一、引子：未來設想

　　在歷史上，驅動城鎮空間形態變化的力量除了社會經濟之外，還有科技因素，特別是對交通和交流有重要影響的科技因素。例如，霍華德的“花園城鎮”的出現本質源于小汽車和軌道交通的出現。那么，在新興信息技術發達的今天，未來城鎮會出現哪些空間上的變化？

　　1、未來城鎮形態與便攜式社交媒體（Portable Social Media）: 便攜式社交媒體改變了人們的交流方式，例如當今的滴滴打車和未來的智能家具媒體變革了人們的行為方式，那么未來城鎮形態將如何變化？

　　2、未來城鎮形態與智能飛行器：當今的飛行器快遞和未來的智能飛行器如何改變城鎮的形態，更為三維聚集，還是更為三維分散（如空中城鎮）；如何改變各國之間的地理距離、就業、國家稅收等，是否將形成“世界三維新城”，即智能飛行器樞紐？

　　3、未來建成環境形態與虛擬現實購物：Oculus頭盔提供了虛擬現實的購物體驗，包括對服裝的試穿體驗或對室內裝修的即時選擇，實現面對用戶的個人化設計，這將對建筑和城鎮形態的影響如何？

　　4、智能基礎設施的設計：水、電、氣等基礎設施智能化和便攜化之后，如何整體性地和創意性地設計這些貌似無趣的基礎設施？

　　5、腦神經控制設計：大腦形象概念如何轉化為電腦中的圖像，形成設計方案，實現人機深度互動式設計。

　　6、工業制造4.0與外太空城鎮設計：定制化的工業設計如何根據不同的外太空條件和不同客戶的喜好，快速建造城鎮？

　　7、未來設計與公共參與融合的平臺：通過智能化、便攜式、互動式的平臺，縮短設計師與客戶之間的距離，縮短公眾與城鎮建設之間的距離，實現真正的群眾設計，這又如何改變城鎮整體形態？

圖1：未來理想的城鎮模式，即無所不在的虛擬空間聯系著分散的城鎮 （來源：自繪）

　　在這些問題之中，隱含了城鎮空間模式的變化設想，即在天地人機一體化的信息社會的今天，新一代信息技術或物聯網技術等將孕育出泛在的虛擬空間，無所不在且滲透性很強。這使得更多的城鎮獲得了更多彼此分離的可能性，同時又通過新興技術在虛擬空間彼此聯系，從而形成了更為勻質化的區域城鎮空間格局（圖1）。在這種意義上，堅持以人為本，以萬物互聯、人機交互、天地一體、安全可信的網絡空間為基礎，以數字化、網絡化、智能化為手段，深度運用大數據、物聯網、人工智能、區塊鏈等信息技術，推動物理與虛擬城鎮融合共生；以數據為核心驅動，實現城鎮政務數據資源和社會數據資源的融合共享，推進前沿信息技術與城鎮規劃建設、社會治理、經濟發展、人民生活深度結合，形成生產、生活和生態空間的有機統一，人、機、物三元融合的“城鎮智能生命體”。

　　二、未來智慧城鎮的空間網絡績效

　　設計使得新興智慧城鎮變得更為效率、更為重要。這些更為高效的智慧城鎮，從生活、工作、出訪、創造、創新和慶祝等各種方面來支持著居民的生活。設計不僅存在于可見的城鎮，人們移動和交互的建筑和城鎮空間，而且在無形的城鎮，即支持城鎮生活的隧道、管道、電纜和數字網絡。此外，設計可以改善城鎮的有形和無形產品，也可以讓制定的資金流和決策方式的流程更為優化。

　　因此，創建一個新的城鎮，無形的設計和有形的設計一樣多，過程的設計和產品的設計一樣多。此外，串聯所有這些問題的共同線索是實體和虛擬網絡的設計。當城鎮運行順利的時候，它們不是依靠任何單獨的建筑，空間或個人實力，而是依靠整體網絡的實力。有三種關鍵類型的智慧網絡必須同時考慮：

　　a）實體網絡。這包括建筑物、街道、廣場和公園的物理和空間網絡，以及連接所有東西的管道網絡，即電纜和數字光纖等連接所構成的網絡。“地方化設計”側重于什么東西在什么位置，以及如何將它們連接在一起。

　　b）金融網絡。金融工具可以為地方建設來付款，然后通過創造營業收入和稅收，來支持城鎮的持續經營。這些機制不能被認為是理所當然的。它們因地而異，就如同城鎮的物理設計一樣可被改變以及被開放創新。因此，“財務設計”是未來成功的關鍵因素。

　　c）治理網絡。公共、私營和其他組織用于管理未來城鎮發展計劃的決策系統的設計。治理網絡包括與其它組織和個人進行協商，來幫助制定決策。與“地方設計”和“財務設計”一樣，“治理設計”對創新開放，受制于局部變化來適應文化期望。

　　設計過程往往是很吸引人的。當考慮到新的建筑材料、新的施工技術、新的運輸形式、甚至一個新的大型建筑，還需要考慮一種新的金融工具或新的參與式規劃形式，使得新的物質實體的實現獲得經濟的支持。這些想法往往是普遍性的。不過，上述想法也都是某種智慧手段方法或智慧工具細節。因此，我們需要將重點放在未來智慧城鎮的效果上，這將對于我們理解智慧城鎮更為有利。那么，未來的智慧城鎮做些什么？

　　可以設想出三個典型的智慧城鎮效果：a）健康。無論心靈上還是身體上，人們想在自己居住的城鎮里感覺良好；然而孤獨和早逝等這些模式被證明影響了城鎮的氛圍。未來的智慧城鎮首先需要刺激體力鍛煉，激發社會生活。如果人們不這樣做，那么無論建筑有多智能，開放空間有多便捷，數字網絡速度有多快，運輸系統速度有多快，他們身體都不會真的很好。b）財富。偉大的城鎮產生巨大的財富，無論是工業產出和就業，或者文化生產力和豐富度。c）幸福。在這里的關鍵問題是社會凝聚力、地方意識，這個地方對訪客和長期“參與者”的吸引力，無論他們是居民，員工或兩者皆是。幸福感對經濟、政治和社會生活的重要性都不應被低估。

　　三、面向空間運行績效的智慧城鎮

　　隨著大數據相關技術的興起，數據與各類應用互相促進，數據采集、共享、開放、利用已成為智慧城鎮建設中的重點考慮因素，各國也紛紛將數據聚享用列為智慧城鎮發展的首要核心要素。基于數據共享，可以圍繞文化、教育、家庭、住房、交通與出游等一系列主題串聯起的多個服務事項，形成一站式服務能力，大幅提升市民體驗的同時簡化了城鎮管理流程。數據開放被越來越多地應用到各個行業領域，形成政府、服務商、個體開放互動的新城鎮生態，變革傳統城鎮治理服務模式。基于數據的機器學習、數據挖掘等技術推動城鎮“智能化”程度，提升政府決策效率與城鎮運行效率。

　　智慧城鎮設計戰略的制定應由城鎮本身基本規劃和設計原則來推動。遵循這些原則可以給投資者帶來更大的信心：他們的投資更有可能符合政治期望；與其他投資者的投資更有可能是兼容的，因此是互為補充而不是競爭。總體而言，智慧城鎮設計戰略更有可能采用互聯互通、實時學習、泛在響應的技術手段，在其核心目標方面取得成功。

　　首先是在社會經濟和環境層面的彈性，即可持續性和持久性的，結合緊湊型、連接性和混合使用性的生態城鎮設計原則。針對于對社會、經濟和環境的積極影響，城鎮戰略的目標應該是建立一個與20世紀現代城鎮情況大不相同的城鎮。那些現代的城鎮往往是被汽車主導占據的、社會隔離的、不斷蔓延的城鎮。相比之下，新的城鎮愿景應該基于泛在感知、響應以及決策，構建一個以人為本且互相連接的城鎮。將人們放在第一位，然后是美好的街道、公園和公共空間，之后才是建筑物。

　　未來的智慧城鎮地方應該利用人們自身的能量，通過他們的出行模式和社會經濟的相互作用來驅動一個城鎮的社會、經濟和環境的可持續性發展。因此，最重要的是，智慧城鎮設計戰略適合采用物聯網和人工智能等新興技術，重點關注于如何使城鎮更具包容度和舒適度，來適應多樣化和不斷變化的居民和游客的日常生活。它應該著眼于創造新的或改進現有的公共空間和基礎設施，以使其不僅具有創新性和經濟可行性，而且具有可達性和包容性。

　　其次是基于實證的開放性和可理解性。為了投資者和城鎮利益相關者，包括企業、機構和公民。智慧城鎮空間設計戰略的核心應該是采用綜合城鎮建模技術的“智能城鎮”技術，來嚴格地審查相關運營效應，并且評估可選擇性的未來圖景。智慧城鎮設計戰略應由數據采集、數據分析、機器學習、預測建模、實時評估的方法構建，從而加速制定更高質量且隨時修改的設計方案。

　　再次是重點關注空間績效，即重點關注在建設績效、基礎設施績效，特別是居民行為的表現。由于對建筑物之間的空間和對建筑物本身相同的重視度，即可以優先考慮一些基本的城鎮問題：a）位置；b）連接；c）布局；d）土地利用；e）景觀。同時，城鎮戰略應考慮多重的空間尺度，即a）宏觀的，即城鎮規模問題——大局觀；b）中觀的，即亞中心問題——當地的故事；c）微觀的，即單獨的街道、空間或建筑——必要的細節。

　　基于智慧的空間運行績效管理平臺，客觀地描述了城鎮開發的數字連接和在線交流的機會，以及去加強人與人之間的物質流動和相互作用，包括規劃，設計，工程和經濟投入的多樣的專業學科和方面相結合，融入以下幾個方面：建筑、交通、基礎服務設施、景觀和安全性等。此外，還需要注意文化性，尊重并且增強深刻的地方歷史認同感；強調城鎮促進社會和諧和經濟貿易的根本宗旨；可投資性，即由強大的過程支持滿足投資者對強大的愿景的需求。城鎮戰略應建立在堅實的商業基礎之上，應該受益于對全球城鎮商業成功的有力的實證研究，也應與投資界相關和透明的方式制作和呈現。

　　最后是提倡共同創造性和包容性。借助虛擬協同平臺，由多方專業人士、城鎮官員、城鎮利益相關者和市民，通過在線創意研討會定制活動，實現線上線下互動。通過虛擬智能體系，使得城鎮戰略與城鎮規劃和空間設計層層迭代、實時反饋，彌合二十世紀許多城鎮發展的技能和專長的分裂。相反，基于共同創造、共同制作和共同發明的團隊合作應該是智慧城鎮空間設計戰略成功的關鍵，確保城鎮戰略準則可以接近并融入城鎮進程。納入智慧設計評審流程，協助市場制定城鎮戰略建議書。定期審查，由城鎮戰略審查小組使用證據進行更新。與一些政策文件不同，隨著情況的變化，這些政策文件很快就會過時，城鎮戰略應該納入審查和更新進程，以確保能夠保持最新版。

　　總而言之，智慧城鎮設計戰略不應該是文本、圖像和方案的簡單組合，而應該是基于虛擬在線平臺，由城鎮官員、當地居民、城鎮規劃師和設計師共同創建的跨學科和生活的計劃。合作過程應確保有專業人士、政策制定者和公眾之間的相互技能和知識的轉移。

　　四、關鍵的智慧城鎮的空間設計元素及指標

　　智慧城鎮空間設計戰略應在兩個相互競爭的問題之間取得平衡：控制和靈活性。它應該通過為最重要的街道和建筑物確定一些基本建議，同時制定電子標準指南來塑造下一級以及下下一級的設計。這種方法的目的是：控制城鎮的某些關鍵特征，同時為其他地方的開發商和投資者提供靈活性。靈活性可以通過創建“電子標準模板”來進行指導，“電子標準模板”中設置的參數在各個開發項目中可以被修改及評估。

　　城鎮的關鍵城鎮要素是街道、街區和建筑地塊：

　　（1）街道。街道引導城鎮的交通流動，城鎮的基礎設施走廊和線性綠地空間推動社會、經濟和環境的可持續發展。城鎮設計戰略應為主要關系的“顯性”網絡建立一系列基本規則：a）街道寬度；b）運輸模式共享；c）景觀特征。之后，還需創建“電子模板指引”，根據街道寬度、運輸份額和景觀特征，形成下一級和下下級線路的精細化網絡。

　　（2）街區。網格塊是位于街道網絡內的地塊，包括建成的、未建成的或部分建成的。城鎮設計戰略應該為以下方面制定一系列基本建議：土地混合利用、整體建筑高度、整體容積率密度、整體開放空間面積。位于主要連接的顯性網絡內的“超級街區”。城鎮設計戰略還應制定電子模板指南，以塑造位于下兩級的連接背景網絡中超級街區的土地利用、高度、密度和開放空間區域。

　　（3）建筑用地。當超級街區被細分為可開發土地的單個部分時，建筑用地被建立。城鎮設計戰略應考慮以下基本方面：土地利用、高度、普通的街道界面。那些坐落在主要街道連接的顯性網絡的關鍵位置的主要建筑地塊。城鎮戰略還應該制定基于電子模板的準則，以便在其他地方形成更為規模的總體規劃和建筑設計。基于電子模板，這將形成街道、街區和建筑地塊之間相互聯動空間設計要素，并自下而上地組合，形成智慧城市的空間設計體系。

　　基于上述基本的空間設計要素，空間設計原則最終轉換為可度量的績效、指標以及空間布局等，包括如內容：

　　（1）人的活動。a.社會經濟方面，如城鎮社會和經濟多樣性的模式是什么？這些模式如何隨著人口遷徙到達城鎮或離開城鎮來發生變化？測量指標有：人口數、年齡、性別、種族概況、經濟活躍人口、就業人口、失業人口/就業率、教育成就、工資等。b.人的交流方面，如目前與社區管理者和其他組織及個人磋商的方法是什么？測量指標：舉行咨詢會議的數量、社區參與人數、重復度、通過咨詢活動提出的問題范圍及強度。c．建筑開發和使用情況，如城鎮哪些地區得以普遍性開發和占用？測量指標包括：規劃權限、施工開工（平方米每月）、建筑完成率（平方米每月）、建筑裝修率（平方米每月）、建筑物入住率（平方米每月）。d．人的行為與交通模式，如人們如何穿行于城鎮中？是否采用私人汽車、或步行，或騎自行車的出行模式？哪些路線更受歡迎？測量指標包括：乘客周轉量、各種出行方式、行為模式、出行距離。e．公共空間的使用情況，如人們如何使用公園和公共空間？測量指標包括：空間使用密度（人均每平方米）、用戶類型（年齡，性別，職業）、活動類型。

　　（2）城鎮形態。a．街道網模式，如與公共/私人車輛（汽車，公共汽車，火車，飛機）等匹配的街道網格局及前提是什么？測量指標包括：街道網絡長度、街道網絡層次（從空間網絡分析）、街道網絡幾何（從空間網絡分析）、街道網絡密度（城鎮空間足跡）、街道網絡容量、街道網絡類型（公路、大道、大街、當地購物街、購物中心、橋梁等）、街道網絡狀況。b．土地利用模式，如城鎮中住宅、工作場所、教育、醫療保健和宗教建筑在內的逐層建筑和逐層土地使用的模式是什么？測量指標包括：建筑物的土地利用類型和面積、單個建筑物樓層的利用類型和面積、土地使用狀況、露天場所、開放空間類型（小/中/大公共空間/公園/綠色走廊及植被程度）、開放空間狀況。c．服務基礎設施狀況，如城鎮的能源/水/數據供應和水/廢物清除基礎設施的位置、連通性、容量和狀況如何？測量指標包括：服務基礎設施網絡長度、服務基礎設施網絡容量/層次、服務基礎設施網絡情況。d．文化建筑環境情況，如整個城鎮中文化意義重大的建筑資產是什么？測量指標包括：文化建筑的地點/設施數量、文化建筑使用水平、文化建筑條件。e．遺產情況，如整個城鎮中歷史上非常重要的建筑物是什么？測量指標包括：重要歷史建筑物/紀念碑數量、位置、使用水平以及條件。

　　（3）資源。a．能源狀況，如城鎮能源發電和能源供應格局如何？測量指標包括：設施位置、設施能力、經營活動、設施條件。數據，如城鎮不同地區可用的數據是什么？測量指標包括：人口、環境、經濟、社會、城鎮形態等。b.金融-房地產經濟狀況，如城鎮的土地價值，物業銷售價值和租金價值是多少？測量指標包括：區域生產總量、人均地區總產值、工業生產、固定資產投資、建筑工程價值（體積）。c.食物狀況，如全市有多少當地食品生產和分銷模式？測量指標包括：食物類型、食物產量、加工位置、加工能力、食品質量。d.開采水、天然氣/石油和礦等資源情況，如城鎮內還是周邊地區的提取方式是什么？測量指標包括：開采類型、開采體積/速率。

　　（4）環境。a．空氣質量，如空氣質量在整個城鎮的空間和時間上如何變化？測量指標包括一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）、顆粒物（PM2.5和PM10）、二氧化硫（SO2）、硫化氫（H2S）。b．氣候狀況，如整個城鎮的降雨，太陽和風力的模式是什么？測量指標包括：降雨概況、陽光輪廓、風廓。c．景觀特征，如整個城鎮的植物，動物，鳥類和昆蟲物種的模式是什么？測量指標為生態系統概況。d．土壤條件和質量，測量指標包括土壤面積/深度、以及土壤條件和質量概況。

　　五、小結

　　在人工智能和物聯網等新興技術發展的今天，實體城市與虛擬城市彼此交融，重新塑造城鎮的使用和運轉模式，將會導致城鎮的空間形態發生智慧性的轉變。與之同時，數字化平臺將逐步改變傳統設計方法，以更為靈活、合作共享、實時反應的方式，面向城鎮運轉的績效評估，去實時優化空間體系。從而，通過以科學為本和以人為本的共同創造過程，確保智慧城鎮空間設計戰略的長期可持續性和相關性。

　　作者：中國城市規劃設計研究院創新中心，楊滔