智慧城市规划知识体系构建研究

1智慧城市规划知识体系构建研究林蔚，祁毅，徐建刚摘要：我国社会经济已经出现了“新常态”的态势，“新型城镇化”、“智慧城市”等热点对城乡规划领域产生了巨大的影响。

当前背景下，本文尝试对城乡规划学科的知识体系内容如何传承和变革进行讨论，尝试构建智慧城市规划知识体系，为中国城乡规划学科的发展提供若干基础性依据：引入复杂适应系统的思想，分析领域的理论和研究范式的转型，讨论了智慧城市方法论的演进；针对城乡规划面临的海量、多源异构的数据提出城市规划数据对象模型，为数据由信息上升到知识提供了有效的方法；以流域防洪与城区排涝适应性分析模型为例，阐述了智慧城乡规划知识的应用方式。

最后，在总结智慧城市规划知识体系内容的基础上对其发展趋势进行了展望。

关键词：智慧城市规划知识体系构建1引言基于云计算与互联网信息的大数据时代的到来，以及经济增长平稳保持在7%以下的新常态，深刻影响着中国各学科的发展。

城乡规划学作为一门实践学科也受经济与信息环境深刻变革影响，倒逼发生革新与改变。

（迈克尔·巴蒂,2014; 柴彦威等, 2014 ; 甄峰等, 2014）关于城乡规划学科建设的讨论一直持续，在2005年和2010年有两次高潮，讨论重点集中于学科建设的三个基本方面：城乡规划学科的本体（核心研究对象），学科（知识）体系，价值观与方法论，为进一步深入思考城乡规划学科的发展建设提供了有益思路（罗震东, 2012）。

中国的城乡规划学科起源于西方的现代城市规划，它的快速发展得益于对中国现实问题的理性思考与实践解决，“科学化”和“中国化”应当是学科成熟与持续发展的核心内容。

一方面，中国的城乡规划学科需要完成“科学化”进程，界定研究对象、完善理论体系、确立价值观与方法论，树立学科的权威性；另一方面，同时需要完成“中国化”进程，即紧密结合中国的实践，发觉、更新、提升历史当中有益的元素，吸取传统养分、总结历史经验（杨保军, 2010）。

科学转型使得一门学科特别是以人和社会为研究对象的学科要想建立线性知识体系已经越来越不可能了，新的知识体系强调理论的发展是多角度全方位展开的，是围绕一个核心1基金项目：国家自然科学基金项目（51278239）呈立体状展开的多元、开放、包容的体系（刘小强, 2011）。

城乡规划作为一种综合性、实践性很强的本土化知识形态，它的知识体系必定是多学科的高度综合集成，应当包含哲学、科学和技术三个方面或曰层次，是相互关联而不是割裂的（孙施文, 2007）。

陈前虎（2009）从社会科学的视角分析认为城市规划学科的内涵应包含城市科学与规划哲学两个层次；黄鹭新等（2010）认为完整的城市规划学科体系应包括理论城市规划、技术城市规划和应用城市规划三个层面；罗震东（2012）认为城乡规划学应发展出适应于中国特定时空环境下的地方性知识，哲学、科学和技术三个层次同时对应着城乡规划学科三个方面的知识内容。

我国的社会经济发展已经出现了“新常态”的态势，城乡发展方式及其趋势已呈现新的特征。

“新型城镇化”将成为我国社会经济健康发展的重要支撑点，“智慧城市”是我国城镇化、工业化、信息化等国家战略的重要载体，如何务实推进是城乡规划领域关注的重点。

基于上述背景，城乡规划领域如何发挥转型期的优势与动能，推动学科的革新与实践，是我们面临的重要课题。

本文通过城乡规划的知识体系的梳理，为中国城乡规划学科的发展提供若干基础性依据。

由上文可知，城乡规划的知识体系大体包括哲学、科学、技术、应用四个方面。

本文尝试在已有研究成果的基础上，根据系统逻辑关系的分析方式对城乡规划的知识体系内容进行诠释：概念模型，通过城市科学和规划哲学两方面内容的梳理，引入复杂适应系统（CAS）理论，建立智慧城市方法论；逻辑模型，针对城乡规划中海量且多源异构的数据提出城市规划数据对象模型，并简要介绍数据挖掘分析的技术方法；数理模型，以流域防洪与城区排涝适应性分析模型为例，说明智慧城市规划知识的应用方式。

2由传统向智慧的城乡规划演进2.1城市空间发展理论和城市规划范式的转型三十多年的高速城镇化发展成就卓著，但同时出现了社会、经济、资源、生态与环境等系统关系不协调的复杂问题。

城市从来就不是一个封闭的系统，它与其周边广大的区域及其他城市有着密切的关系。

城市作为人口和产业在空间高度聚集的集中地，其发展的过程也是城市与其所影响的区域之间不断交流的过程。

随着城市规模的不断扩大并在经济发展中起到越来越突出的作用，一定地域上的城市空间体系也越来越复杂，城市与区域的关系更加密切。

城市与区域关系的发展及演变的内在规律及机制已经得到了深入的研究，形成了区位理论、中心地理论、增长极理论、核心—边缘理论和点—轴发展理论等一系列的理论体系，为城市规划的理论知识奠定了坚实的基础。

对现代城市规划思想影响较大的有：霍华德提出的田园城市从城乡结合的角度来解决严峻复杂的城市问题，设想了一种完整的思想与实践体系；沙里宁的有机疏散理论认为城市发展的原则是可以从与自然界的生物演化中推导出来的，有机秩序的原则也应当作为基本原则，大城市中的拥挤区域应分解并组织成在活动上相互关联的有功能的集中点；柯布西耶的现代城市设想认为城市必须集中才能够有活力，拥挤导致的城市问题可以用提高密度来解决，强调了城市交通系统的重要性，其理论产生了巨大的影响，被战后西方国家以及广大的发展中国家采用，但同时由于将城市按照机械的方式进行规划产生了大量的争议。

20世纪早期开始，以《雅典宪章》提出的城市功能分区成为城市规划理论应用于实践的奠基石，其与早期系统科学所定义的系统的要素、功能和结构的组成关系不谋而合。

而全球城市经过二战以后的二三十年大发展，基于功能分区的规划理论逐渐不能满足城市社会人与人各种活动相互交往的需要，1977年《马丘比丘宪章》认为《雅典宪章》的一些指导思想需要进行修正，认为“城市规划的目标应当是把已经失掉了它们的相互依赖性和相互关联性并已经失去其活力和含义的组成部分重新统一起来”。

《马丘比丘宪章》同时认为城市是一个动态系统，城市在发展和变化的过程中应当能适应城市这个有机体的物质和文化的不断变化。

从城市规划理论的内涵出发可分为城市规划基础理论和城市规划应用理论。

从规划作为高度综合的应用学科特点来看，规划的应用理论更易于城市在地域空间上的落实。

而将城市及其规划从认识论上作为一个过程化的复杂系统，而后现代主义规划理念所表征的功能主义，强调多元化、人性化、自由化，提倡矛盾性、复杂性和多元化的统一，尊崇时空的统一性与延续性等特点，均是对强调功能理性的现代主义规划理论的反动和突破，从而在基础理论和应用理论两方面实现了国际城市规划理论范式的转变。

中国城市规划理论发展起步较晚，还没有属于中国的当代城市规划理论（诸大建、易华，2005）。

然而在快速城市化背景下，我国城市规划基本上还是采用二战后成熟的理性主义为指导原则的现代主义城市规划范式。

然而，这种源自《雅典宪章》的现代主义城市规划恰恰是与当代城市精神所体现的大众性、多元性、开放性和动态发展性相违背的(马武定，2004)。

中国城市问题是诸多要素在全球化、工业化、城镇化和信息化共同作用下的系统复杂性现象，由于影响因素众多，城市在空间上呈现出一种非线性、多样性和自组织等复杂系统特征。

从复杂性科学视角来看，现代城市系统是一种高度融合了社会与文化多元化、生产与服务市场化、信息与交通网络化、建筑与街巷场所化、用地与景观破碎化、自然与生态脆弱化等特征的开放的复杂巨系统。

使用传统的“还原论”思想将复杂的城市系统分解为多个城市的子要素分别进行隔离研究的方法，不能有效地认识到城市系统内部各要素之间的关系特征，更不能真正了解整个城市系统的功能和运行机制。

复杂适应系统理论的诞生为我们研究现代城市系统提供了一种复杂性科学范式，将城市当作一个整体进行研究，通过城市系统内部各要素之间的适应性关系使得整个城市系统保持在相对平衡的状态。

从我国规划面临的极其复杂的现实问题表明，现代主义城市规划范式已不能满足当代中国城市发展的需求。

2012年我国政府提出的走新型城镇化的道路则要求当代中国的城市规划范式必须进行全面转变。

因此，我们提出了基于复杂适应系统理论的智慧城市规划研究范式，基本观点为：中国城市规划范式的转变应以现代系统科学理论为指导，将城市作为复杂适应系统来进行重新审视，构建有中国特色的、由价值理性主导的城市复杂系统认识论、本体论和适应性规划理论体系；进而，在规划方法论层面有一个全新的突破，形成一套由城乡一体化发展理论与可持续价值观为导向来诊断城市主要问题、提出切合城市可持续发展的规划目标；再以定性、定量和定位（空间）综合集成的系统模型化方法进行城乡系统动态发展预测和空间布局分析评价、最后将分析评价结果科学地落实到规划设计方案中。

下面将从方法论基础、城市系统组成和系统分析方法框架三个方面构建智慧城市规划研究范式的方法论。

2.2智慧城市方法论的演进2.2.1方法论基础从人类科学发展进程来看，系统科学的整体论思想源远流长，三千年前的四大古文明中均有将现象视为系统加以考察的思想。

以复杂适应理论为核心的现代系统科学，为解决当代城市系统普遍存在的资源开发过度、环境污染严重和生态危机加剧等高度交织在一起的复杂问题提供了新的科学范式。

毋庸置疑，人类数千年智慧结晶的系统思想自然成为智慧城市规划方法论的基础。

智慧城市规划离不开哲学的世界观和方法论，特别是哲学提供给人们认识和解决问题的研究范式起着不可替代的作用。

对于中国的城市化进程，我们可以从哲学层面上来考察其作为复杂系统的发展演化特征。

这里，初步尝试引入集中国传统文化大成的经典著作《周易》的世界观及其后来发展成的阴阳五行学说的方法论来梳理现代城市的组构和发展的基本特征，作为智慧城市规划的哲学基础。

借鉴《周易》和阴阳五行学说的宇宙生成概念模型来对中国城市的基本特征进行分类描述和演变规律探索，可以梳理出组成城市的两大类对立统一的要素：物质与非物质，即将城市划分成各种形形色色空间场所的物质设施，而城市的非物质要素是指以人为主体的各种群体在城市中从事生产、生活、消费、管理等各种活动所形成的社会、经济、文化、制度和生态环境等关系要素。

根据物质组成要素的相似性，将“阴阳五行学说”五种基本事物形态（金、木、水、火、土）的性质与城市规划相关学科的知识体系进行对比，可以将城市的物质要素划分为用地（功能）、建筑（场所）、道路（交通）、市政（基础设施）和园林(绿地)五大类型，而城市中以人类活动为主体的非物质要素划分为社会、经济、文化、生态和管理五大方面，其在特性对应上具有很好的匹配特征。

对于城市的五种物质要素，它们各自具有明确的功能目标，并可清晰界定其形态特征，并分别占有一定的地表空间范围，要素相互之间在空间上呈镶嵌组合形式，因此可以看作五个高度关联的物质子系统。