37.大数据在市政设施规划中的应用研究——以沈阳市浑南新城为例

大数据在市政设施规划中的应用研究

——以沈阳市浑南新城为例

张卉蕾，李菁，王媛媛

摘要:市政设施规划是城乡规划的重要组成部分,本文针对传统的市政设施规划所存在的问题，分析了基于大数据环境下的新型市政设施规划，列举了编织智能供电网络、敷设实时监控的综合管廊、建立基于GIS的防涝分析体系、建设基于微博、微信和手机APP的公众参与平台等依靠于大数据的新型规划手段，然后通过沈阳市浑南新城市政设施规划的真实先进案例，阐述如何将规划落到实处，表明了大数据在市政设施规划研究中的应用,展现了基于大数据下的新型市政设施规划的智慧性、及时性、科学性与民主性，得出了一套新型的科学规划体系，保障了规划的可实施性。 关键词:市政设施规划 大数据 智慧电网 公共参与

1 引言

市政设施规划是城乡规划的重要组成部分，城市市政设施专项规划是落实城市总体规划的重要环节，是指导城市建设管理的重要依据，对于完善城市基础设施功能，提高城市综合承载能力，推进城镇化健康发展具有重要意义。市政设施是城市赖以生存和发展的重要基础，市政设施的发展水平直接影响国民经济发展、投资环境的改善和人民生活水平的提高，是衡量城市发展水平的重要标志。可以说，市政设施就是一种\"看不见的城市综合实力\"。

近年来，随着我国经济社会的发展，城镇化进程不断加快，城市在国民经济中的地位和作用越来越突出，但是我国城市基础设施建设的发展却步履维艰，存在诸多困难，市政基础设施规划也面临着技术方式落后、千人一面、编制思路僵化等一系列问题，一些地方更是出现了城市市政基础设施无序发展、重复建设等问题，而这些问题都制约了城市的发展，影响了城市总体规划落实的步伐，不仅给人民生活带来不便，更在一定程度上阻碍了我国经济的健康稳定发展。因此市政专项规划不应再是城乡规划的配套规划，而是应该受到更大重视，应该建立独立的系统，通过借助基于大数据的新型处理手段形成科学的、全面的、系统的规划。

2009 年以来\"大数据\" 时下最热门的IT 行业的词汇，随之而来的数据仓库、数据安全、数据分析、数据挖掘等等围绕大数据的商业价值的利用逐渐成为行业人士争相追捧的利润焦

点[1]。大数据一般是指巨量资料，各种大数据在相关领域里应用所获得巨大的新成果与新突破，给人们带来了新的观念，改变了人们旧的习惯，刷新了人们新的认识。大数据具有4V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）[2]，如何结合其特点将大数据应用在规划中已然成为当下规划行业的热门研究方向，我们通过浑南新城的市政专项规划将大数据贯穿在专项规划的制定以及落实当中，得出一套新型的科学规划体系。

2 传统的市政设施规划的问题分析

2.1 传统的市政设施规划

城市市政基础设施是主要由给水、排水、供电、通信、燃气、环卫、防灾等各项工程及其附属设施构成。传统的市政设施专项规划是依据各种相关规范要求，根据规划城市相关参数选取对应各专业相关指标。这种传统规划方式的特点可以总结成“三确定”，“指标确定”，即确定市政基础设施未来规划年限的服务水平指标；“规模确定”，即确定规划区的人口规模、市政基础设施的定额、占地规模等指标；“项目确定”即确定规划区内公共服务设施的项目数量、单个项目指标、项目范围、项目建设时限等条件。传统的市政设施规划在完成以上“三确定”之后基本就完成了专项规划编制的主要内容。

2.2 传统的市政设施规划存在的主要问题分析

现阶段我国市政设施规划还不够完善，还存在一些问题主要表现在：管理不畅达，出现问题不能及时反馈总结，错过事故最佳处理时期；传统规划缺乏特定性与唯一性，由于计算定额时选取指标仅仅依据规范要求，会造成“千人一面”的规划效果；传统的规划还未不够智能，对于能量的流失无法做出反应与改变；传统的规划是“一人、一会定项目”的规划，在制定规划的过程中规划师的想法与理念具有决定性的影响力，但归根结底规划是要服务人民的，传统规划没有进行民意收集或小范围通过问卷调查等传统形式采集极小部分数据，是没有体现以人为本这一社会主义核心价值观的。以上这些问题直接影响城市的生产发展、社会的安定稳健和人民生活的改善。

3大数据支撑下的市政设施规划

当今社会随着新兴信息技术与应用模式的涌现，云计算、物联网等技术模式快速的发展，从而使得全球数据量呈现出爆发式增长态势，大数据时代的到来不仅带来了科技的革新，更改变了人们的生活、出行、休闲习惯，而以人为本的市政设施规划更应该基于大数据合理改变。

3.1智慧性——编织智能供电网络

智能电网的理念，是通过获取更多的关于我们如何用电、怎样用电的信息，来优化电的生产、分配以及消耗这一系列过程，实现可再生能源集约化开发、高效利用、改善能源结构。在本质上，智能电网是大数据在电力上的应用，智能供电网络通过高性能计算、数据挖掘、统计分析、数据可视化等技术改变过去以单一变电站为核心的供电模式，提出多路供电、统一管理的新型供电管理模式。

智能供电网络通过大数据的收集与整合，形成“感知——判断——反应——学习”的智慧系统。首先，通过收集供电网络中不同等级、不同路径、不同时间内的供给量、延续时间等数据，感知负责区域内不同用户在不同时间的用电量；之后，通过对数据科学的统计处理分析得出不同用户的使用规律；再后，根据计算出的不同用户用电习惯，及时改变不同用户的配电量；最后，通过一段时间的数据累积结合“感知、判断、反应”过程中的反思学习，不断完善供电网络，形成更贴近真实用电负荷的智慧供电系统。最终实现用电监控、负荷管理、线损分析，达到自动抄表、错峰用电、用电检查、负荷预测和节约用电成本等目的。

基于大数据研究的智能供电网络一方面是与宏观经济、人民生活等信息融合，促进经济社会发展；另一方面，绿色的、生态的、可持续发展的、造福人类的新型供电模式。

3.2 及时性——敷设实时监控的综合管廊

地下综合管廊是保障城市运行和市民生产生活的重要载体，是一种现代化、集约化的城市基础设施，是城市赖以生存和发展的“生命线”。地下综合管廊也称共同沟，顾名思义是把市政管线中的电力、通信、给水等各种管线中的两种以上集于一体，在城市道路下方建造一个集约化的隧道进行统一规划。新型的市政规划将结合地下综合管廊建立智能的监控系统，实现现场录像、实时监控、及时反馈、远程巡视、远程访问、报警联动的目标。若管廊内发生危险气体泄漏事故，系统将自动通过气体探测器及实时监控画面智能分析，在管廊上准确判定具体部位，进行报警信息，智能视频分析系统采集到气体泄漏画面由工作人员手动触发报警装置，运行灵活使用方便。结合大数据的新型实时监控地下管廊的建立对于市政设施规划的决策系统、执行系统和反馈系统起到统筹兼顾作用，改变规划管理的滞后性和低效率，提高规划时效性。

3.3 科学性——建立基于GIS的防涝分析体系

随着全球气候的变化，城市降雨规律发生了改变，在降雨次数减少的同时，暴雨强度却不断增大，从而引起了城市内涝的发生。在大数据前提下应用地理信息系统的分析可以快速准确的完成汇水面积径流量等指标的计算，并根据地理高程数据、径流时间、暴雨强度等数

据模拟出一次暴雨后的城市内涝情况。地理信息系统并不是孤立存在的，他是在计算机辅助下，以大数据为基础，对这些大量的数据进行批量处理与分析，通过建立模型、完善管理体系，将GIS与遥感技术、航测技术等多项技术相融合，从而形成处理速度快、应变能力强的系统。传统的雨水规划主要是应用抽象的数学模型方法，模型的建立与求解比较复杂，要求具有较高的数学功底，特别是对于多个影响因子、海量数据的分析，传统的数学建模方法存在着很多弊端。在大数据下，GIS强大的空间数据处理能力逐渐被认可，在雨水规划中，应用GIS的空间分析功能，形成新型的完善的大数据分析系统，可以方便地进行多个影响因素综合分析，从而对于人口、经济、交通、空间与用地功能、等方面进行相关分析，科学的选择重现期等参数，能够为规划人员提供直观的可视化分析结果，有助于完成更准确的规划体系，进一步提高市政设施规划管理的科学性，有效地控制了洪涝的发生。

3.4 民主性——建设基于微博、微信和手机APP的公众参与平台

在传统的社会体制中，规划被认为是一个技术问题，参与其中的主要是政府部门和相关的技术人员，公众基本处于事后被告知的地位。随着社会主义市场经济体制的建立与完善，规划工作地位的日益提升，其公共政策的属性越来越强，这就要求规划制定和实施的全过程要有全社会的共同参与。让公众参与城乡规划，不仅有利于提高相关决策的民主化与科学化，而且有利于增强公众参与城乡建设的积极性，保证城乡规划更有效地实施，从而推动社会主义和谐社会的建设。在大数据环境下，规划应借助大数据的东风，通过微博、微信等新兴的、用户量大、受众面广的网络平台，收集处理民意数据，为规划确定符合民意的方向，体现民主与以人为本的核心价值观。

4大数据在浑南新城中的应用

4.1 规划概况

沈阳市浑南新城是在国家第十二届全运会背景下发展形成的。2012年2月，沈阳市政府下发了《沈阳市人民政府关于建设沈阳国家大学科技城的实施意见》中提到的城市重心南移、大力发展大浑南，为浑南新城的发展带来了历史性的机遇。浑南新城位于大浑南核心区，规划范围东至机场高速，南至桃仙机场用地，西至哈大高铁西侧规划路，北至城市南三环高速，总规划用地57平方公里。规划将浑南新城区域定义为21世纪现代城市典范、东北亚智慧新城、国家中心城市门户、沈阳经济区核心城市、新的行政服务中心、文化创意中心和现代商务中心。规划目标是以人为本，具有高幸福指数，健康、宜居、低碳和生态的现代新城。

图1 浑南新城效果图

图2 浑南用地规划图

4.2 规划对策

4.2.1 浑南新城智慧电网体系

浑南新城规划供电系统将采用全新的智能电网，新建各级变电所全部智能化，提高电网的分析能力，建设储能系统，设置分布式电源，形成更为有效地利用能源，使浑南新城成为

低碳环保城市的典范。通过变电所之间互相的联络，形成二路电源，提高供电的安全性和可靠性。为保证供电可靠性，满足“N-1”准则，依据负荷预测结果，浑南新城220千伏变电所的总装机容量为1440兆瓦，66千伏变电所总装机容量为1650兆瓦。

图3 浑南新城电力规划图

图4 智能电网工程图

4.2.2 浑南新城的地下管廊系统

浑南新城内敷设的综合管廊，累计总长度达到24公里，其中包括电力、电信两种管线。管廊内共布置400多个远红外线摄像头和300多个双鉴红外对射探测器，将管廊内的情况实时掌控，并反馈至控制中心的长8米，宽1.8米的大屏幕上，保证了发生火警、盗警、故障、水情等情况时，通过控制中心的大屏幕可以及时获取事故的准确信息，并通过远程操控进行预处理，通过预处理将事故控制在小影响程度中，然后再利用充分的时间进行定点定性的事故处理。借助实时监控的地下综合管廊系统可以避免管理不畅达所引起的市政方面的事故，实现高效的规划。

图5 地下管廊剖面图

图6 地下管廊控制中心

4.2.3 科学的雨水规划

浑南新城在进行市政雨水规划初期进行了充分的准备工作，通过大数据的获取与整合，

建立地理地势模型，通过科学的分析和综合的考虑，最终形成雨水规划体系。科学的雨水规划中，应首先采集高程点等数据，并通过绘制地势分析图、等高线图等处理数据的分析方式，对地势进行研究；然后依据地形地势，道路规划高程及河道水面高程进行管线规划；依据汇水面积，对雨水管径进行计算。在新型的雨水规划中，浑南新城采用了GIS支持下自动划分城市雨水汇水区的方法，以及支持城市雨水汇水区达标评价的雨水管网通性分析和径流面积计算模型。规划中建立了GIS支持下的城市雨水汇水区优化方案，提高了雨水管网规划效率和质量，确保了浑南新城排涝的顺畅。

图7浑南新城地势分析图

4.2.4 公共信息参与平台

浑南新城在对基础设施的规划建设中，充分的考虑了民心民意，建设了基于微博、微信和手机APP平台的公共参与模式，充分体现了“以人为本”的规划理念。通过“智慧浑南”微博账号、“智慧浑南”微信公众账号以及“智慧浑南”手机APP等平台的宣传方式，利用线上投票、线下交流的公众参与模式收集来自百姓的大数据，从而为城乡规划更有效地实施提供了保障，为社会主义和谐社会的建设提供了前行的动力。

图8“智慧浑南”微博账号

图9 “智慧浑南”手机APP 图10“智慧浑南”微信公众号

5结论

大数据给予我们的不仅是数字的简单叠加，他为我们提供了一种全新的理解和分析问题的方式。应用了大数据的市政设施规划，是信息时代的必然产物，是不可或缺的规划理念和管理模式。将改变基于简单数据统计、经验分析甚至直觉判断的传统规划管理模式，提高市政设施规划的有效性，加快市政设施大数据库的建设和空间分析的能力，建立更加开放透明公共参与平台和市民监督系统，推到市政设施规划有传统向智慧发展。

我们有理由相信，随着智能数据系统的迅猛发展，必将带动整个规划行业以一种高姿态、高要求进入大数据的世界，不断满足市场竞争需求。在不远的将来基于大数据的市政设施规划必将会取代过去，成为监控市场的主导者。

参考文献

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作者简介

张卉蕾，助理工程师，沈阳市规划设计研究院； 李菁，助理工程师，沈阳市规划设计研究院； 王媛媛，助理工程师，沈阳市规划设计研究院。