性。例如，利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)，對城市的土地利用和自然資源進行監(jiān)測和評估，為軌道線網(wǎng)規(guī)劃提供更全面的城市背景信息。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與共享平臺，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范和接口協(xié)議，實現(xiàn)不同來源、不同格式、不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和互操作，打破數(shù)據(jù)孤島和信息壁壘。
第二，精細(xì)數(shù)據(jù)顆粒度，構(gòu)建“樓宇級”數(shù)據(jù)體系。構(gòu)建形成了全國60座主要城市的建筑體粒度的數(shù)據(jù)體系，覆蓋城市人口崗位、職住出行、基礎(chǔ)設(shè)施、人群畫像等信息。圍繞軌道交通空間層級，可將軌道交通劃分為線網(wǎng)、線路、車站、出入口以及樓宇五個層級。在宏觀層面，軌道交通線網(wǎng)、線路將城市總規(guī)中主要功能組團連接起來，帶動城市發(fā)展；在中觀層面，車站與出入口是軌道交通與城市聯(lián)系的紐帶，銜接地塊與軌道客流；從微觀層面，樓宇是參與軌道出行人群的最初起點與最終目的地。樓宇作為先天承載城市功能的有形實體，是軌道交通規(guī)劃過程中的最小單元與最細(xì)粒度數(shù)據(jù)載體，通過將多源數(shù)據(jù)融合形成的城市職住分布、人氣活力、商業(yè)業(yè)態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施等信息劃分至“樓宇級”，可借助BIM技術(shù)實現(xiàn)微觀小場景仿真，例如站內(nèi)客流動線模擬、軌道交通微觀接駁分析、TOD商業(yè)規(guī)劃選址。形成“樓宇級”數(shù)據(jù)體系，有助于整合軌道數(shù)據(jù)資源，補齊軌道數(shù)字化短板，推進實現(xiàn)“線網(wǎng)、線路、車站、出入口、建筑體”規(guī)劃數(shù)據(jù)五位一體，實現(xiàn)軌道規(guī)劃一張圖、規(guī)劃方案一張網(wǎng)，構(gòu)建“樓宇級”數(shù)據(jù)體系。
1.“樓宇級”人口數(shù)據(jù)
第三，構(gòu)建數(shù)據(jù)底座平臺，賦能軌道交通高水平規(guī)劃。為了進一步推進軌道交通規(guī)劃數(shù)字化轉(zhuǎn)型，北京城建設(shè)計發(fā)展集團北京城建交通設(shè)計研究院以“樓宇級”數(shù)據(jù)體系為基礎(chǔ)，以自研GIS計算引擎為核心，以獨立知識產(chǎn)權(quán)的模型算法為抓手，打造“城市仿真”數(shù)據(jù)底座平臺。平臺采用“1+N”即“一個數(shù)據(jù)底座，N個應(yīng)用系統(tǒng)”的架構(gòu)模式，支撐集團全量軌道交通規(guī)劃數(shù)據(jù)接入、存儲、加工、計算功能。
（1）軌道交通沿線人口崗位監(jiān)測評估
支持對軌道車站周邊或線路沿線500米、800米、1公里等不同尺度范圍常住人口、流動人口、就業(yè)崗位、分時段人口數(shù)量及空間分布的快速統(tǒng)計分析，除傳統(tǒng)圓圈范圍，創(chuàng)新性實現(xiàn)了車站周邊5分鐘、10分鐘、15分鐘步行可達(dá)范圍內(nèi)的各項指標(biāo)分析。
2.軌道交通車站周邊建筑體級人口崗位分布
（2）軌道交通沿線出行需求監(jiān)測評估
支持對軌道交通車站周邊、線路沿線及軌道交通走廊等不同分析尺度，分工作日/周末、全天分48個時段的出行發(fā)生量、吸引量、出行OD等指標(biāo)的監(jiān)測評估。
3.軌道交通線路沿線出行OD分布
（3）軌道交通沿線基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測評估
支持對車站周邊、軌道沿線以及步行可達(dá)范圍內(nèi)便利店、學(xué)校、醫(yī)院、公園等超過700類設(shè)施的高效查詢分析，及分類型建筑開發(fā)規(guī)模統(tǒng)計分析，實現(xiàn)對軌道周邊設(shè)施和業(yè)態(tài)分布的綜合監(jiān)測評估。
4.軌道交通線路沿線分類型建筑開發(fā)狀況
（4）軌道交通沿線交通接駁監(jiān)測評估
支持對軌道交通車站周邊半徑300/500/800米范圍、車站分象限區(qū)域或車站不同出入口5min/10min/15min步行可達(dá)范圍內(nèi)道路網(wǎng)密度、公交接駁站點及線路等交通接駁狀況的監(jiān)測評估。
5.北京軌道交通10號線步行10min可達(dá)性分析
（5）軌道交通客流特征綜合分析
支持對軌道交通網(wǎng)-線-站三級客流特征高效查詢，將軌道交通車站分為居住類、辦公類、商業(yè)類等不同類型，實現(xiàn)不同類型車站客流特征與周邊人口崗位、出行需求、基礎(chǔ)設(shè)施、交通接駁等服務(wù)狀況的相關(guān)性分析，為規(guī)劃方案客流研判提供決策支撐。
6.軌道交通車站客流與服務(wù)狀況匹配性分析
（6）軌道交通發(fā)展?jié)摿υu估
支持對軌道周邊現(xiàn)狀用地、規(guī)劃用地數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和高效查詢分析，實現(xiàn)基于現(xiàn)狀與規(guī)劃用地地塊信息對比的潛力地塊自動篩查，基于大數(shù)據(jù)高效完成軌道交通發(fā)展?jié)摿α炕u估。
7.軌道交通車站周邊潛力用地分析
（7）軌道交通線站位方案決策支持
支持對軌道交通線網(wǎng)/線路規(guī)劃方案人工導(dǎo)入、在線繪制、在線編輯等，構(gòu)建了包含人口崗位、出行需求、基礎(chǔ)設(shè)施等指標(biāo)在內(nèi)的多維度評估體系，實現(xiàn)不同軌道交通線路路由方案、車站選址方案及出入口設(shè)置方案的比選分析與綜合決策。
8.不同線路方案沿線覆蓋人口崗位對比分析
（8）軌道交通TOD規(guī)劃決策支持
支持對軌道交通線網(wǎng)-線路-車站三大層次，從協(xié)調(diào)、聚集、便捷、經(jīng)濟、形象等五大緯度進行TOD綜合評估，實現(xiàn)站點分類分級，基于資料庫案例機器學(xué)習(xí)，實現(xiàn)各級站點規(guī)劃設(shè)計指標(biāo)管控指引。
9.典型城市TOD發(fā)展水平對比分析
“城市仿真”大數(shù)據(jù)平臺具備自主知識產(chǎn)權(quán)以及成熟可控的技術(shù)體系，能夠保證在國際環(huán)境變化的情況下正常穩(wěn)定運行。目前平臺已參與全國千余項各類型城市軌道交通規(guī)劃設(shè)計工作中，規(guī)劃方案制定時間下降37%以上，樓宇級人口數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度可達(dá)85%，經(jīng)濟效益達(dá)8億元。平臺能夠為軌道交通科學(xué)規(guī)劃、管理、決策提供有力的數(shù)據(jù)支撐，在行業(yè)內(nèi)發(fā)揮積極引領(lǐng)作用。平臺服務(wù)交通行業(yè)內(nèi)多家政企客戶，結(jié)合“紙質(zhì)工作數(shù)字化、重復(fù)工作平臺化、復(fù)雜工作智能化”的思路，先后服務(wù)北京市交通委、北京市規(guī)自委、北京地鐵運營公司、中國國際工程咨詢有限公司等客戶完成“交通影響評價、軌道TOD用地管理、軌道商業(yè)店鋪選址、地鐵建設(shè)規(guī)劃方案測算與審批”等新型業(yè)務(wù)，全力推動交通規(guī)劃領(lǐng)域科學(xué)規(guī)劃決策水平的提升，全面助力城市軌道交通高質(zhì)量發(fā)展與精細(xì)化提升。
