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“城市仿真”数据底座助力轨道交通高质量规划与发展
来源:北京工程勘察设计协会       发布时间:2023-08-04

刘剑锋、邓进、郝伯炎、杨冠华、刘海旭、胡舟、张楠

习近平总书记强调:“考察一个城市首先看规划,规划科学是最大的效益,规划失误是最大的浪费,规划折腾是最大的忌讳”。目前在轨道交通规划数字化转型领域存在三项痛点问题:一、数据是实现科学规划的前提,目前可用于城市轨道交通规划的众多数据源产生于非轨道交通行业的数据源,其时效性、样本量、精确度均难以满足科学规划需求;二、长期以来,大数据在城市轨道交通规划领域大多处在“看图”和“看趋势”为主的阶段,“好看”而“不好用”已成为当前行业发展的主要痛点;三、目前轨道交通规划与仿真领域,被TransCAD、PTV、Cube等欧美仿真软件垄断,随国际形势的变化面临“卡脖子”的问题。北京城建设计发展集团北京城建交通设计研究院围绕多年轨道交通规划建设经验优势,坚持推动工业化、信息化、智能化转型,为城市轨道前期规划与城市信息模型(CIM)深度融合提供强力支撑。

第一,融合城市多源数据,打破信息壁垒。轨道线网规划作为复杂系统工程,依靠单一数据难以实现更全面、更精细、更准确的轨道线网规划,需要深度融合城市广域时空范围内的不同领域的数据。将交通运行数据、人口流动数据、土地利用数据、地理信息数据融合,增加CIM模型的决策评估维度。充分利用大数据挖掘、人工智能和区块链等先进技术,对城市多源数据进行有效的处理和挖掘,提取有价值的信息和知识。构建智能化数据分析大脑,利用机器学习、深度学习等方法,对城市多源数据进行特征挖掘、分类聚类、关联分析等操作,发现城市运行中存在的问题和潜在的需求。此外,还可以将手机信令数据、传感器数据、互联网地图数据等非传统数据源进行融合,扩展数据维度,进一步提升规划精度和时效性。例如,利用卫星数据和遥感数据,对城市的土地利用和自然资源进行监测和评估,为轨道线网规划提供更全面的城市背景信息。通过构建数据标准与共享平台,制定统一的数据规范和接口协议,实现不同来源、不同格式、不同领域的数据的互联互通和互操作,打破数据孤岛和信息壁垒。

第二,精细数据颗粒度,构建“楼宇级”数据体系。构建形成了全国60座主要城市的建筑体粒度的数据体系,覆盖城市人口岗位、职住出行、基础设施、人群画像等信息。围绕轨道交通空间层级,可将轨道交通划分为线网、线路、车站、出入口以及楼宇五个层级。在宏观层面,轨道交通线网、线路将城市总规中主要功能组团连接起来,带动城市发展;在中观层面,车站与出入口是轨道交通与城市联系的纽带,衔接地块与轨道客流;从微观层面,楼宇是参与轨道出行人群的最初起点与最终目的地。楼宇作为先天承载城市功能的有形实体,是轨道交通规划过程中的最小单元与最细粒度数据载体,通过将多源数据融合形成的城市职住分布、人气活力、商业业态、基础设施等信息划分至“楼宇级”,可借助BIM技术实现微观小场景仿真,例如站内客流动线模拟、轨道交通微观接驳分析、TOD商业规划选址。形成“楼宇级”数据体系,有助于整合轨道数据资源,补齐轨道数字化短板,推进实现“线网、线路、车站、出入口、建筑体”规划数据五位一体,实现轨道规划一张图、规划方案一张网,构建“楼宇级”数据体系。

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1.“楼宇级”人口数据

第三,构建数据底座平台,赋能轨道交通高水平规划。为了进一步推进轨道交通规划数字化转型,北京城建设计发展集团北京城建交通设计研究院以“楼宇级”数据体系为基础,以自研GIS计算引擎为核心,以独立知识产权的模型算法为抓手,打造“城市仿真”数据底座平台。平台采用“1+N”即“一个数据底座,N个应用系统”的架构模式,支撑集团全量轨道交通规划数据接入、存储、加工、计算功能。

(1)轨道交通沿线人口岗位监测评估

支持对轨道车站周边或线路沿线500米、800米、1公里等不同尺度范围常住人口、流动人口、就业岗位、分时段人口数量及空间分布的快速统计分析,除传统圆圈范围,创新性实现了车站周边5分钟、10分钟、15分钟步行可达范围内的各项指标分析。


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2.轨道交通车站周边建筑体级人口岗位分布

(2)轨道交通沿线出行需求监测评估

支持对轨道交通车站周边、线路沿线及轨道交通走廊等不同分析尺度,分工作日/周末、全天分48个时段的出行发生量、吸引量、出行OD等指标的监测评估。

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3.轨道交通线路沿线出行OD分布

(3)轨道交通沿线基础设施监测评估

支持对车站周边、轨道沿线以及步行可达范围内便利店、学校、医院、公园等超过700类设施的高效查询分析,及分类型建筑开发规模统计分析,实现对轨道周边设施和业态分布的综合监测评估。

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4.轨道交通线路沿线分类型建筑开发状况

(4)轨道交通沿线交通接驳监测评估

支持对轨道交通车站周边半径300/500/800米范围、车站分象限区域或车站不同出入口5min/10min/15min步行可达范围内道路网密度、公交接驳站点及线路等交通接驳状况的监测评估。

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5.北京轨道交通10号线步行10min可达性分析

(5)轨道交通客流特征综合分析

支持对轨道交通网-线-站三级客流特征高效查询,将轨道交通车站分为居住类、办公类、商业类等不同类型,实现不同类型车站客流特征与周边人口岗位、出行需求、基础设施、交通接驳等服务状况的相关性分析,为规划方案客流研判提供决策支撑。

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6.轨道交通车站客流与服务状况匹配性分析

(6)轨道交通发展潜力评估

支持对轨道周边现状用地、规划用地数据的统一管理和高效查询分析,实现基于现状与规划用地地块信息对比的潜力地块自动筛查,基于大数据高效完成轨道交通发展潜力量化评估。

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7.轨道交通车站周边潜力用地分析

(7)轨道交通线站位方案决策支持

支持对轨道交通线网/线路规划方案人工导入、在线绘制、在线编辑等,构建了包含人口岗位、出行需求、基础设施等指标在内的多维度评估体系,实现不同轨道交通线路路由方案、车站选址方案及出入口设置方案的比选分析与综合决策。

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8.不同线路方案沿线覆盖人口岗位对比分析

(8)轨道交通TOD规划决策支持

支持对轨道交通线网-线路-车站三大层次,从协调、聚集、便捷、经济、形象等五大纬度进行TOD综合评估,实现站点分类分级,基于资料库案例机器学习,实现各级站点规划设计指标管控指引。

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9.典型城市TOD发展水平对比分析

“城市仿真”大数据平台具备自主知识产权以及成熟可控的技术体系,能够保证在国际环境变化的情况下正常稳定运行。目前平台已参与全国千余项各类型城市轨道交通规划设计工作中,规划方案制定时间下降37%以上,楼宇级人口数据准确度可达85%,经济效益达8亿元。平台能够为轨道交通科学规划、管理、决策提供有力的数据支撑,在行业内发挥积极引领作用。平台服务交通行业内多家政企客户,结合“纸质工作数字化、重复工作平台化、复杂工作智能化”的思路,先后服务北京市交通委、北京市规自委、北京地铁运营公司、中国国际工程咨询有限公司等客户完成“交通影响评价、轨道TOD用地管理、轨道商业店铺选址、地铁建设规划方案测算与审批”等新型业务,全力推动交通规划领域科学规划决策水平的提升,全面助力城市轨道交通高质量发展与精细化提升。


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