楊東援

(同濟(jì)大學(xué)，上海200092)

通過(guò)大數(shù)據(jù)促進(jìn)城市交通規(guī)劃理論的變革

楊東援

(同濟(jì)大學(xué)，上海200092)

城市交通規(guī)劃實(shí)踐需求所產(chǎn)生的拉動(dòng)力，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)所產(chǎn)生的推動(dòng)力，相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科研究成果所產(chǎn)生的促進(jìn)力，將推動(dòng)城市交通規(guī)劃理論發(fā)生變革。在繼承傳統(tǒng)技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立在證據(jù)理論基礎(chǔ)上的決策判斷概念框架，將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、模型分析技術(shù)和仿真分析技術(shù)納入一個(gè)統(tǒng)一的分析模板，通過(guò)多維觀(guān)察角度盡可能全面地表征問(wèn)題，并將在“適時(shí)響應(yīng)”機(jī)制基礎(chǔ)上建立規(guī)劃過(guò)程管控模式，這一系列的探索勾畫(huà)出一個(gè)可供討論的新理論框架的雛形。

交通規(guī)劃；大數(shù)據(jù)；技術(shù)創(chuàng)新；理論變革

世界城市交通理論領(lǐng)域數(shù)十年來(lái)的進(jìn)步漸進(jìn)性多于突破性；而對(duì)于中國(guó)城市交通領(lǐng)域而言，近年的進(jìn)步更多體現(xiàn)在技術(shù)應(yīng)用層面，而非學(xué)說(shuō)變革的貢獻(xiàn)。在此背景下，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)所激發(fā)的研究熱情，如果與從規(guī)劃實(shí)踐中提煉的認(rèn)識(shí)，以及以復(fù)雜性理論為代表的基礎(chǔ)學(xué)科研究成果相結(jié)合，完全有可能引發(fā)城市交通規(guī)劃理論的變革。同時(shí)，盡管中國(guó)在交通領(lǐng)域大數(shù)據(jù)研究方面基本與世界同步起跑，且面對(duì)著全球影響最為巨大的城鎮(zhèn)化和機(jī)動(dòng)化進(jìn)程，如果不能深刻認(rèn)識(shí)其中孕育的學(xué)說(shuō)變革萌芽，仍然會(huì)在理論創(chuàng)新過(guò)程中錯(cuò)失先機(jī)。

1 變革意識(shí)：交通規(guī)劃理論的活力所在

1.1 變革背景

交通規(guī)劃理論的活力在于適應(yīng)發(fā)展的需求，交通規(guī)劃理論變革的動(dòng)力也來(lái)自于世界發(fā)展潮流和中國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)入新階段的拉動(dòng)。正如文獻(xiàn)[1]所指出的，當(dāng)前城市交通問(wèn)題已不再僅僅是機(jī)動(dòng)化背景下的交通擁堵，而是承載了多重社會(huì)問(wèn)題，涉及社會(huì)各階層出行和交通資源的利益分配。城市交通規(guī)劃應(yīng)從傳統(tǒng)注重設(shè)施的物質(zhì)性規(guī)劃向以滿(mǎn)足大眾的出行需求為主轉(zhuǎn)變。文獻(xiàn)[2]也指出城市交通的根本目標(biāo)是服務(wù)人的需求。要關(guān)注出行需求多樣化、出行結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整以及互聯(lián)網(wǎng)條件下出行需求特征的變化，重視城市群交通需求的增長(zhǎng)。新時(shí)期城市交通規(guī)劃面臨著由以往大規(guī)模的增量規(guī)劃向精細(xì)化的存量規(guī)劃轉(zhuǎn)變、由單個(gè)城市交通規(guī)劃向城市群及更大范圍交通整合規(guī)劃轉(zhuǎn)變等技術(shù)挑戰(zhàn)[3]。文獻(xiàn)[4]解析了城市群發(fā)展階段與交通供給及需求特征的關(guān)系，提出需要在供需分析、管理體制等方面建立一套專(zhuān)門(mén)適用于城市群交通的規(guī)劃方法。文獻(xiàn)[5]剖析了當(dāng)前城市群綜合交通系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，從規(guī)劃原則、技術(shù)路線(xiàn)、規(guī)劃目標(biāo)與需求預(yù)測(cè)四個(gè)方面提出城市群綜合交通系統(tǒng)規(guī)劃方法。文獻(xiàn)[6]梳理了國(guó)際上35個(gè)大都市區(qū)最新一輪綜合交通規(guī)劃報(bào)告，指出重視交通安全、環(huán)境保護(hù)、建立完善的交通擁堵管理系統(tǒng)以改善城市機(jī)動(dòng)性是當(dāng)前大都市區(qū)綜合交通規(guī)劃的基本對(duì)策動(dòng)向。

歐盟于2014年發(fā)布的可持續(xù)城市機(jī)動(dòng)性規(guī)劃(Sustainable Urban Mobility Plan,SUMP)導(dǎo)則[7]，從規(guī)劃視角、目標(biāo)導(dǎo)向、規(guī)劃流程與方法等方面對(duì)比了可持續(xù)城市機(jī)動(dòng)性規(guī)劃與傳統(tǒng)交通規(guī)劃的差別(見(jiàn)表1)。美國(guó)聯(lián)邦公路局交通規(guī)劃能力建設(shè)(Transportation Planning Capacity Building)項(xiàng)目針對(duì)氣候變化、公眾健康、未來(lái)不確定性等傳統(tǒng)交通規(guī)劃面臨的挑戰(zhàn)，發(fā)布了包括減排規(guī)劃、情景規(guī)劃、績(jī)效導(dǎo)向規(guī)劃等在內(nèi)的一系列規(guī)劃編制導(dǎo)則，旨在更新、完善傳統(tǒng)交通規(guī)劃技術(shù)方法[8-10]。

在此背景下，建立在網(wǎng)絡(luò)交通流分析和交通行為模型基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)規(guī)劃理論，已經(jīng)顯露出難以適應(yīng)的狀態(tài)，只有變革和進(jìn)取才能跟上時(shí)代的步伐。為了適應(yīng)發(fā)展，交通規(guī)劃理論需要在下述方面爭(zhēng)取新的突破。

1.2 拓展分析視角

城市交通規(guī)劃需要充分考慮與城市空間體系、社會(huì)空間結(jié)構(gòu)、城市網(wǎng)絡(luò)體系之間的關(guān)聯(lián)，從發(fā)展模式引導(dǎo)角度處理好系統(tǒng)內(nèi)部多種交通方式網(wǎng)絡(luò)布局之間的關(guān)系，從對(duì)策模式角度將政策調(diào)控軟對(duì)策與設(shè)施建設(shè)硬對(duì)策有機(jī)融合，從適應(yīng)服務(wù)需求角度研究設(shè)施與運(yùn)輸組織的協(xié)同。相對(duì)于傳統(tǒng)交通規(guī)劃理論，站在全局立場(chǎng)全面把握問(wèn)題，是下一階段規(guī)劃中有待重點(diǎn)突破的瓶頸。

為此，需要建立一種多維一體的分析技術(shù)體系。所謂多維，是基于不同理論范式，從城市空間體系維度、交通方式空間結(jié)構(gòu)維度、對(duì)策行動(dòng)計(jì)劃維度和交通運(yùn)行組織維度等，展開(kāi)多視角分析；所謂一體，是指根據(jù)可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)向和規(guī)劃原則框架，通過(guò)權(quán)衡和優(yōu)化實(shí)現(xiàn)多維訴求的綜合。

1.3 正確處理不確定性

在傳統(tǒng)交通規(guī)劃分析的思維方法中，分析人員和決策者都已經(jīng)習(xí)慣于尋找確定性之后再做決策(典型的表現(xiàn)是試圖準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái))。不敢面對(duì)城市的復(fù)雜性和未來(lái)的不確定性，制約了城市交通規(guī)劃理論的前瞻能力。特別是社會(huì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型階段，由于難以沿用過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，建立在趨勢(shì)外延思維模式上的傳統(tǒng)理論更加顯得與發(fā)展需求格格不入。

在此背景下，需要將趨勢(shì)識(shí)別、態(tài)勢(shì)分析、中短期預(yù)測(cè)、對(duì)策效果評(píng)估等技術(shù)方法組合在一起，納入一個(gè)完整的適時(shí)響應(yīng)調(diào)控模式的工作框架。

適時(shí)響應(yīng)調(diào)控模式的特征為：針對(duì)明確的遠(yuǎn)期目標(biāo)，不斷對(duì)城市交通進(jìn)行監(jiān)測(cè)把脈，適時(shí)通過(guò)“組合拳”進(jìn)行戰(zhàn)略調(diào)控。其中的適時(shí)是根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)以及已經(jīng)具有明顯征兆的趨勢(shì)，及時(shí)啟動(dòng)相關(guān)對(duì)策；而響應(yīng)則是采用組合對(duì)策，包括交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)策、對(duì)系統(tǒng)演化的調(diào)控對(duì)策、爭(zhēng)取行動(dòng)時(shí)間的壓力緩解對(duì)策、爭(zhēng)取社會(huì)認(rèn)同的利益補(bǔ)償對(duì)策等；調(diào)控則體現(xiàn)了限制、引導(dǎo)和(廣義)補(bǔ)償機(jī)制的結(jié)合原則，以爭(zhēng)取社會(huì)的理解和支持。

表1 歐盟可持續(xù)城市機(jī)動(dòng)性規(guī)劃與傳統(tǒng)交通規(guī)劃對(duì)比Tab.1 Comparison on European Sustainable Urban Mobility Plan and traditional transportation plan

1.4 增強(qiáng)對(duì)促進(jìn)共識(shí)的關(guān)注

圖1 上海市三個(gè)社區(qū)基于軌道交通使用情況劃分的不同人群工作日活動(dòng)點(diǎn)與居住地距離分布Fig.1 Distance distributions between activity points and home by rail transit travel frequency of three communities in Shanghai

城市交通規(guī)劃的本質(zhì)是公共政策安排。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)原來(lái)相對(duì)穩(wěn)定、單一的社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和社會(huì)心理，經(jīng)過(guò)一系列的分化、組合和震蕩之后，呈現(xiàn)出差異性、多樣性、失衡性和復(fù)雜性特點(diǎn)。圍繞構(gòu)建和諧社會(huì)的目標(biāo)，為避免執(zhí)政目標(biāo)、公共資源分配出現(xiàn)偏差，公眾參與和促進(jìn)共識(shí)不再是一個(gè)操作層面的問(wèn)題，而被提升到戰(zhàn)略層面加以考慮。

面對(duì)時(shí)代發(fā)展和社會(huì)變化，僅僅由城市管理者和技術(shù)人員制定規(guī)劃的方式正在成為過(guò)去時(shí)，有必要研究公眾參與條件下制定交通規(guī)劃的方法。凝聚社會(huì)共識(shí)方面最重要的基礎(chǔ)在于溝通，表現(xiàn)為利用各種信息媒介，進(jìn)行信息傳遞和反饋，以相互協(xié)調(diào)關(guān)系的過(guò)程。

傳統(tǒng)交通規(guī)劃理論主要關(guān)注的是從交通立場(chǎng)出發(fā)，如何制定一個(gè)好的對(duì)策方案。但是實(shí)踐卻告誡我們，如果不能達(dá)成共識(shí)，再好的方案在執(zhí)行過(guò)程中也會(huì)走形，或者被束之高閣。因此政府管理部門(mén)內(nèi)部同樣存在增強(qiáng)共識(shí)問(wèn)題，在城市規(guī)劃與交通規(guī)劃之間、交通規(guī)劃與交通運(yùn)行管理之間建立戰(zhàn)略對(duì)話(huà)平臺(tái)，同時(shí)研究各種規(guī)劃相互協(xié)同的機(jī)制與方法。

1.5 實(shí)現(xiàn)對(duì)演化過(guò)程的管控

城市交通規(guī)劃并非勾畫(huà)一張藍(lán)圖，還必須研究對(duì)規(guī)劃實(shí)施過(guò)程的管理，由此產(chǎn)生了對(duì)問(wèn)題細(xì)化分解、系統(tǒng)演化過(guò)程的監(jiān)控、干預(yù)對(duì)策效果評(píng)估等方面的技術(shù)需求。

2 變革條件：將數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策能力

盡管大數(shù)據(jù)理念已經(jīng)受到廣泛重視，并在一些重要的行業(yè)領(lǐng)域取得進(jìn)展，但是如果不能在城市交通領(lǐng)域內(nèi)將數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策能力，促進(jìn)城市交通規(guī)劃理論變革將停留在理想階段。嚴(yán)格意義上，并非大數(shù)據(jù)自身成為促進(jìn)進(jìn)步的推手，而是將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于城市交通規(guī)劃決策分析的研究，成為理論變革的催化劑。

2.1 大數(shù)據(jù)正在建立新的觀(guān)察能力

大數(shù)據(jù)為研究者提供了針對(duì)城市交通的一種多角度、多層次、多測(cè)度的大樣本連續(xù)觀(guān)察能力。這種觀(guān)察能力對(duì)于準(zhǔn)確把握問(wèn)題、深入剖析研究對(duì)象，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、分析和調(diào)控具有重要意義。

大樣本形成了對(duì)研究對(duì)象基于行為屬性細(xì)分組群，研究其相應(yīng)的空間分布能力。圖1顯示了位于軌道交通7號(hào)線(xiàn)車(chē)站1 km范圍內(nèi)，但是屬于城市不同圈層的三個(gè)社區(qū)(顧村社區(qū)：外環(huán)線(xiàn)附近；大華社區(qū)：內(nèi)中環(huán)線(xiàn)之間；靜安社區(qū)內(nèi)環(huán)線(xiàn)以?xún)?nèi))，利用1個(gè)月移動(dòng)通信數(shù)據(jù)將居民按軌道交通使用情況劃分組群后，其活動(dòng)點(diǎn)(停留30 min以上)到居住地的分布情況，其中包含了大量研究居民活動(dòng)空間與城市建成環(huán)境之間關(guān)系的重要信息。

連續(xù)觀(guān)測(cè)一方面可以有效地研究個(gè)體的慣常行為，例如在傳統(tǒng)交通調(diào)查中難以獲得，但對(duì)研究居民活動(dòng)空間與城市建成環(huán)境非常重要的個(gè)體經(jīng)常活動(dòng)區(qū)域；另一方面可以通過(guò)追蹤行為分析，補(bǔ)充數(shù)據(jù)中缺失的重要信息(例如對(duì)通勤人群的判斷等)。

而多源數(shù)據(jù)則提供了不同角度、層次的觀(guān)察手段，例如表2中顯示的可以在城市空間結(jié)構(gòu)與交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)中提供相關(guān)信息的數(shù)據(jù)資源。

2.2 將大數(shù)據(jù)與復(fù)雜性理論結(jié)合

從科學(xué)研究角度來(lái)看，大數(shù)據(jù)最重要的價(jià)值在于為具有復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)特征的城市交通研究提供了重要支撐。

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)[11]的基本思想可以表述為：系統(tǒng)由眾多被稱(chēng)為主體的個(gè)體所組成，主體是具有自身的目的性和主動(dòng)性、有活力和適應(yīng)性的個(gè)體。主體能夠在持續(xù)不斷地與環(huán)境以及其他主體交互中學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)，并且根據(jù)學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式。主體的主動(dòng)性和交互作用在不斷地改變著自身的同時(shí)，也改變著環(huán)境，是系統(tǒng)發(fā)展和進(jìn)化的基本動(dòng)力機(jī)制。復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)化和演變，包含了新層次的產(chǎn)生、分化和多樣性的出現(xiàn)，以及新的聚合所形成的更大的主體等。

事實(shí)上，規(guī)劃人員并非不知道未來(lái)的理想方案，只是不知道多大程度上能夠?qū)崿F(xiàn)理想方案，以及用什么樣的方式能夠更好地逼近理想方案。而對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的答案，并不在于先知先覺(jué)的預(yù)測(cè)，而在于不斷加深認(rèn)識(shí)過(guò)程中產(chǎn)生的預(yù)見(jiàn)、預(yù)判以及與時(shí)俱進(jìn)的對(duì)策調(diào)整。

在這一認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)的定期調(diào)查需要轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)需要轉(zhuǎn)變?yōu)榧皶r(shí)感知和基于認(rèn)知的預(yù)判，傳統(tǒng)上專(zhuān)注于交通系統(tǒng)供需關(guān)系的分析需要轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)各種復(fù)雜關(guān)聯(lián)所產(chǎn)生宏觀(guān)涌現(xiàn)的研究(見(jiàn)圖2)。

圖2 常規(guī)監(jiān)測(cè)的頂層積木結(jié)構(gòu)Fig.2 Framework of regular transportation monitoring system

表2 可用于研究城市空間結(jié)構(gòu)與交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)問(wèn)題的相關(guān)數(shù)據(jù)資源Tab.2 Suggested data resources for analyzing the relationship between urban spatial structure and transportation networks

城市交通中的各種參與者(用戶(hù)、服務(wù)供給者、管理者等)均屬于適應(yīng)性主體，其共同特點(diǎn)是具有感知和響應(yīng)的能力，自身持有目的性、主動(dòng)性和積極的“活性”，能夠與環(huán)境及其他主體隨機(jī)進(jìn)行交互作用，自行調(diào)整自身狀態(tài)以適應(yīng)環(huán)境，或與其他主體進(jìn)行合作或競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)取最大的生存空間和延續(xù)自身的利益。他們經(jīng)歷了一種共同演化過(guò)程，導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)從一種多樣性統(tǒng)一形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N多樣性統(tǒng)一形式。

圖3 基于問(wèn)卷調(diào)查的上海市公共交通用戶(hù)行為與態(tài)度忠誠(chéng)度交叉分析結(jié)果Fig.3 Cross-analysis between behavior loyalty and attitude loyalty of public transit users in Shanghai based on questionnaire survey

圖4 大數(shù)據(jù)所提供證據(jù)的蓋然性概念示意Fig.4 Illustration of the concept of probability based on the evidences from big data mining

圖5 證據(jù)視圖的功能模型Fig.5 Functional model of the evidence view

為此，需要根據(jù)主體的行為屬性進(jìn)行對(duì)象類(lèi)別結(jié)構(gòu)分析，同時(shí)觀(guān)察其組群結(jié)構(gòu)的時(shí)空分布，研究其密度和結(jié)構(gòu)的演化。例如，引入市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)的理念，把公交乘客根據(jù)態(tài)度和行為劃分為忠誠(chéng)與非忠誠(chéng)兩個(gè)部分，將有助于了解城市交通模式可能出現(xiàn)的變化。對(duì)于公共交通這類(lèi)服務(wù)，乘客消費(fèi)之后會(huì)產(chǎn)生一種自身需求是否被滿(mǎn)足的認(rèn)知，這種心理認(rèn)知會(huì)積累并轉(zhuǎn)化為態(tài)度和行動(dòng)上對(duì)公交服務(wù)的依賴(lài)和認(rèn)可程度，并逐步影響乘客的出行方式選擇趨勢(shì)的變化，即公交忠誠(chéng)度：乘客滿(mǎn)意度低，甚至產(chǎn)生抱怨，一旦有了足夠的經(jīng)濟(jì)能力，就很可能改變依賴(lài)性交通方式；乘客忠誠(chéng)度高，使用公共交通出行的習(xí)慣就能得到鼓勵(lì)和保持。圖3顯示了基于問(wèn)卷調(diào)查對(duì)上海市公共交通用戶(hù)忠誠(chéng)度的分析結(jié)果，其中反映出真正對(duì)公共交通認(rèn)同度高的用戶(hù)僅為30%左右(這還是包含軌道交通的數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖3)，顯示出非常值得警覺(jué)的態(tài)勢(shì)。這種受到能力限制規(guī)模有限的調(diào)查結(jié)果，雖然能夠反映出值得關(guān)注的問(wèn)題，但是對(duì)問(wèn)題程度的結(jié)論仍然存有疑慮。通過(guò)數(shù)據(jù)間影射鏈接技術(shù)將這種問(wèn)卷調(diào)查與IC卡數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，則可以更加有效地將IC卡用戶(hù)的行為忠誠(chéng)度量拓展到態(tài)度忠誠(chéng)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整體問(wèn)題程度的可靠把握。

將大數(shù)據(jù)與復(fù)雜性理論結(jié)合，將促使交通行為分析理論、網(wǎng)絡(luò)流分析與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的融合，從而將城市交通規(guī)劃理論推向新高度。

2.3 將大數(shù)據(jù)分析融入決策過(guò)程

由于大數(shù)據(jù)本身并非完美數(shù)據(jù)，也非如同交通調(diào)查那樣的定制數(shù)據(jù)，因此很難直接借助傳統(tǒng)模型實(shí)現(xiàn)決策支持，而是通過(guò)為專(zhuān)家組提供判斷證據(jù)的方式實(shí)現(xiàn)支持功能。

值得注意的是，大數(shù)據(jù)所提供的分析證據(jù)具有蓋然性特征，即有可能但不是必然(見(jiàn)圖4)。為此，如同間接證據(jù)理論中所強(qiáng)調(diào)的證據(jù)鏈一樣，大數(shù)據(jù)環(huán)境下基于證據(jù)的決策分析必須提供一個(gè)盡可能完整的證據(jù)視圖，針對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)源所提供的多角度觀(guān)察，在恰當(dāng)度量基礎(chǔ)上選擇合理方式形成便于決策者理解的證據(jù)表征，并在對(duì)系統(tǒng)整體理解的基礎(chǔ)上形成完整證據(jù)集合的決策視圖。這種證據(jù)視圖存在一個(gè)進(jìn)化過(guò)程，伴隨經(jīng)驗(yàn)積累逐步完善(見(jiàn)圖5)。

構(gòu)建證據(jù)視圖不意味著完成了將數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策能力的過(guò)程，還必須解決基于證據(jù)的判斷問(wèn)題。由于城市交通問(wèn)題的復(fù)雜性，加之計(jì)算機(jī)并不具備針對(duì)間接證據(jù)所形成證據(jù)鏈的處理能力，所以需要通過(guò)一個(gè)合理構(gòu)成的專(zhuān)家組完成最后的決策判斷。對(duì)此主要采用D-S證據(jù)理論的方法，即針對(duì)需要驗(yàn)證的假設(shè)，由專(zhuān)家個(gè)體分別進(jìn)行各項(xiàng)證據(jù)對(duì)于結(jié)論支持程度的評(píng)判，而后采用某種技術(shù)方法加以綜合。

以此為基礎(chǔ)，大數(shù)據(jù)分析將通過(guò)三種形式參與到?jīng)Q策流程中(見(jiàn)圖6)：環(huán)節(jié)①，大數(shù)據(jù)分析主要發(fā)揮系統(tǒng)日常運(yùn)行監(jiān)測(cè)作用，以識(shí)別演化進(jìn)程是否偏離預(yù)期軌跡，是否達(dá)到需要啟動(dòng)某種調(diào)控措施的程度，以及是否需要對(duì)某種征兆進(jìn)行深入分析；環(huán)節(jié)②，針對(duì)某個(gè)具體分析任務(wù)在特定假設(shè)基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，大數(shù)據(jù)主要發(fā)揮對(duì)傳統(tǒng)調(diào)查數(shù)據(jù)的時(shí)間序列進(jìn)行修正、對(duì)小樣本分析結(jié)論進(jìn)行擴(kuò)樣等作用；環(huán)節(jié)③，模型分析、仿真分析和大數(shù)據(jù)分析的成果均納入基于證據(jù)的群決策判斷框架之內(nèi)，以求更加全面、正確地形成決策意見(jiàn)。

3 變革推進(jìn)：多方參與的協(xié)同作戰(zhàn)

從以上的討論中不難看出，為順應(yīng)需求借助大數(shù)據(jù)推動(dòng)城市交通規(guī)劃理論的變革，我們需要一種問(wèn)題導(dǎo)向的理論與技術(shù)雙螺旋協(xié)同的推進(jìn)方式。

3.1 問(wèn)題導(dǎo)向強(qiáng)化拉動(dòng)力

問(wèn)題導(dǎo)向至少涉及以下六方面的決策支持問(wèn)題：

1）交通規(guī)劃與城市規(guī)劃之間的戰(zhàn)略性對(duì)話(huà)。

城市交通的希望取決于兩個(gè)重要的支柱：可持續(xù)發(fā)展的交通模式以及健康的城市空間結(jié)構(gòu)。為達(dá)到這一目標(biāo)，必須在城市規(guī)劃的早期建立交通規(guī)劃與城市規(guī)劃之間的戰(zhàn)略性對(duì)話(huà)。對(duì)話(huà)成果將在城市交通白皮書(shū)以及城市總體規(guī)劃綱要中得到體現(xiàn)。

兩者間戰(zhàn)略性對(duì)話(huà)所采用的話(huà)語(yǔ)體系，定義為居民活動(dòng)空間與城市建成環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)分析。源于行為地理學(xué)的居民活動(dòng)空間概念，反映出行為主體適應(yīng)客觀(guān)環(huán)境形成的累積結(jié)果；城市建成環(huán)境則是由各種社會(huì)主體的主觀(guān)意志行為，長(zhǎng)期累積作用下所形成的城市客觀(guān)環(huán)境。兩者互動(dòng)關(guān)系反映出居民空間活動(dòng)與交通模式及城市空間結(jié)構(gòu)之間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，是研究戰(zhàn)略性空間政策和交通模式引導(dǎo)政策的理論基礎(chǔ)。

2）交通需求管理的精準(zhǔn)化調(diào)控。

由于交通需求的雙刃劍特點(diǎn)，為盡可能減少負(fù)面效應(yīng)，爭(zhēng)取最大的正面效果，交通需求管理的精準(zhǔn)化調(diào)控強(qiáng)調(diào)在合適的時(shí)間和地點(diǎn)，針對(duì)恰當(dāng)?shù)膶?duì)象，采用恰如其分的對(duì)策。而能否實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化調(diào)控取決于對(duì)交通系統(tǒng)的持續(xù)細(xì)致把脈，其關(guān)注點(diǎn)不僅限于量的分布，而且重視內(nèi)在構(gòu)成。

3）公共交通的精細(xì)化服務(wù)。

伴隨社會(huì)發(fā)展，公共交通服務(wù)對(duì)象的需求日益多樣化。公共交通服務(wù)體系建設(shè)是否也需要效仿航空運(yùn)輸業(yè)建立有效的客戶(hù)管理值得思考。服務(wù)導(dǎo)向的公共交通體系不僅需要從運(yùn)輸能力上滿(mǎn)足需求，而且要從滿(mǎn)足客戶(hù)的需要出發(fā)，以提供滿(mǎn)足客戶(hù)需要的產(chǎn)品或服務(wù)為義務(wù)，以客戶(hù)滿(mǎn)意作為經(jīng)營(yíng)的目的。公共交通的精細(xì)化服務(wù)就是這種理念指導(dǎo)下的具體行動(dòng)。

作為具體技術(shù)支持手段，有效利用公交IC卡數(shù)據(jù)和問(wèn)卷調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)乘客進(jìn)行類(lèi)別劃分以及相應(yīng)的活動(dòng)空間分析，為細(xì)化服務(wù)需求提供支持。而詳細(xì)分析公共交通服務(wù)水平和使用環(huán)境，將有助于了解影響乘客使用的各種因素。

4）道路交通的精明化管控。

基于路網(wǎng)交通狀態(tài)演變的精明化管控，是在對(duì)路網(wǎng)狀態(tài)演變分析基礎(chǔ)上，為路網(wǎng)交通狀態(tài)控制系統(tǒng)提供的控制策略。

與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交通流分析不同，路網(wǎng)狀態(tài)演化分析更加注重于路網(wǎng)耦合結(jié)構(gòu)的識(shí)別、子系統(tǒng)間狀態(tài)關(guān)聯(lián)分析，采用的基本模型是將局部網(wǎng)絡(luò)抽象為節(jié)點(diǎn)的超網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)，交通領(lǐng)域中宏觀(guān)基本圖研究成果以及現(xiàn)實(shí)中道路網(wǎng)絡(luò)層級(jí)結(jié)構(gòu)，為基于超網(wǎng)絡(luò)研究路網(wǎng)狀態(tài)演化、制定宏觀(guān)控制策略提供依據(jù)。大數(shù)據(jù)環(huán)境中的浮動(dòng)車(chē)數(shù)據(jù)、牌照識(shí)別數(shù)據(jù)、定點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)等，為構(gòu)建路網(wǎng)交通狀態(tài)變化描述模型創(chuàng)造條件，為空間統(tǒng)計(jì)分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘等提供必要的技術(shù)手段。

5）綜合交通的一體化整合。

圖6 大數(shù)據(jù)分析融入管理決策流程環(huán)節(jié)Fig.6 Big data analysis in management decision process

從可持續(xù)發(fā)展的角度，規(guī)劃人員更加關(guān)注如何構(gòu)建減少對(duì)自然界索取、降低對(duì)生態(tài)系統(tǒng)排放，能夠滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展需求的綜合交通服務(wù)體系，而非簡(jiǎn)單地堆積基礎(chǔ)設(shè)施。因此，綜合交通的一體化整合，首先在于把握多樣化需求，構(gòu)建一體化的綜合交通服務(wù)體系，而后在服務(wù)目標(biāo)的指導(dǎo)下，建設(shè)相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，實(shí)施相應(yīng)的運(yùn)輸組織體系。

6）面向公眾的針對(duì)性溝通。

在城市交通對(duì)策設(shè)計(jì)的過(guò)程中，公眾應(yīng)該從被動(dòng)的管理對(duì)象轉(zhuǎn)變成為參與主體。城市交通深層次矛盾并非表面的車(chē)路矛盾，而是人居環(huán)境訴求與機(jī)動(dòng)化訴求之間的矛盾。近年來(lái)，公眾對(duì)于霧霾的反應(yīng)、環(huán)保意識(shí)的提升等，均體現(xiàn)了公眾參與所產(chǎn)生的效應(yīng)。促使城市交通管理者與研究人員探討引導(dǎo)公眾通過(guò)一定程序和途徑，參與到與自身利益緊密相關(guān)的決策活動(dòng)之中。從技術(shù)角度來(lái)看，①需要針對(duì)城市交通對(duì)策建立相應(yīng)的社會(huì)評(píng)價(jià)方法，系統(tǒng)調(diào)查與預(yù)測(cè)擬實(shí)施對(duì)策產(chǎn)生的社會(huì)影響和社會(huì)效益，分析社會(huì)環(huán)境的適應(yīng)性和可接受程度；②建立相應(yīng)的輿情分析系統(tǒng)，及時(shí)掌握社情、民情，實(shí)現(xiàn)適時(shí)溝通和正確引導(dǎo)；③研究主動(dòng)需求管理、機(jī)動(dòng)化管理等新型對(duì)策手段和方法。

3.2 構(gòu)建成長(zhǎng)型技術(shù)環(huán)境，加大推動(dòng)力

城市交通大數(shù)據(jù)分析技術(shù)環(huán)境的搭建是交通工程師和信息工程師共同參與的成長(zhǎng)過(guò)程，且進(jìn)一步分化為多種角色。

1）城市交通戰(zhàn)略實(shí)驗(yàn)室的分析人員。戰(zhàn)略實(shí)驗(yàn)室并不承擔(dān)具體大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)任務(wù)，而是根據(jù)對(duì)總體態(tài)勢(shì)和趨勢(shì)的研判，提出新的戰(zhàn)略性交通對(duì)策理念，研究大數(shù)據(jù)環(huán)境下城市交通規(guī)劃和管理的新模式、新方法，提出大數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求框架。

2）數(shù)據(jù)資源開(kāi)發(fā)技術(shù)人員。深入剖析數(shù)據(jù)資源的應(yīng)用價(jià)值，制定信息資源應(yīng)用方案，解決相關(guān)數(shù)據(jù)挖掘和信息融合問(wèn)題。開(kāi)發(fā)人員與第一類(lèi)人員不同，相對(duì)聚焦于一個(gè)較窄的領(lǐng)域精耕細(xì)作，一般不會(huì)跨界工作。

3）大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研發(fā)人員。根據(jù)第二類(lèi)人員所提出的設(shè)計(jì)方案來(lái)具體實(shí)現(xiàn)。

4）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策分析人員。是與實(shí)際應(yīng)用最貼近的技術(shù)人員，運(yùn)用上述大數(shù)據(jù)分析技術(shù)方法改善實(shí)際交通問(wèn)題。

技術(shù)環(huán)境建設(shè)過(guò)程也是各類(lèi)人員相互交流、溝通和融合的過(guò)程，因此交通大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)需要搭建與這些人員有效參與相適應(yīng)的合理構(gòu)成方式。在圖7所示的系統(tǒng)架構(gòu)中，底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)具有較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，一方面為上層系統(tǒng)的搭建提供基礎(chǔ)性支持，另一方面也為交通工程師有效使用數(shù)據(jù)并摸索、積累分析經(jīng)驗(yàn)提供有效幫助。上層的應(yīng)用系統(tǒng)則呈現(xiàn)逐步穩(wěn)定下來(lái)的結(jié)構(gòu)特征，即伴隨對(duì)問(wèn)題理解的深化，逐步完善和成熟。中層是中間件工具，在底層數(shù)據(jù)模型上定義的相應(yīng)算法以及上層應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中提煉的重要算法，將逐步豐富中間層包含的各種分析工具。

城市交通大數(shù)據(jù)分析技術(shù)環(huán)境并非一個(gè)單純的決策支持系統(tǒng)，也是交通工程師逐步取得經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室。交通工程師不僅以用戶(hù)身份，而且盡早以摸索經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者身份參與到系統(tǒng)成長(zhǎng)過(guò)程，將極大地影響系統(tǒng)成熟速度。

3.3 重視互動(dòng)，提升促進(jìn)力

通過(guò)大數(shù)據(jù)推動(dòng)城市交通規(guī)劃理論變革的過(guò)程，是一個(gè)實(shí)踐、技術(shù)和理論相互促進(jìn)的過(guò)程。中國(guó)的快速城鎮(zhèn)化和機(jī)動(dòng)化過(guò)程，既產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)，也為觀(guān)察實(shí)際問(wèn)題提供了很好的樣本；對(duì)于移動(dòng)通信、公交IC卡、車(chē)輛牌照和定點(diǎn)檢測(cè)器等數(shù)據(jù)的挖掘分析，加深了對(duì)技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，也揭示出隱藏在數(shù)據(jù)背后的啟示與規(guī)律；行動(dòng)者網(wǎng)絡(luò)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)學(xué)科理論的引入，以及交通工程本身的理論發(fā)展，將為技術(shù)應(yīng)用和社會(huì)實(shí)踐提供方向性支撐。

提煉實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)技術(shù)方法和提升形成理論，對(duì)研究者提出了不同的知識(shí)結(jié)構(gòu)和思維模式的要求，但又需要相互促進(jìn)和融合。為此，提出一個(gè)多維一體的城市交通規(guī)劃理論研究框架(見(jiàn)圖8)，形成研究工作內(nèi)容的組織模板。

4 結(jié)語(yǔ)

城市交通規(guī)劃實(shí)踐需求所產(chǎn)生的拉動(dòng)力，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)所產(chǎn)生的推動(dòng)力，相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科研究進(jìn)展所產(chǎn)生的促進(jìn)力，加上交通規(guī)劃研究者對(duì)未來(lái)發(fā)展的洞察力，促使城市交通規(guī)劃理論正在發(fā)生一場(chǎng)變革。新理論并不排斥傳統(tǒng)技術(shù)與方法，而是順應(yīng)發(fā)展要求將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、模型分析技術(shù)和仿真分析技術(shù)納入一個(gè)建立在證據(jù)理論基礎(chǔ)上的新決策分析概念框架，并力圖從多個(gè)分析維度觀(guān)察研究對(duì)象，將城市交通規(guī)劃推向一個(gè)建立在適時(shí)響應(yīng)機(jī)制基礎(chǔ)上的過(guò)程管控模式。

這種變革趨勢(shì)無(wú)論從實(shí)踐需求、技術(shù)能力和概念探討等方面來(lái)看，都已初露端倪，加之引入相關(guān)學(xué)科的研究成果，完全有可能很快形成較大的突破?，F(xiàn)階段，新理論發(fā)展最重要的是變革意識(shí)的催化劑以及管理者、工程技術(shù)人員和研究者形成合力。由于需求和規(guī)律的客觀(guān)性，不論我們用何種方式表述未來(lái)的城市交通規(guī)劃理論，其變革的趨勢(shì)和方向?qū)⑹且环N必然。

圖7 交通大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)架構(gòu)示意Fig.7 Illustration of system architecture of transportation big data analysis

圖8 多維一體的城市交通規(guī)劃理論研究框架Fig.8 Framework of multi-dimensional urban transportation planning theory

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Promoting Urban Transportation Planning Theory Innovation Using Big Data

Yang Dongyuan
(Tongji University,Shanghai 200092,China)

The revolution of urban transportation planning theory has been driven by three forces,including the pulling force from the practices,the driving force from the big data technologies,and the promoting force from the contributions of interdisciplinary subjects.Based on the traditional methodologies and technologies,this paper tries to integrate big data technology,demand models,and simulation by introducing an evidence theory-based decision-making framework.The paper further contributes to develop a new theoretical framework which aims to set up an adaptive-response-based process management module for urban transportation planning through a multi-dimensional problem diagnose.

transportation planning;big data;technology innovation;theoretical innovation

2016-05-05

楊東援(1953—)，男，浙江平陽(yáng)人，博士，原副校長(zhǎng)，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：交通運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃、交通信息工程、社會(huì)物流系統(tǒng)規(guī)劃。E-mail:yangdyk@#edu.cn