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荣获第六届“城垣杯·规划决策支持模型设计大赛”一等奖

  • 分类:新闻资讯
  • 作者:方立波
  • 来源:创新研究院
  • 发布时间:2022-12-26 17:36
  • 访问量:0

【概要描述】

荣获第六届“城垣杯·规划决策支持模型设计大赛”一等奖

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  • 作者:方立波
  • 来源:创新研究院
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2022年7月,第六届“城垣杯·规划决策支持模型设计大赛”成功落幕。湖南省建筑设计院集团股份有限公司(以下简称HD)选送的参赛作品《顾及公众情绪的城市骑行空间友好度评价与选线优化研究》从150余个参赛作品中脱颖而出,荣获大赛一等奖。

本次大赛由北京城垣数字科技有限责任公司、世界规划教育组织、北规院弘都规划建筑设计研究院有限公司联合主办,北京城市实验室、百度地图慧眼、中国联通智慧足迹共同协办,并由吴志强院士担任大赛主席,由党安荣教授、邬伦教授等15位国内城市量化研究及相关领域的行业权威专家组成终评专家组。

作为国内城市量化研究领域的高水平赛事,本次大赛吸引了来自海内外高校、规划研究机构、规划编制与管理单位数百名学者踊跃参加,不仅包括清华大学、北京大学、同济大学等国内知名学府的学术菁英,中国城市规划设计研究院等知名规划编制单位、科技企业的技术专家,同时还有来自曼彻斯特大学、新加坡国立大学等世界顶尖大学的学者报名,汇聚了全球尖端科研人才。以下是HD获奖作品具体内容:

#1 研究问题

在“面向高质量发展的城市综合治理”的主题下,HD获奖作品聚焦于城市骑行空间的品质评价与骑行线路空间布局优化,拟解决的问题是:在政府投入资源约束条件下,如何通过城市骑行线路布局优化来最大化满足城市居民的骑行需求?即在最需要的地方提供最怡人的骑行空间。

研究将“最需要的地方”理解为“大家骑得多的路”,将“最怡人的骑行空间”理解为“大家觉得好的路”。“最大化满足”便是要尽可能地将“大家骑得多的路”和“大家觉得好的路”选取出来,构建互联互通的骑行路网。那研究的问题就分解成:(1)如何挖掘公众真正的骑行需求?(2)如何界定最怡人的骑行空间?(3)如何提升骑行空间友好度?

#2 研究方法

基于“地理空间认知理论、街道城市主义、社会感知“等理论基础和研究框架,本研究使用街景图像和共享单车大数据,结合图像语义分割、机器学习、人机对抗、地图匹配等技术,提出一种顾及公众情绪的城市骑行空间友好度评价和选线方法。

其中,大规模共享单车数据能真实反映城市骑行活动时空特征,基于街景图像数据能快速收集公众对骑行空间的真实感受。

主要分以下3个步骤:

1. 搭建一种基于“人机对抗-迭代反馈”机制的打分平台,通过网络众包方式邀请志愿者面对给出的街景图像直接赋分,训练得到稳定的评分模型,从而快速获得整个研究区街道尺度的骑行友好度评分数据集。

2. 对共享单车数据进行出行链重构,针对出行OD数据,提取出骑行OD热点;同时,用骑行轨迹数据与路网进行地图匹配,得到骑行线路利用率。

3. 基于包含了骑行友好度和骑行线路利用率属性的路网,以提取的骑行热点为起终点,使用最短路径规划算法,得到在全局最优和局部最优两种情景下的骑行路网选线方案。

#3 数据说明

1. 共享单车数据预处理

出行链重构与数据清洗

首先根据经纬度去重,计算OD直线距离、骑行时间等字段。保留同时满足以下条件的记录:骑行距离在300m至6000m;骑行时间在2min至60min;骑行速度在10m/s以内。

OD热点提取

采用DBSCAN点聚类的方法,将5天高峰时段的停车、还车和停放三种驻车点统一进行聚类,通过调整搜索半径参数识别并输出5天的驻车热点区域。

地图匹配

采用基于隐马尔科夫模型(HMM)的地图匹配技术,将一段段骑行轨迹较为准确的映射到道路上,继而统计每个路段上的骑行频次。

2. 街景图像数据预处理

街景图像数据获取

街景图像通过百度地图开放的全景静态图API接口获取。基于处理好的路网前后50米间隔取点,使用网络爬虫收集街景图像。

图像语义分割

用基于CityScape数据集训练好的PSPNet深度神经网络模型进行迁移学习,对每个采集点前后左右四张街景图像进行要素级语义分割,取均值得到每个采集点的19类地物要素占比。

#4 实践案例

以厦门岛为例,按照上述方法步骤开展实例研究。

1. 数据处理结果

2. 耦合分析结果

友好度和骑行频次均按照各自的平均值进行高低划分,再进行笛卡尔积运算,得到4种组合关系,即{友好度高,骑行频次高},{友好度高,骑行频次低},{友好度低,骑行频次高},{友好度低,骑行频次低}。

3. 选线结果

提取出的142个骑行热点为骑行线路建设需连通的重要节点,以重要节点和加权道路为输入,运用构建Floyd最短路径选线模型得出整个厦门岛全局最优骑行空间选线方案。

#5 总结推广

1. 模型创新点

● 模型设计理念:基于“人本主义、公众参与”理念提出一种基于“人机对抗-迭代反馈”机制的骑行友好度评分方法,能快速、高效地收集公众基于街景图像对城市骑行空间的友好度感知情绪。

●模型数据支撑:基于真实且大样本的个体骑行出行行为数据,提取骑行热点和高频路段,渗透了“自下而上”的规划理念,发挥数据支撑决策的优势。

● 模型实用性:提出一种资源约束条件下的智能化绿道选线方法,为绿道布局方案的确立提供科学、明确的技术依据,且考虑全局最优和局部最优两种情景。

2. 推广与应用

在这次比赛中,HD团队继续发挥”数据-算法-平台“三方面的优势,运用互联网产品思维,总结沉淀了“1项算法-1套机制-1种数据集-1个平台“的成果。

·  1项顾及公众情绪的骑行(步行)路径规划导航算法

·  1套互联网新媒体下的公众参与机制

·  1种城市骑行空间“情绪感知”数据集

·  1个搭建城市空间感知评分平台/社区

本次大赛,HD团队积极与武汉大学等高校学者开展合作,找到了学术与生产的有效结合点,精进了时空大数据挖掘、图像语义分割、知识图谱等前沿技术。未来,HD团队将继续完成相关成果转化与推广,达到 “以研带产、以产促研”的良性循环,助力公司十四五数字化转型发展。

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荣获第六届“城垣杯·规划决策支持模型设计大赛”一等奖

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