王淳淳 徐 森

1.東南大學建筑學院，江蘇南京 210096；2.上海丞品建筑規(guī)劃設計事務所（有限合伙），上海 200000

從功能、審美到便利性、生態(tài)性、社會公平性、健康性、政治性等，隨著人口、文明與經(jīng)濟的發(fā)展，當今對城市景觀的需求更加多元復雜，從最初單純的“相地”，到今日需要加入對交通、活動、心理等各方面因素的綜合考量，景觀設計師需要針對場地及其周邊的各項內(nèi)容從更多的角度利用更多的方法進行分析，以期進行更好的設計。隨著現(xiàn)代景觀與技術水平的發(fā)展，景觀項目中的前期分析的方向與內(nèi)容也越發(fā)拓寬，不僅僅是對地理環(huán)境適建性與周圍景致審美性的判斷，還包括局部場地對于宏觀生態(tài)的影響、場地微氣候的優(yōu)化以及受眾社交性與娛樂性的滿足等各內(nèi)容。數(shù)據(jù)科學是目前景觀、規(guī)劃學科的熱點領域，其巨大的數(shù)據(jù)量能夠一定程度上反映其時空尺度內(nèi)的總體現(xiàn)象，幫助設計者理解城市中人群活動的“動、靜、顯、隱”[1]。在景觀學科中對于大數(shù)據(jù)的應用分析主要集中在交通出行、人群喜好、服務評價、空間分布上，采用的大數(shù)據(jù)以交通數(shù)據(jù)、社交數(shù)據(jù)為主，也是目前比較主流的大數(shù)據(jù)類型。但在基于數(shù)據(jù)科學的城市景觀分析中也存在許多問題，如受到數(shù)據(jù)本身空間尺度的限制而往往具有模糊性和弱針對性，受到從業(yè)人員未掌握數(shù)據(jù)科學知識的限制而在前處理等內(nèi)容上需要其他學科人員的接手導致產(chǎn)生部分誤差等。本文力求對當下數(shù)據(jù)科學結合的城市景觀前序分析的情況進行梳理與分析，發(fā)現(xiàn)其總體上的地理空間與人類活動的分析主體，并探討將來的在數(shù)據(jù)科學輔助下的景觀分析的發(fā)展方向。

1 景觀設計原則的當代體現(xiàn)

更加復雜的現(xiàn)代環(huán)境、受眾與城市空間為城市景觀的設計帶來了挑戰(zhàn)，景觀從業(yè)者也在尋找更合適的分析內(nèi)容、方向與方法來服務于后續(xù)更加合理完善的設計。盡管近年來軟件、技術與學科的進步使城市景觀的分析得到了飛速發(fā)展，然而從原則上來說并沒有太大的變化，“因地制宜”、“以人為本”、“天人合一”等內(nèi)容依舊貫穿于設計全過程，并且同樣作為這些新方法、新方向的原則存在。

1.1 數(shù)據(jù)科學與“因地制宜”

“因地制宜”作為景觀設計中十分重要的要求，關鍵在于如何根據(jù)場地的實際情況充分利用可利用的內(nèi)容，改造可改造的地方，發(fā)揮場地最大優(yōu)勢，使得與景觀設計的內(nèi)容相得益彰。數(shù)據(jù)科學的加入可以說是使得景觀從業(yè)者能夠更好地知地以因從而制之所宜。地理空間數(shù)據(jù)在這里扮演了重要角色。當今的各類衛(wèi)星提供了包括DEM、LANDSAT等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為場地本底的理解提供了更多可能，在ARCGIS、ENVI、ECOTECT、scSTREAM等軟件平臺上能夠通過建模、反演、模擬、賦值等方法對場地的地形、水文、氣候、生態(tài)等方面進行一系列分析，使得設計者對場地的地理載體具有更多、更細致的理解，并為解決場地問題提供初步思路，如當下對地需要考慮的可持續(xù)性、生態(tài)性等，以及在一定區(qū)域內(nèi)對綠地以外更大地區(qū)的優(yōu)化，如成為城市風廊或城市綠道的一部分、作為住宅綠地能夠為住宅區(qū)提供更加良好的微型氣候環(huán)境等。

1.2 數(shù)據(jù)科學與“以人為本”

“以人為本”即以人類生存與活動為基礎，在景觀設計上來看即為具有人文關懷的、充分符合人類活動的、對人類健康有所裨益的設計原則?！耙匀藶楸尽痹诰坝^分析上來說可以分為兩重含義，一重是抽象人，一重是實體人，前者對人類活動以“流”的方式來理解分析，不分個體，而是理解整體的特征，更多地應用在場地交通、作息、峰值等方面的分析中。在這方面數(shù)據(jù)科學的應用以交通數(shù)據(jù)、起止數(shù)據(jù)為主，了解人們在各個時段、各交通方式下的活動模式與流量，進而推測人們或某類人群對于某種綠地、節(jié)點或設施的偏好、可接受的距離范圍以及所使用的交通方式等。后者對人類活動則是具體的針對各個群體的行為模式、行為特點、喜好要素等內(nèi)容，更多地應用在場地設計元素、節(jié)點的分析中。在這方面數(shù)據(jù)科學的應用以社交數(shù)據(jù)為主，結合用詞與定位等來了解人們的喜好，當下也已經(jīng)出現(xiàn)對社交網(wǎng)絡圖片數(shù)據(jù)的獲取與表情分析等方法來研究人們的心理活動。

1.3 數(shù)據(jù)科學與“天人合一”

不論是古代園林作為“第二自然”時為人帶來慰藉，還是當今各類研究表明親近綠地為人類帶來的生理與心理上的益處以及其衍生出的園林療法，都體現(xiàn)了“天人合一”的觀念，人們往往會對自然屬性的園林與綠地產(chǎn)生親近感。綜上所述，數(shù)據(jù)科學的使用幫助設計者更好地理解“天”（地理、氣候等物理環(huán)境）、更好地理解“人”（行為特征與偏好等），從而在后續(xù)的設計中更好地達成“天人合一”的愿想。

2 數(shù)據(jù)科學在城市景觀分析中的應用

2.1 數(shù)據(jù)科學在城市景觀分析中應用的成因

人們越來越認識到城市化對于環(huán)境對于生活的改變，目前城市化與環(huán)境之間的關系研究已經(jīng)由知其然向知其所以然發(fā)展，從模式研究轉向了機制研究，并且更加注重跨學科多方法的融合與公眾的參與[2]。數(shù)據(jù)科學之所以能夠在城市相關學科中成為熱點，從設計需求上來說，數(shù)據(jù)科學革新了城市相關設計行業(yè)的工具，可持續(xù)性與人本性的設計要求需要設計師對場地與受眾具有充分的、延續(xù)性的理解，對設計后的進程進行預判，經(jīng)驗性與傳統(tǒng)方法已經(jīng)不能充分滿足這些需求，然而數(shù)據(jù)背后所能代表的既有現(xiàn)實規(guī)律，使得研究者與從業(yè)者能夠借助數(shù)據(jù)科學，從現(xiàn)象的背后窺探一點韻律與成因，幫助相關從業(yè)者更好地理解城市。而從時代背景上來看，人們越發(fā)重視系統(tǒng)性地看待和解決問題，技術與知識的學科間遷移已經(jīng)由多學科（Multidisciplinary）轉向了跨學科（Inter-disciplinary）且逐漸形成趨勢[3]。越來越多高校在學生培養(yǎng)過程中注重數(shù)字化技術的學習，數(shù)據(jù)科學結合設計可以說是“應運而生”，隨著基礎學科與技術水平的發(fā)展、從業(yè)人員編程意識的覺醒，越來越多輔助設計分析的軟件、插件得到開發(fā)與普及。

2.2 數(shù)據(jù)科學在我國城市景觀規(guī)劃設計前期分析中的應用現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)科學結合的城市景觀規(guī)劃設計分析總體上可以分為“相地”和“相人”。

相地，即分析場地本底，可以分為對地形地貌的分析、對場地氣候環(huán)境的分析以及對場地生態(tài)條件的分析，其數(shù)據(jù)源以地理空間數(shù)據(jù)為主，包括DEM數(shù)據(jù)、LANDSAT衛(wèi)星數(shù)據(jù)的各波段、NDVI數(shù)據(jù)等。其中，DEM數(shù)據(jù)結合ARCGIS軟件分析并在城市規(guī)劃、景觀規(guī)劃中應用已經(jīng)發(fā)展十分成熟，包括對場地進行徑流模擬、坡度坡向分析、地形起伏度分析、視線分析等等，為后續(xù)的地形整理、適建評估、天際線控制、視點選擇等內(nèi)容起到巨大幫助。根據(jù)中國知網(wǎng)的文獻統(tǒng)計，基于LANDSAT衛(wèi)星數(shù)據(jù)的研究自2013年起激增，其中與城市規(guī)劃、景觀規(guī)劃較為相關和常見的是熱波段的溫度反演，對于城市熱島研究、城市風廊構建、城市景觀格局研究等都具備一定的指導意義。而近年來對于溫度反演的研究也不再局限于反映現(xiàn)象本身，而是集中在將溫度與其他城市現(xiàn)象或特征進行同期進行結合來探索作用機制與背后成因，如通過地表溫度反演結合溫濕指數(shù)對南京市熱舒適度進行分析，結合南京市的景觀格局指數(shù)來探討宏觀與微觀尺度下城市景觀格局與熱舒適度之間的關聯(lián)，并對城市建設提出一系列建議[4]?；贜DVI進行的研究是LANDSAT數(shù)據(jù)研究的延伸，主要集中在植被相關空間的研究上，但也不再單純地集中在對植被空間的演變延伸的森林修復、城市綠地變化、景觀格局研究，同樣將這些數(shù)據(jù)與更多城市要素或居民進行結合，進行如城市微氣候、居民活動相關的研究，如將NDVI數(shù)據(jù)與青少年活動軌跡與心情數(shù)據(jù)相結合的研究來探討居住區(qū)周邊綠地對于青少年心理健康的影響[5]?？傮w來看，與數(shù)據(jù)科學相結合的“相地”不再局限于地本身，而是更加系統(tǒng)地理解地理空間中各自然進程、城市發(fā)展進程的機制或是地理空間與人類活動之間的關系。

相人，即對于空間服務群體的分析與理解，如前文所述，當下城市空間服務的群體數(shù)量更大、成分更加復雜，經(jīng)驗性的數(shù)值與尺度往往不能滿足要求。隨著數(shù)據(jù)科學的發(fā)展與介入而使城市相關學科在對于“人”的理解上得到巨大發(fā)展，數(shù)據(jù)科學提供了巨大的樣本量與強大的分析能力，一方面加強了現(xiàn)象與空間之間的聯(lián)系使之更加直觀，另一方面也使得在城市尺度下理解人成為可能。這方面的數(shù)據(jù)源主要可以分為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、通訊數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)和政府數(shù)據(jù)等，其中后三者需要合作和購買才可以取得，而互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)相對開源，部分互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)可以通過爬蟲等手段進行獲取，也是目前大熱的數(shù)據(jù)類型。在時空動態(tài)分布上的研究已經(jīng)較為全面，如共享單車數(shù)據(jù)、公交刷卡數(shù)據(jù)、手機信令起止數(shù)據(jù)等都能夠反映人流的時空分布和在各類城市空間的作息規(guī)律，以這些起止數(shù)據(jù)為基礎所進行的研究涵蓋了城市規(guī)劃、景觀規(guī)劃、景觀設計、城市空間分析等各方面，如結合了地理空間數(shù)據(jù)、POI數(shù)據(jù)與各類規(guī)劃數(shù)據(jù)進行的北京市北郊森林公園選址研究[6]以及基于北京特殊的上下公交刷卡行為的公交數(shù)據(jù)的城市綠道研究[7]等。除了起止數(shù)據(jù)之外，另一種較為常用的數(shù)據(jù)是社交數(shù)據(jù)，主要分為情緒反饋與簽到反饋2種，前者反映群體喜好，如通過爬取大眾點評數(shù)據(jù)來分析人們對于公園綠地的評價信息來評估其社會服務[8]，后者反映空間事件，如利用微博簽到數(shù)據(jù)研究綠地使用空間分布[9]，更加宏觀也更加直觀地反映城市綠地的使用情況。在總體層面上還有以整個城市系統(tǒng)為研究對象的研究，結合大數(shù)據(jù)與城市空間的精細化城市模擬以幫助評估城市規(guī)劃或重要項目的結果[10]。

3 結語

盡管數(shù)據(jù)科學為城市景觀研究的前期分析帶來了變革與便利，但是當前也因技術限制和從業(yè)人員知識構成等而存在的不少問題，主要可以分為2個方面，即人才與數(shù)據(jù)。

人才短缺，從業(yè)人員專業(yè)水平不足，即跨專業(yè)趨勢使得“T型人才”（本專業(yè)能力縱向深度發(fā)展，跨專業(yè)能力橫向廣泛掌握的人才）成為時代需求，但實際能夠在景觀專業(yè)擁有雄厚實力并且了解如何應用數(shù)據(jù)科學相關能力進行分析與研究的人才目前還很少，如目前如何進行數(shù)據(jù)獲取、整理與清洗、如何使用算法、規(guī)避誤差等內(nèi)容，往往需要多學科人員的合作來進行，而不同專業(yè)的溝通往往會存在一些問題，而如何發(fā)展T型人才也備受爭議，跨學科知識體系如何構建以免本末倒置也是討論熱點。

數(shù)據(jù)獲取受限于數(shù)據(jù)精度不足，如上文所示，雖然目前NATURE已推出數(shù)據(jù)開源期刊Scientific Data鼓勵數(shù)據(jù)的共享探索，但城市相關的大數(shù)據(jù)也由于安全考量而難以開源。數(shù)據(jù)精度問題在景觀學科上體現(xiàn)明顯，大數(shù)據(jù)以其低個體精度為顯著特點，不論是公交數(shù)據(jù)還是手機信令數(shù)據(jù)，受到站點限制往往反映的是一個空間范圍的內(nèi)容，在景觀學科上常常止步于宏觀表達，而難以具體而微地應用。

但是以上問題是當下時空切片內(nèi)的問題，由于能力與時間問題，筆者僅對近年來數(shù)據(jù)科學結合設計的研究進行粗略的整理，隨著技術手段的發(fā)展，數(shù)據(jù)科學或許能夠或許能夠擁有更高的精度，將來的社交變革或許能夠帶來社交數(shù)據(jù)的變革而使意向采集變得更加便利，這些需要整個行業(yè)的共同努力。