作為數(shù)據(jù)分析和知識(shí)挖掘的常用方法, 可視化在城市規(guī)劃、管理工作中的運(yùn)用日見(jiàn)增多。考慮大數(shù)據(jù)的基本特性和可視化技術(shù)本質(zhì), 從圖像展示、圖像理解、圖像運(yùn)用三方面對(duì)管理決策的動(dòng)態(tài)過(guò)程加以探索, 提出大數(shù)據(jù)可視化的輔助決策模型, 并據(jù)此對(duì)城市可視化治理應(yīng)用體系進(jìn)行討論。指出：信息壓縮是大數(shù)據(jù)高效表達(dá)的關(guān)鍵, 語(yǔ)義增強(qiáng)有利于數(shù)據(jù)知識(shí)的清晰展現(xiàn), 人機(jī)交互對(duì)于可視化決策制定具有重要意義。借助大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)城市可視化治理, 需要對(duì)多方信息資源進(jìn)行深度整合, 完善各領(lǐng)域業(yè)務(wù)語(yǔ)義模型, 并構(gòu)建交互式功能操作平臺(tái)和服務(wù)系統(tǒng)。最后, 結(jié)合北京市交通治理案例, 剖析大城市可視化治理的現(xiàn)狀, 為城市公共事務(wù)實(shí)踐提供理論指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

問(wèn)題提出

近十年城鎮(zhèn)化的迅猛進(jìn)程, 使得我國(guó)城市在規(guī)劃、建設(shè)和管理中積累的問(wèn)題和矛盾日益凸顯。由于不同城市在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、社會(huì)結(jié)構(gòu)和城區(qū)肌理上的差異, 我們往往難以直接從經(jīng)典理論和國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)出發(fā), 找到一套行之有效且適用性強(qiáng)的“包治百病”治理方案。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用和數(shù)字化辦公與數(shù)字經(jīng)濟(jì)的推廣, 城市公共數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng), 基于大數(shù)據(jù)的城市治理得到了越來(lái)越多的關(guān)注。其中, 以微軟亞洲研究院鄭宇博士為代表的工程應(yīng)用研究人員, 傾向于從“城市計(jì)算”角度, 利用各類(lèi)傳感器所獲取的動(dòng)態(tài)大數(shù)據(jù), 對(duì)城市大氣環(huán)境污染、道路交通擁堵等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題進(jìn)行探究;電子政務(wù)領(lǐng)域?qū)＜覄t更多從城市運(yùn)行所涉及信息流通過(guò)程出發(fā), 對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的協(xié)同關(guān)系和體系架構(gòu)進(jìn)行探討;而針對(duì)當(dāng)前各地的智慧城市、智慧政府建設(shè), 也有學(xué)者嘗試從技術(shù)演進(jìn)和數(shù)據(jù)與政府關(guān)系的角度就城市大數(shù)據(jù)的應(yīng)用趨勢(shì)和面臨的潛在問(wèn)題展開(kāi)討論。在國(guó)家“十三五”規(guī)劃中, 大數(shù)據(jù)發(fā)展與應(yīng)用被提升為國(guó)家戰(zhàn)略, 強(qiáng)調(diào)通過(guò)大數(shù)據(jù)助力社會(huì)治理創(chuàng)新的改革方向。然而, 如何對(duì)公共大數(shù)據(jù)加以有效利用以提高城市治理水平, 許多問(wèn)題仍有待探討和破解。

大數(shù)據(jù)的4V (Volume, Velocity, Variety, Value) 特性決定了其知識(shí)獲取的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出個(gè)人對(duì)信息的認(rèn)知能力, 加上其固有的真實(shí)性 (Veracity) 問(wèn)題和在線應(yīng)用 (Online) 的現(xiàn)實(shí)需求, 使得大數(shù)據(jù)情境下的城市治理過(guò)程面臨諸多挑戰(zhàn)。為了從海量數(shù)據(jù)中探索模式、發(fā)現(xiàn)關(guān)系、找出規(guī)律, 統(tǒng)計(jì)建模和可視化成為數(shù)據(jù)知識(shí)挖掘的常用方法。美國(guó)的迪比克市通過(guò)對(duì)居民水、電、油、氣等資源的日常消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行有效建模, 實(shí)現(xiàn)了市轄區(qū)能源使用的系統(tǒng)優(yōu)化, 降低能耗的同時(shí)改善服務(wù)品質(zhì), 成為智慧城市建設(shè)的典型代表;紐約市為了預(yù)防火災(zāi), 對(duì)城市房屋的建筑年代、周邊環(huán)境、居住人群等2400多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較, 明確火險(xiǎn)發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域, 有效提升公共安全防護(hù)水平;法國(guó)里昂市與IBM合作, 在對(duì)實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析的基礎(chǔ)上, 實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的靈活調(diào)整, 以減少城市交通擁堵、保持道路暢通。在我國(guó), 也有越來(lái)越多的城市開(kāi)始通過(guò)手機(jī)信令數(shù)據(jù)和公交“一卡通”數(shù)據(jù)對(duì)城市人流情況進(jìn)行可視化探索, 嘗試將其結(jié)果應(yīng)用于城市土地利用和基礎(chǔ)設(shè)施布局的規(guī)劃設(shè)計(jì)。相比于統(tǒng)計(jì)建模方法的精確描述與量化計(jì)算, 可視化更側(cè)重于信息的深度融合與整體感知。特別是在沒(méi)有先驗(yàn)假設(shè)和因果推論的情況下, 可視化往往能為復(fù)雜問(wèn)題的探索性分析提供靈活的解決方案與實(shí)現(xiàn)途徑。自美國(guó)國(guó)土安全局2004年成立國(guó)家可視化分析中心以來(lái), 數(shù)據(jù)可視化日漸成為熱門(mén)的多學(xué)科交叉課題, 得到各領(lǐng)域普遍關(guān)注。《自然》和《科學(xué)》雜志2013—2015年多次刊文, 討論可視化的綜合性技術(shù)、方法和思維方式對(duì)于大數(shù)據(jù)分析和理解的支撐作用。在公共管理領(lǐng)域, 模擬劇場(chǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、動(dòng)態(tài)仿真等一系列數(shù)據(jù)可視化手段也都正在被逐漸應(yīng)用于公共事務(wù)處理和社會(huì)服務(wù)的研究實(shí)踐。

作為城市規(guī)劃、發(fā)展和運(yùn)營(yíng)管理的集合, 城市治理是一項(xiàng)過(guò)程繁雜、影響多元、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多樣的系統(tǒng)工程。從對(duì)物質(zhì)環(huán)境的管理到對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)問(wèn)題的協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì), 城市治理的概念內(nèi)涵、實(shí)現(xiàn)方式和體系框架也在不斷發(fā)展。我國(guó)早期的城市治理強(qiáng)調(diào)對(duì)企業(yè)和公共事業(yè)的管理, 其活動(dòng)開(kāi)展更多依靠“管制模式”;進(jìn)而, 從城市規(guī)劃和發(fā)展角度的“城市經(jīng)營(yíng)”理念漸次得到認(rèn)可。隨著“服務(wù)型政府”理念深入人心, 城市治理日益注重公共利益和多元主體的互動(dòng)和協(xié)作關(guān)系, 由此衍生出包括“善治”、“多中心治理”、“整體性治理”、“PPP模式”在內(nèi)多樣化的城市治理思潮。先進(jìn)的理念和經(jīng)驗(yàn)雖然能給城市公共事務(wù)治理提供理論指導(dǎo), 卻無(wú)法有效解決諸如交通擁堵、環(huán)境污染、結(jié)構(gòu)性就業(yè)困難、社會(huì)階層分化等當(dāng)前諸多城市面臨的“城市病”。由于不能清晰地了解城市問(wèn)題的真實(shí)狀況、形成原因和作用機(jī)制, 在實(shí)際工作中難以給出科學(xué)、合理且有針對(duì)性的解決方案。

城市因人而生, 因人而興, 是一個(gè)眾多因素相互影響的復(fù)雜巨系統(tǒng), 其治理過(guò)程需要考慮的內(nèi)容和需要理清的關(guān)系紛繁復(fù)雜。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)使人們能夠獲得的參考資料比以往任何時(shí)候都更及時(shí)、全面和精細(xì);而可視化技術(shù)應(yīng)用則為城市治理過(guò)程中的數(shù)據(jù)探索、數(shù)據(jù)挖掘和分析提供了直觀、高效的途徑和手段。然則, 不同于信息表述明確、應(yīng)用流程規(guī)范的統(tǒng)計(jì)匯總數(shù)據(jù), 大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵豐富、價(jià)值探索和利用過(guò)程復(fù)雜。構(gòu)建有效的可視化治理應(yīng)用體系, 對(duì)于充分挖掘大數(shù)據(jù)的內(nèi)在價(jià)值, 提升管理決策質(zhì)量, 助力城市治理能力現(xiàn)代化, 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

城市數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用綜述

可視化不僅僅是一種計(jì)算結(jié)果的展現(xiàn)方式, 更是數(shù)據(jù)分析和知識(shí)理解的有效手段。從傳統(tǒng)圖表到復(fù)雜的示意圖, 數(shù)據(jù)可視化的實(shí)現(xiàn)途徑豐富且多樣。隨著信息量的增長(zhǎng)和問(wèn)題復(fù)雜度的提升, 相關(guān)技術(shù)與方法正在被越來(lái)越多地運(yùn)用到城市問(wèn)題的研究和規(guī)劃、管理工作中。

為了更好地理解現(xiàn)實(shí)環(huán)境和人類(lèi)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)行為間的作用關(guān)系, 數(shù)據(jù)可視化一直是城市現(xiàn)象描述和探索的最常用方法。麻省理工學(xué)院的“垃圾跟蹤”項(xiàng)目, 通過(guò)對(duì)垃圾處理各環(huán)節(jié)的位置信息進(jìn)行可視化標(biāo)注, 借助GIS (Geographic Information System) 平臺(tái)將城市廢棄物清除的整個(gè)流程清晰地予以展現(xiàn);倫敦大學(xué)學(xué)院開(kāi)發(fā)的共享單車(chē)系統(tǒng), 將全球超過(guò)300個(gè)城市公共自行車(chē)租賃使用情況通過(guò)專(zhuān)題圖的方式加以可視化表現(xiàn), 使公眾能夠利用該系統(tǒng)直觀地獲取不同國(guó)家、不同城市公共自行車(chē)租賃點(diǎn)的分布以及不同時(shí)段的需求、供給信息;著名的“live Singapore”項(xiàng)目 , 借助空間數(shù)據(jù)可視化手段, 對(duì)新加坡的出租車(chē)運(yùn)營(yíng)、熱島效應(yīng)、人口流動(dòng)等城市環(huán)境和日常生活行為模式進(jìn)行有效分析和理解;而由國(guó)際非盈利組織Mysociety推動(dòng)的Mapumental項(xiàng)目 , 則整合各方面的社會(huì)調(diào)查數(shù)據(jù), 利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)英國(guó)境內(nèi)任意地點(diǎn)的公共出行范圍進(jìn)行可視化描述, 用戶(hù)能通過(guò)自由設(shè)定郵編和時(shí)長(zhǎng)的方式了解自身的空間移動(dòng)能力。即便是氣味這種難以度量和說(shuō)明的感官屬性, 依然可以通過(guò)可視化的方式進(jìn)行細(xì)致展現(xiàn), 以反映城市內(nèi)部復(fù)雜的環(huán)境特征。

可視化定性與定量分析兼具的特點(diǎn), 也使其在城市治理過(guò)程中獲得極為廣泛的應(yīng)用空間。單純的經(jīng)驗(yàn)探討或量化計(jì)算往往難以滿(mǎn)足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化等相關(guān)問(wèn)題的理解需要。而借助可視化手段, 人們不僅能清晰地展現(xiàn)各要素的交互影響過(guò)程, 對(duì)城市生活狀態(tài)進(jìn)行多維度評(píng)價(jià);還能很好地刻畫(huà)城市現(xiàn)象的時(shí)空不確定性, 預(yù)測(cè)未來(lái)可能發(fā)生的變化。在具體的量化計(jì)算模型基礎(chǔ)上, 可視化方法從決策層面為城市規(guī)劃的建設(shè)投資和政策制定提供了直觀參考。從各類(lèi)專(zhuān)題圖到虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用, 從二維到三維, 從靜態(tài)到動(dòng)態(tài), 世界各國(guó)的城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)實(shí)踐對(duì)數(shù)據(jù)可視化的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。由加州伯克利分校城市與區(qū)域規(guī)劃系教授Paul Waddell團(tuán)隊(duì)研發(fā)的開(kāi)源軟件系統(tǒng)Urban Sim是量化建模與可視化分析在城市規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用的代表。除此之外, ESRI、Autodesk、Synthicity等眾多優(yōu)秀商業(yè)軟件公司也開(kāi)始關(guān)注城市治理的可視化需求, 推出包括City Engine、Urban Canvas、GeoCanvas在內(nèi)的可視化應(yīng)用系統(tǒng), 進(jìn)一步提升城市規(guī)劃、管理過(guò)程的信息整合力度與表達(dá)效果。

然而, 可視化并非封閉的信息處理過(guò)程, 交流互動(dòng)在其中扮演著同樣重要的角色。一方面, 不同視角下的城市物理空間和人文現(xiàn)象會(huì)表現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)特征, 根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行認(rèn)知和理解離不開(kāi)交互式的可視化分析操作。另一方面, 借助生動(dòng)、友好的信息表現(xiàn)形式, 數(shù)據(jù)可視化能降低知識(shí)獲取與交流溝通的門(mén)檻, 為公眾有效參與城市治理提供便捷渠道。人機(jī)交互流程與框架的合理設(shè)計(jì)是可視化平臺(tái)在城市規(guī)劃、管理實(shí)踐中成功應(yīng)用的關(guān)鍵, 不同的可視化方式會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)不同的認(rèn)知效果, 并最終影響公共決策的質(zhì)量。為了滿(mǎn)足多樣、精細(xì)、復(fù)雜的應(yīng)用需求, 國(guó)內(nèi)外著名的城市治理項(xiàng)目近年都開(kāi)始關(guān)注數(shù)據(jù)的可視化交互操作。例如, 基于Open Street Map、Mapbox、Mapillary等開(kāi)放地理信息資源, 許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)嘗試通過(guò)交互式的數(shù)據(jù)可視化手段鼓勵(lì)公眾了解城市、參與城市治理, 其典型代表包括:德國(guó)柏林摩根郵報(bào)推出的interaktiv交互式城市探索項(xiàng)目 、西班牙的300.000kms可視化城市分析服務(wù)項(xiàng)目, 以及針對(duì)南亞地區(qū)城市規(guī)劃與可持續(xù)發(fā)展的Open cities開(kāi)放治理項(xiàng)目 。

如今, 隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)臨, 城市規(guī)劃、管理對(duì)于數(shù)據(jù)可視化的依賴(lài)進(jìn)一步增強(qiáng), 一系列全新的思路、方法和研究范式被提出。而隨著城市數(shù)據(jù)獲取能力的提升, 可視化應(yīng)用也逐漸從宏觀闡釋過(guò)渡到微觀探索、從離線分析變?yōu)閷?shí)時(shí)在線管理。通過(guò)大數(shù)據(jù)可視化, 不僅能對(duì)城市中每個(gè)人的行為模式進(jìn)行定性描述, 還能根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象所反映的語(yǔ)義信息, 實(shí)現(xiàn)更加全面的城市理解與社會(huì)感知。為了滿(mǎn)足城市機(jī)關(guān)單位和事業(yè)部門(mén)動(dòng)態(tài)運(yùn)營(yíng)的工作需要, 基于電子大屏的可視化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成為城市信息指揮中心的標(biāo)配。特別是在智慧城市建設(shè)背景下, 可視化技術(shù)與方法正被大量應(yīng)用于城市的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與管理中。其中, 交通治理可以說(shuō)是目前城市大數(shù)據(jù)可視化最常見(jiàn)應(yīng)用領(lǐng)域:對(duì)出租車(chē)的行駛軌跡進(jìn)行可視化分析, 能在很大程度上了解城市的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)模式;對(duì)公共交通系統(tǒng)各方面的運(yùn)行屬性進(jìn)行綜合展現(xiàn), 有助于理解城市居民的出行狀態(tài);而通過(guò)交通流量、流速的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè), 可以實(shí)時(shí)掌握道路的通行情況, 保證交通體系的可靠、安全運(yùn)行。

與此同時(shí), 伴隨著數(shù)據(jù)可視化在城市治理應(yīng)用實(shí)踐的延伸, 許多問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)。首先, 可視化方式的選擇與使用仍具有極大的隨意性, 針對(duì)數(shù)據(jù)融合效率、信息展現(xiàn)效果、知識(shí)闡釋能力、工具和對(duì)話機(jī)制影響的探討仍舊不足, 這使得輔助決策質(zhì)量難以得到保障;其次, 國(guó)內(nèi)外研究多停留在數(shù)據(jù)分析和理解層面, 始終沒(méi)有提出一套完整的大數(shù)據(jù)可視化治理體系, 缺乏對(duì)公共事務(wù)治理實(shí)踐的理論指導(dǎo)與配套支撐。

大數(shù)據(jù)可視化的輔助決策模型

數(shù)據(jù)分析和理解的深度決定了城市治理的科學(xué)化、精細(xì)化和智能化程度。為滿(mǎn)足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的可視化治理需求, 圖像展示背后的數(shù)據(jù)組織、表達(dá)和交互過(guò)程都需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。只有按照科學(xué)的原則和方法開(kāi)展可視化應(yīng)用, 才能有效提升大數(shù)據(jù)的價(jià)值利用水平, 更好服務(wù)于管理者的決策過(guò)程。

數(shù)據(jù)可視化在本質(zhì)上涉及多個(gè)層面, 從數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)到?jīng)Q策的轉(zhuǎn)化, 其分析、處理各階段都有相應(yīng)的目標(biāo)和框架。針對(duì)大數(shù)據(jù)固有的4V特性, 可視化輔助決策必須充分考慮數(shù)據(jù)的信息描述、知識(shí)挖掘和人機(jī)交互問(wèn)題, 并將其融入到城市管理的核心流程。以信息科學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典的知識(shí)發(fā)現(xiàn) (KDD, Knowledge Discovery in Database) 模型為原型, 考慮數(shù)據(jù)可視化技術(shù)本質(zhì), 從圖像展示、圖像理解和圖像運(yùn)用三方面對(duì)管理決策的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行完善, 可以初步構(gòu)建大數(shù)據(jù)可視化輔助決策模型:在信息壓縮的基礎(chǔ)上, 實(shí)現(xiàn)高效表達(dá);通過(guò)語(yǔ)義增強(qiáng)手段, 發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的知識(shí);憑借動(dòng)態(tài)交流互動(dòng), 推動(dòng)智慧決策 。

信息壓縮與高效表達(dá)

目前, 受到技術(shù)應(yīng)用水平和人類(lèi)認(rèn)知能力的制約, 數(shù)據(jù)可視化所展現(xiàn)和傳達(dá)的內(nèi)容還十分有限。各項(xiàng)數(shù)據(jù)在可視化過(guò)程中都會(huì)被描述為特定的圖像實(shí)體, 而圖像實(shí)體的形狀、大小、顏色和位置構(gòu)成了可視化信息表達(dá)的基本維度。以散點(diǎn)圖為代表的位置可視化手段, 能在二維或三維坐標(biāo)空間對(duì)數(shù)據(jù)集的分布模式、排列關(guān)系與聚集特征進(jìn)行有效展現(xiàn);以熱力圖為代表的顏色可視化技術(shù), 能借助色彩的深淺、明暗和色系變化, 在數(shù)據(jù)的定量與定性描述之間取得完美平衡;憑借圖像實(shí)體的幾何尺寸變化, 各項(xiàng)數(shù)據(jù)間的量化差異能得到精確展現(xiàn);而不同種類(lèi)圖像標(biāo)識(shí)的形狀特征區(qū)別, 則直觀反映了數(shù)據(jù)集內(nèi)部的分類(lèi)屬性。為了獲得高質(zhì)量的信息表達(dá)結(jié)果, 需要綜合考慮數(shù)據(jù)本身的特質(zhì)和應(yīng)用的關(guān)注焦點(diǎn), 有針對(duì)性地選擇合適的可視化方式。

大數(shù)據(jù)不僅包括通過(guò)各種技術(shù)手段直接獲取的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù), 也涉及一系列相關(guān)的外部資料和歷史記錄。正是由于它本身蘊(yùn)涵著海量信息, 在有限維度下從不同角度的分析和探討, 往往可以傳遞出不同的含義, 進(jìn)而影響用戶(hù)對(duì)事物的認(rèn)知與理解。因此, 數(shù)據(jù)可視化首先需要對(duì)信息進(jìn)行壓縮和提取, 針對(duì)特定應(yīng)用, 明確所要展現(xiàn)和突出的要素, 去除或弱化各類(lèi)不相關(guān)的干擾。在實(shí)踐中, 一方面涉及同類(lèi)數(shù)據(jù)的抽取與綜合, 通過(guò)降低復(fù)雜度、提升信息質(zhì)量, 獲得特定區(qū)域和范圍內(nèi)合適尺度的內(nèi)容描述;另一方面涉及不同數(shù)據(jù)的整合與梳理, 憑借對(duì)內(nèi)容描述維度的減少, 得到更為簡(jiǎn)潔、直觀的表達(dá)。當(dāng)需要研究的問(wèn)題和所參考的特征比較明確時(shí), 對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、篩選和有效組織是實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用最常見(jiàn)的信息壓縮手段;而當(dāng)要描述的內(nèi)容較多或各要素之間的相互關(guān)系較為繁雜時(shí), 往往需要采用主成分分析、特征提取、數(shù)據(jù)變換等技術(shù), 從信息論的角度進(jìn)行數(shù)據(jù)融合, 利用有限的可視展現(xiàn)空間獲得盡可能優(yōu)化的表達(dá)效果。

語(yǔ)義增強(qiáng)與知識(shí)發(fā)現(xiàn)

大數(shù)據(jù)不僅要看得見(jiàn), 更關(guān)鍵的是要看得懂。任何數(shù)據(jù)的大小、差異和變化在特定背景下都有著相應(yīng)含義。在信息表達(dá)的基礎(chǔ)上, 對(duì)事物的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和相關(guān)因素的作用機(jī)制與影響過(guò)程進(jìn)行深入理解, 離不開(kāi)語(yǔ)義層面的分析與闡釋。簡(jiǎn)單的可視化描述, 其語(yǔ)義表達(dá)能力往往非常欠缺, 難以滿(mǎn)足現(xiàn)代化管理、公共決策的知識(shí)獲取需求。尤其是對(duì)于內(nèi)容豐富但價(jià)值密度較低的大數(shù)據(jù)而言, 其可視化應(yīng)用一般都需要對(duì)其關(guān)聯(lián)語(yǔ)義進(jìn)行增強(qiáng)展現(xiàn), 通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)明確、完備的表述環(huán)境, 使管理者能夠更好地分辨和識(shí)別數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)涵的知識(shí)。在此過(guò)程中, 實(shí)體關(guān)系模型、案例庫(kù)和知識(shí)信息源等業(yè)務(wù)參考成為語(yǔ)義增強(qiáng)展現(xiàn)的基礎(chǔ)。

大數(shù)據(jù)可視化輔助決策模型

根據(jù)不同的應(yīng)用需要, 數(shù)據(jù)可視化語(yǔ)義增強(qiáng)的手段多種多樣。在眾多技術(shù)和方法中, 疊置展現(xiàn)是最簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)途徑, 即:在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下, 通過(guò)背景圖像的多層次疊加, 實(shí)現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容的參照和比對(duì)。不同要素、不同視角、不同時(shí)段內(nèi)容的疊置展現(xiàn), 既可以增加原始數(shù)據(jù)的信息表達(dá)維度, 也能強(qiáng)化可視化過(guò)程的語(yǔ)義描述能力。例如, 地圖背景疊加帶來(lái)的位置參考作用、多種表達(dá)方式疊加帶來(lái)的系統(tǒng)化認(rèn)知效果, 以及歷史數(shù)據(jù)疊加帶來(lái)的變化趨勢(shì)理解。而為了更加清晰地說(shuō)明大數(shù)據(jù)內(nèi)部的復(fù)雜關(guān)系, 則可以通過(guò)坐標(biāo)系統(tǒng)的靈活構(gòu)建和圖像實(shí)體間的連接組合, 獲得高維度的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)圖;也可以采用有針對(duì)性的數(shù)據(jù)聚合與結(jié)構(gòu)擴(kuò)展, 得到多細(xì)節(jié)層次的語(yǔ)義描述;或者根據(jù)信息在時(shí)、空間維度的分布差異, 對(duì)數(shù)據(jù)集的語(yǔ)義要點(diǎn)進(jìn)行側(cè)重展現(xiàn)。

人機(jī)交互與智慧決策

與流程化應(yīng)用不同, 大數(shù)據(jù)的可視化決策過(guò)程通常有賴(lài)于充分的人機(jī)交流與互動(dòng)。通過(guò)信息壓縮、語(yǔ)義增強(qiáng)等技術(shù)手段的合理應(yīng)用, 雖然可以實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)到信息、知識(shí)的轉(zhuǎn)化, 但卻難以確保可視化結(jié)果的有效利用, 更不能決定管理者的決策過(guò)程。個(gè)人的認(rèn)知偏好、環(huán)境的潛在約束和問(wèn)題的復(fù)雜度都會(huì)在一定程度上限制數(shù)據(jù)可視化的信息傳達(dá)與知識(shí)提供能力, 進(jìn)而影響輔助決策的最終效果。在數(shù)據(jù)可視化過(guò)程中, 只有引入一系列動(dòng)態(tài)交互操作, 盡可能地增加分析、應(yīng)用各環(huán)節(jié)的參與度, 將技術(shù)運(yùn)用與人們的認(rèn)識(shí)、判斷和處置行為結(jié)合起來(lái), 才能真正提升決策的科學(xué)性與合理性。

可視化交互既是輔助決策的必要操作, 也是一種特殊的數(shù)據(jù)挖掘手段。數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與外延越豐富、應(yīng)用場(chǎng)景越復(fù)雜, 其決策過(guò)程對(duì)于動(dòng)態(tài)交互的需求越強(qiáng)烈。一方面, 在數(shù)據(jù)有效展現(xiàn)的基礎(chǔ)上, 通過(guò)屬性參數(shù)選擇、分析樣本調(diào)整、表達(dá)方式改變、描述尺度變化、適度的信息過(guò)濾和關(guān)聯(lián)拓展, 人們能夠從可視化的動(dòng)態(tài)交互過(guò)程中獲得更多、更準(zhǔn)確、更加滿(mǎn)足需要的信息和知識(shí)。特別是當(dāng)數(shù)據(jù)的特征維度較多時(shí), 采用交互式手段進(jìn)行可視化價(jià)值探索, 或根據(jù)實(shí)際需求對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行靈活整理與組織, 對(duì)于提高分析、決策洞察力有著積極影響。另一方面, 面對(duì)各要素間的復(fù)雜作用關(guān)系和多目標(biāo)決策的模糊應(yīng)用需求, 則需要憑借其影響過(guò)程的動(dòng)態(tài)推演、交互式探討和規(guī)劃結(jié)果的可視化比較與溝通, 在眾多策略中找到最優(yōu)的解決方案。尤其是對(duì)于公共治理中的諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題, 可視化交互可以為事物的多角度認(rèn)知和公眾意見(jiàn)的交流提供技術(shù)支持, 在科學(xué)化和民主化應(yīng)用充分耦合的基礎(chǔ)上, 實(shí)現(xiàn)智慧決策。

城市可視化治理應(yīng)用體系探討

相比于傳統(tǒng)的信息收集與反饋機(jī)制, 在數(shù)字化時(shí)代, 城市的物理空間變化和人類(lèi)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)行為都能得到實(shí)時(shí)、精細(xì)、全面的記錄, 并存儲(chǔ)于各類(lèi)大數(shù)據(jù)之中。隨著線上和線下關(guān)聯(lián)與互動(dòng)的加強(qiáng), 現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的界限變得越來(lái)越模糊。通過(guò)數(shù)據(jù)的可視化展現(xiàn)、分析與應(yīng)用, 人們?cè)谟?jì)算機(jī)上可以更加清晰地了解城市, 并開(kāi)展各類(lèi)城市管理活動(dòng)。然而, 隨著公共管理實(shí)踐朝著系統(tǒng)化、專(zhuān)業(yè)化、數(shù)字化的方向發(fā)展, 封閉式的資料整理流程、經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)向的問(wèn)題探索方式和過(guò)于僵化的事務(wù)處理框架, 顯然已不能滿(mǎn)足新時(shí)期城市治理的需要。參照大數(shù)據(jù)可視化輔助決策模型, 實(shí)現(xiàn)城市可視化治理需要多層面的應(yīng)用支撐與功能保障 。

城市信息資源整合

城市大數(shù)據(jù)的異構(gòu)特性源于其數(shù)據(jù)收集渠道的多樣化。基于自身的應(yīng)用流程, 相關(guān)單位和企業(yè)能夠從特定角度獲取城市動(dòng)態(tài)運(yùn)行的部分?jǐn)?shù)據(jù)資料。但由于單個(gè)數(shù)據(jù)集的樣本有限 (Limited) 、內(nèi)容有偏 (Bias) , 其反映的信息往往并不完全等同于現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)狀態(tài), 而是呈現(xiàn)出多視角、碎片化的特點(diǎn)。近年來(lái), 為了促進(jìn)部門(mén)間的業(yè)務(wù)協(xié)作, 提升公共事務(wù)處置效率, 各級(jí)政府的管理改革舉措大多是將信息資源的互聯(lián)、互通作為發(fā)展建設(shè)的重點(diǎn)。為了最大程度消除信息孤島, 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一編碼與管理, 政務(wù)云平臺(tái)在全國(guó)范圍得到了廣泛關(guān)注。但在大力推動(dòng)信息共享的同時(shí), 面對(duì)城市大數(shù)據(jù)的多源獲取現(xiàn)狀, 信息資源的深度整合則成為城市可視化治理必須正視的首要問(wèn)題。

有別于單純的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè), 信息資源整合的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)內(nèi)容的無(wú)縫聯(lián)接。為了明確公共大數(shù)據(jù)間的復(fù)雜聯(lián)系, 在技術(shù)層面, 首先需要構(gòu)建統(tǒng)一的信息資源目錄, 通過(guò)對(duì)各部門(mén)、各單位的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、分類(lèi)與定義、說(shuō)明, 在邏輯上實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的一體化;與此同時(shí), 面對(duì)機(jī)構(gòu)間長(zhǎng)期以來(lái)的數(shù)據(jù)隔離, 尤其是政府與企業(yè)在數(shù)據(jù)采集、利用上的封閉性, 還需要自頂向下建立有效的信息互聯(lián)、互信機(jī)制, 通過(guò)對(duì)權(quán)益、隱私的法律、法規(guī)保護(hù)和各方服務(wù)責(zé)任的協(xié)議界定, 從過(guò)程上推動(dòng)信息的有效匯集。過(guò)去, Oracle、SQL Server等數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)字典對(duì)多樣的數(shù)據(jù)表格進(jìn)行統(tǒng)一管理, 以提升數(shù)據(jù)的維護(hù)和利用效率。如今, 隨著大數(shù)據(jù)的普及, 數(shù)據(jù)字典也被逐漸拓展到多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合、分析和處理中:英、美等發(fā)達(dá)國(guó)家為確保公共大數(shù)據(jù)開(kāi)放、利用的有效性, 借助數(shù)據(jù)字典對(duì)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化描述 ;中國(guó)貴陽(yáng)的大數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)為充分整合一系列來(lái)源各異、結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別的數(shù)據(jù)集, 也采用數(shù)據(jù)字典的方式對(duì)信息服務(wù)的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化梳理和動(dòng)態(tài)維護(hù)。而在政、企合作方面, 百度、阿里、騰訊等信息技術(shù)公司近年來(lái)都紛紛參與到我國(guó)的智慧城市建設(shè)過(guò)程中, 通過(guò)代建、代管或合作運(yùn)營(yíng)模式, 以數(shù)據(jù)融合為基礎(chǔ)、功能服務(wù)為導(dǎo)向, 協(xié)助地方政府整合多方信息資源, 提升大數(shù)據(jù)環(huán)境下的城市治理能力。

業(yè)務(wù)語(yǔ)義模型完善

經(jīng)驗(yàn)對(duì)照和指標(biāo)判讀長(zhǎng)期以來(lái)被看作是城市問(wèn)題理解和處置的基礎(chǔ)。然而, 城市的運(yùn)行規(guī)律絕不僅限于特定條件下總結(jié)的個(gè)別模式, 而是更深刻地反映于那些最根本的語(yǔ)義知識(shí)中。由于對(duì)城市表面狀態(tài)的關(guān)注遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出對(duì)其背后驅(qū)動(dòng)力量和演化機(jī)制的認(rèn)識(shí), 城市管理部門(mén)在公共治理過(guò)程中經(jīng)常要面臨一系列意外事件和應(yīng)急、突發(fā)情況。特別是在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)快速轉(zhuǎn)型的時(shí)期, 全新的矛盾和問(wèn)題往往超出了歷史的經(jīng)驗(yàn)范疇。隨著城市數(shù)據(jù)獲取能力的提升和可視化分析手段的應(yīng)用, 人們看到的內(nèi)容不應(yīng)只是簡(jiǎn)單的“數(shù)字”, 而應(yīng)是詳盡的“知識(shí)”。面對(duì)計(jì)算機(jī)屏幕上直觀的城市現(xiàn)象、動(dòng)態(tài)的城市過(guò)程、變化的城市模式, 語(yǔ)義模型將成為城市可視化治理不可或缺的核心要素。

基于豐富的信息參考, 城市治理過(guò)程在變得更加靈活的同時(shí), 各部門(mén)的信息加工和事務(wù)處理卻遇到了“瓶頸”, 即越來(lái)越難以通過(guò)傳統(tǒng)的工作流程加以實(shí)現(xiàn)。特別是在可視化應(yīng)用體系下, 從實(shí)時(shí)展現(xiàn)到即時(shí)理解, 信息的選擇與獲取、邏輯關(guān)系的圖式表達(dá), 都有賴(lài)于完善的語(yǔ)義模型支持。作為對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象概括, 語(yǔ)義模型不僅要在概念上確定影響事物發(fā)展、變化的諸多相關(guān)因素, 還要對(duì)其間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和作用機(jī)制做出細(xì)致闡釋。由于不同的城市管理部門(mén)有自身的業(yè)務(wù)領(lǐng)域, 語(yǔ)義模型構(gòu)建更多需要針對(duì)具體的應(yīng)用需求, 從城市治理實(shí)踐出發(fā)定義數(shù)據(jù)分析和知識(shí)發(fā)現(xiàn)的有效規(guī)則。借助語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) (Semantic Network) , 人們可以對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題進(jìn)行深層次表述, 實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)信息的智能化獲取;利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) (System Dynamics) 框架, 人們能對(duì)事物間的相互影響進(jìn)行科學(xué)認(rèn)知, 明確復(fù)雜場(chǎng)景下各要素的作用過(guò)程;而通過(guò)細(xì)致的圖形語(yǔ)言 (Graphic Language) 規(guī)劃和設(shè)計(jì), 則能進(jìn)一步為語(yǔ)義知識(shí)的可視化展現(xiàn)和理解提供標(biāo)準(zhǔn)解決方案。

交互式功能系統(tǒng)建設(shè)

城市管理和服務(wù)職能的實(shí)施是一個(gè)開(kāi)放性、系統(tǒng)性的功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程。在發(fā)展變化的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)環(huán)境下, 基于現(xiàn)有的管理體制和政策、法規(guī)約束, 城市往往處于一種半穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。為了滿(mǎn)足生產(chǎn)、生活的各項(xiàng)社會(huì)化服務(wù)需求, 保證公共資源的合理、高效利用, 城市治理日益強(qiáng)調(diào)以問(wèn)題為導(dǎo)向的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)干預(yù)。然而, 無(wú)論是從一系列城市表象中理清綜合問(wèn)題的治理源頭, 還是在眾多解決思路和備選方案里探求最優(yōu)的應(yīng)對(duì)策略, 或者在多方主體的參與下完成復(fù)雜的管理、決策任務(wù), 城市治理過(guò)程往往涉及大量的信息互動(dòng)行為和知識(shí)交流活動(dòng)。從應(yīng)用的角度, 借助信息化、數(shù)字化和智能化技術(shù), 針對(duì)具體的事務(wù)處理環(huán)節(jié), 在相關(guān)部門(mén)內(nèi)部及部門(mén)與公眾之間構(gòu)建交互式的功能操作平臺(tái)和系統(tǒng)是助推城市可視化治理的關(guān)鍵。

交互操作不僅為城市治理面臨的眾多非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題提供解決思路, 也是虛擬空間和現(xiàn)實(shí)世界相互作用的主要方式。在可視化治理過(guò)程中, 決策者沒(méi)有固定的流程可以遵循, 需要根據(jù)所掌握的信息, 在充分了解城市狀況、明晰決策影響的基礎(chǔ)上做出及時(shí)、合理的決定。因此, 在對(duì)城市大數(shù)據(jù)做可視化分析和理解時(shí), 相關(guān)應(yīng)用必須具備靈活的知識(shí)探索能力;對(duì)城市運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行可視化展現(xiàn), 其決策支持系統(tǒng)要求有可靠的信息反饋和控制功能;同時(shí), 為了實(shí)現(xiàn)有效的城市服務(wù), 在方案制定和執(zhí)行過(guò)程中也需要引入多層次的可視化溝通、協(xié)作機(jī)制。從業(yè)務(wù)需求到用戶(hù)體驗(yàn), 各項(xiàng)功能模塊的交互內(nèi)容、交互流程和交互方式都會(huì)在一定程度上影響城市治理效果。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬仿真、人工智能和現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展, 人與機(jī)器之間的交互、人與人之間的交互變得更為容易和友好。以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、交互為手段, 搭建功能完備的可視化應(yīng)用系統(tǒng), 探究城市事物本質(zhì)、統(tǒng)籌各方資源, 有利于城市的科學(xué)治理。

城市交通可視化治理案例

現(xiàn)階段, 各地城市管理部門(mén)能夠收集到的數(shù)據(jù)越來(lái)越多, 也逐漸開(kāi)始將數(shù)據(jù)可視化手段投入日常城市治理工作。但由于其信息利用能力不同、內(nèi)容表現(xiàn)方式多樣、功能應(yīng)用水平差異, 實(shí)際作用效果存在較大出入。通過(guò)與我國(guó)某個(gè)國(guó)際知名的上市公司S合作, 選擇其在北京城市交通治理中開(kāi)發(fā)的多個(gè)真實(shí)案例, 對(duì)上述可視化治理的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行簡(jiǎn)要剖析。

案例1:北京市核心區(qū)萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)交通通勤可視化治理。位于北京市某區(qū)的萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)是城市核心區(qū)一個(gè)大型休閑娛樂(lè)中心。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì), 該廣場(chǎng)日均人流量超50萬(wàn)人, 是中心城區(qū)最重要的交通匯集點(diǎn)之一。廣場(chǎng)四周道路均為雙向兩車(chē)道, 在人流高峰時(shí)交通擁堵嚴(yán)重, 并會(huì)擴(kuò)散、影響到周邊區(qū)域的交通通勤, 問(wèn)題不容樂(lè)觀。過(guò)去, 對(duì)該區(qū)域的交通治理, 只能根據(jù)各路段的實(shí)時(shí)狀況被動(dòng)地進(jìn)行車(chē)流疏導(dǎo), 哪里擁堵就控制哪里, 缺乏直接的數(shù)據(jù)支撐和對(duì)路網(wǎng)的全局認(rèn)識(shí), 最多只是憑借歷史經(jīng)驗(yàn)機(jī)械地調(diào)整周邊幾個(gè)路口的紅綠燈時(shí)長(zhǎng), 但往往收效甚微。為改善該重點(diǎn)區(qū)域的交通狀況, 項(xiàng)目基于出租車(chē)的載客上、下車(chē)OD (Origin and Destination) 位置數(shù)據(jù), 采用可視化的手段動(dòng)態(tài)分析萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)周?chē)?00米區(qū)域的車(chē)輛流向。交管人員通過(guò)了解區(qū)域內(nèi)的交通流變化, 有針對(duì)性地改變所有相關(guān)路段交通信號(hào)燈的整體通行模式, 根據(jù)實(shí)際狀況施行科學(xué)的交通管制措施, 以平衡整個(gè)道路系統(tǒng)的通勤壓力。

案例2:北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)出租車(chē)運(yùn)營(yíng)可視化治理。北京市首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)是我國(guó)三大門(mén)戶(hù)復(fù)合樞紐之一, 年旅客吞吐量超過(guò)9000萬(wàn)人次, 居亞洲第一、全球第二。在機(jī)場(chǎng)的整個(gè)公共交通客運(yùn)體系中, 出租車(chē)接駁扮演著極其重要的角色。然而, 首都機(jī)場(chǎng)的出租車(chē)管理一直以來(lái)飽受詬病:一頭是旅客打不上車(chē), 另一頭是車(chē)輛接不到活兒。高峰時(shí)期, 旅客往往要等30~60分鐘才能坐上出租;而在低谷時(shí)期, 出租車(chē)在機(jī)場(chǎng)排隊(duì)接客, 經(jīng)常也要等上幾個(gè)小時(shí)才能順利駛出, 供需關(guān)系極不平衡。如何科學(xué)、有效地協(xié)調(diào)出租車(chē)運(yùn)力成為首都機(jī)場(chǎng)交通治理面臨的難題。為了避免國(guó)內(nèi)、外旅客的大規(guī)模滯留, 保證機(jī)場(chǎng)出租車(chē)的高效運(yùn)營(yíng), 該項(xiàng)目整合了機(jī)場(chǎng)周邊10公里范圍內(nèi)道路網(wǎng)的車(chē)流量數(shù)據(jù), 利用熱力圖實(shí)時(shí)反映機(jī)場(chǎng)外圍的交通密度, 并結(jié)合曲線圖表等可視化手段對(duì)機(jī)場(chǎng)內(nèi)出租車(chē)進(jìn)入、駛出數(shù)量變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在數(shù)據(jù)可視化分析的基礎(chǔ)上, 交管人員能夠?qū)�機(jī)場(chǎng)載客運(yùn)營(yíng)的出租車(chē)合理調(diào)度, 提升道路交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率、降低旅客等待時(shí)間。

案例3:北京市轄區(qū)貨運(yùn)車(chē)輛可視化治理。作為全國(guó)的政治、文化、國(guó)際交往和科技創(chuàng)新中心, 北京市人口超過(guò)2000萬(wàn), 大量的生活物資和產(chǎn)品需要通過(guò)貨運(yùn)物流從其他省、市輸入。由于貨運(yùn)車(chē)輛的道路通行和停放會(huì)對(duì)市區(qū)內(nèi)的整個(gè)交通系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響, 并在一定程度上關(guān)系到城市的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和道路周邊環(huán)境, 北京市交通運(yùn)輸管理部門(mén)需要清楚準(zhǔn)確地掌握各轄區(qū)的貨運(yùn)車(chē)輛進(jìn)、出情況。過(guò)去, 對(duì)于貨運(yùn)車(chē)輛的治理只能憑借決策者的主觀經(jīng)驗(yàn), 各單位執(zhí)法、管理人員的調(diào)配和安排往往難以有效匹配其轄區(qū)的實(shí)際工作強(qiáng)度, 多部門(mén)聯(lián)合執(zhí)法和新政策的制定也缺乏直接依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)市區(qū)貨運(yùn)交通的精細(xì)化管理, 項(xiàng)目通過(guò)整合區(qū)縣間、跨市、跨省車(chē)輛運(yùn)輸?shù)男l(wèi)星定位數(shù)據(jù), 從不同視角對(duì)一個(gè)月內(nèi)每天的貨運(yùn)流動(dòng)狀況進(jìn)行可視化描述。與前兩個(gè)項(xiàng)目不同, 該項(xiàng)目的分析和應(yīng)用更多是針對(duì)歷史數(shù)據(jù)。管理者根據(jù)月度貨運(yùn)車(chē)輛遷徙變化, 提出有針對(duì)性的交通規(guī)劃、維護(hù)方案和貨運(yùn)政策, 從而科學(xué)、有效地協(xié)調(diào)交管、安監(jiān)、工商等相關(guān)部門(mén)共同完成貨物運(yùn)輸管理工作。

上述3個(gè)交通可視化治理案例在不同程度上考慮到了信息資源的利用、語(yǔ)義知識(shí)的探索和管理決策的實(shí)現(xiàn) (如表1) 。其中, 萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)交通通勤治理應(yīng)用, 以出租車(chē)空間匯集趨勢(shì)為核心表達(dá)內(nèi)容, 采用方向提示符引導(dǎo)的方式增強(qiáng)語(yǔ)義知識(shí)描述能力, 通過(guò)動(dòng)態(tài)可視化分析為管理決策提供依據(jù);首都機(jī)場(chǎng)出租車(chē)運(yùn)營(yíng)治理案例應(yīng)用, 主要圍繞出租車(chē)載客運(yùn)營(yíng)能力信息, 借助出租車(chē)輛進(jìn)入、駛出和留存機(jī)場(chǎng)數(shù)目以及周邊道路交通擁堵情況的多要素呈現(xiàn), 對(duì)機(jī)場(chǎng)出租車(chē)綜合運(yùn)力變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理;而市轄區(qū)貨運(yùn)車(chē)輛流動(dòng)治理案例, 則更關(guān)注于貨運(yùn)車(chē)輛的地域分布結(jié)構(gòu)信息, 在多視圖展現(xiàn)基礎(chǔ)上, 科學(xué)探索各市區(qū)道路貨運(yùn)物流規(guī)律, 實(shí)現(xiàn)對(duì)城市貨運(yùn)交通的規(guī)劃管理。

誠(chéng)然, 現(xiàn)階段的項(xiàng)目實(shí)踐從整體而言尚處于城市可視化治理起步階段, 應(yīng)用體系建設(shè)仍存在諸多不足 (如表2) 。以萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)交通通勤治理為例, 在可視化過(guò)程中采用了特定的交通流向模型對(duì)出租車(chē)在特定區(qū)域的空間匯集情況進(jìn)行語(yǔ)義展示, 但受制于部門(mén)間的數(shù)據(jù)共享壁壘, 信息資源渠道比較單一, 沒(méi)有對(duì)城市治理任務(wù)相關(guān)的不同數(shù)據(jù)源加以充分整合, 僅基于出租車(chē)空間匯集趨勢(shì)對(duì)該區(qū)域的整個(gè)道路交通狀況進(jìn)行研判, 可視化描述的完整性和準(zhǔn)確性還難以保證。再以市轄區(qū)的貨運(yùn)車(chē)輛流動(dòng)治理為例, 其應(yīng)用充分整合了不同行政轄區(qū)的貨運(yùn)車(chē)輛位置信息, 卻由于各單位對(duì)自身的業(yè)務(wù)相關(guān)因素及其作用規(guī)律認(rèn)識(shí)不足, 可視化知識(shí)探索缺乏專(zhuān)業(yè)模型的支持, 多視角展現(xiàn)的內(nèi)容雖然豐富, 但語(yǔ)義描述能力還較弱, 無(wú)法直接支撐日常的管理決策工作。此外, 三個(gè)案例的可視化分析、處理流程都過(guò)于追求自動(dòng)化, 人機(jī)互動(dòng)的功能操作有限, 用戶(hù)決策空間受到一定制約, 暫時(shí)難以在現(xiàn)有管理決策系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的規(guī)劃預(yù)案與靈活的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。

結(jié)語(yǔ)

隨著城市內(nèi)外部環(huán)境、功能系統(tǒng)和影響因素復(fù)雜度的日益提高, 以理論知識(shí)為支撐、歷史經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向的傳統(tǒng)城市治理方式已難以滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)、多變和個(gè)性化的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)管理需求。從醫(yī)療、社保到商業(yè)活動(dòng), 從交通出行到物流、通訊, 從線下到線上, 不同領(lǐng)域的強(qiáng)細(xì)節(jié)、多維度大數(shù)據(jù)給城市問(wèn)題研究和解決帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。然而, 對(duì)大數(shù)據(jù)的分析、處理和應(yīng)用不同于過(guò)去常見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)匯總數(shù)據(jù)。體量大、異構(gòu)、快速、價(jià)值密度低等特征, 使得其內(nèi)容理解和知識(shí)挖掘都面臨諸多挑戰(zhàn)。可視化作為靈活、有效的信息表達(dá)與溝通手段, 不僅是大數(shù)據(jù)分析探索的有效途徑, 也為現(xiàn)代城市治理提供了全新的思路、方法和應(yīng)用框架。在這個(gè)快速發(fā)展和轉(zhuǎn)型的時(shí)期, 面對(duì)生產(chǎn)、生活中日新月異的現(xiàn)象和規(guī)律, 基于大數(shù)據(jù)的可視化治理能夠?qū)崿F(xiàn)更加精確、直觀的城市狀態(tài)認(rèn)知、過(guò)程理解和問(wèn)題發(fā)現(xiàn), 進(jìn)而完善城市運(yùn)行系統(tǒng)。

迄今, 雖然數(shù)據(jù)可視化在城市規(guī)劃、管理中的運(yùn)用越來(lái)越多, 但相關(guān)實(shí)踐卻亟需科學(xué)的理論指導(dǎo)。簡(jiǎn)單的圖形、圖像表示, 無(wú)法滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘和實(shí)踐應(yīng)用的需要, 城市治理中諸多復(fù)雜的管理和決策任務(wù)也得不到有效支撐。圍繞大數(shù)據(jù)的基本特性, 本文創(chuàng)新性地提出大數(shù)據(jù)可視化輔助決策模型, 明確了可視化技術(shù)框架下從數(shù)據(jù)到信息、知識(shí)和決策的轉(zhuǎn)化過(guò)程和實(shí)現(xiàn)途徑, 并進(jìn)一步從信息表達(dá)、知識(shí)發(fā)現(xiàn)和決策制定的需求出發(fā), 探討了城市可視化治理應(yīng)用體系。

(1) 大數(shù)據(jù)意味著海量信息, 但可視化的表現(xiàn)維度有限。對(duì)信息進(jìn)行壓縮, 從中抽取最具價(jià)值的內(nèi)容, 通過(guò)合適的圖像渲染方式加以表達(dá), 是大數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用的基礎(chǔ)。在具體實(shí)踐中, 為保證現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)展現(xiàn), 跨部門(mén)信息資源整合已成為城市可視化治理要正視的首要問(wèn)題。

(2) 數(shù)據(jù)自身不會(huì)產(chǎn)生知識(shí), 只有將其置于特定語(yǔ)境下, 才會(huì)反映出具體的含義。大數(shù)據(jù)的低價(jià)值密度特性, 使其知識(shí)展現(xiàn)過(guò)程變得更為困難。語(yǔ)義增強(qiáng)手段的引入, 能有效提升可視化的知識(shí)描述水平。對(duì)于各部門(mén)的日常管理和服務(wù)而言, 亟待通過(guò)業(yè)務(wù)語(yǔ)義模型的完善, 多層面、全方位地支撐可視化應(yīng)用。

(3) 城市管理決策的實(shí)現(xiàn)過(guò)程不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)計(jì)算與結(jié)果呈現(xiàn)。從信息、知識(shí)到?jīng)Q策, 人機(jī)交互起著關(guān)鍵的橋梁作用。以大數(shù)據(jù)可視化為載體, 增加用戶(hù)與計(jì)算機(jī)之間的互動(dòng)以及多元主體間的思想溝通, 是保證決策有效合理的關(guān)鍵, 而交互式功能系統(tǒng)建設(shè)則為可視化治理的應(yīng)用實(shí)踐提供了技術(shù)和平臺(tái)保障。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代, 城市治理工作正朝著數(shù)據(jù)密集型和計(jì)算密集型的方向發(fā)展, 人與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)系日益密切。不僅在交通領(lǐng)域, 伴隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn), 大數(shù)據(jù)在城市安全、環(huán)境污染、流動(dòng)人口治理中的運(yùn)用也日益廣泛。為適應(yīng)新形勢(shì)下公共治理的變化, 許多單位增設(shè)了獨(dú)立的信息中心或數(shù)據(jù)中心, 以更好地收集、管理自身數(shù)據(jù), 提升應(yīng)用決策水平。各大城市在積極推動(dòng)跨部門(mén)數(shù)據(jù)協(xié)作的同時(shí), 也通過(guò)設(shè)立首席信息官對(duì)城市大數(shù)據(jù)進(jìn)行全面規(guī)劃與統(tǒng)籌, 探索“城市運(yùn)營(yíng)腦”等現(xiàn)代城市治理模式的應(yīng)用。

可視化治理的本質(zhì)在于建立以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的人機(jī)合作關(guān)系, 通過(guò)數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果的展現(xiàn), 使得管理者看到、看懂和看透城市的過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái), 幫助他們?cè)趯?shí)際工作中做出相對(duì)正確的決策。但大數(shù)據(jù)并不意味著全數(shù)據(jù), 城市治理手段的進(jìn)步也不能代表城市問(wèn)題的根本解決。在可視化治理的理念、框架指引下, 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性、系統(tǒng)分析算法的合理性、管理單位的組織架構(gòu)都會(huì)在一定程度上影響輔助決策的質(zhì)量。不過(guò), 隨著智慧城市的建設(shè)和發(fā)展, 城市可視化治理能力未來(lái)將得到進(jìn)一步提升;在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等ICT (Information Communication Technology) 技術(shù)的推動(dòng)下, 人機(jī)之間的合作治理關(guān)系也必然發(fā)生一些新的變化。

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